جریان هجومی، جریان موقتی است که بلافاصله پس از برقدار شدن تجهیزات الکتریکی کشیده میشود. این جریان میتواند بسیار بیشتر از جریان کاری عادی باشد، اما بزرگی آن به تنهایی تعیینکننده صحت انتخاب کلید مدار، فیوز، کنتاکتور، کابل یا بار نیست. مهندسان باید چهار متغیر را با هم ارزیابی کنند: بزرگی پیک، مدت زمان، روش اندازهگیری و پاسخ زمانی-جریانی تجهیز حفاظتی.
این تمایز توضیح میدهد که چرا یک کلمپمتر ممکن است جریان راهاندازی را بالاتر از جریان نامی کلید مدار نشان دهد بدون اینکه کلید عمل کند. این رویداد ممکن است کوتاه باشد و زیر منحنی عملکرد کلید باقی بماند. برعکس، یک جریان راهاندازی کمتر اما طولانیتر همچنان میتواند باعث قطع ناخواسته یا تنش حرارتی بیش از حد شود.
نکات کلیدی
- جریان هجومی با هر دو عامل زیر تعریف میشود: بزرگی جریان و زمان.
- جریان پیک یک اصطلاح کلیتر است. بالاترین نقطه شکل موج هجومی، یک جریان پیک است، اما هر جریان پیکی، جریان هجومی نیست.
- قرائت معمولی مولتیمتر ممکن است این رویداد را ثبت نکند. در مواردی که جزئیات شکلموج اهمیت دارد، از کلمپمتر با قابلیت اندازهگیری جریان هجومی یا پراب جریان و اسیلوسکوپ استفاده کنید.
- ضرایب کلی تنها برای غربالگری اولیه مناسب هستند. هماهنگی نهایی نیازمند دادههای بار، بازه اندازهگیری مشخص و منحنی منتشرشده توسط سازنده کلید حفاظتی است.
- برای جلوگیری از قطع ناخواسته، رتبه کلید مدار را بیدلیل افزایش ندهید. حفاظت کابل، حفاظت در برابر اتصال کوتاه، ظرفیت کلیدزنی کنتاکتور و انتخابگری (سلکتیویته) باید همچنان معتبر باقی بمانند.
جریان هجومی چیست؟
جریان هجومی، جریانی غیرپایدار است که هنگام اتصال یک بار الکتریکی به منبع تغذیه رخ میدهد. این رویداد با برقدار شدن آغاز شده و با رسیدن شار مغناطیسی، سرعت روتور، ولتاژ خازن یا دمای هادی به شرایط کاری، به سمت جریان کارکرد عادی کاهش مییابد.
شکلموج برای همه بارها یکسان نیست:
| بار | علت فیزیکی اصلی | رفتار معمول شکلموج | دادههای مورد نیاز برای هماهنگی |
|---|---|---|---|
| ترانسفورماتور | آفست شار هسته و اشباع مغناطیسی احتمالی | پالسهای مغناطیسکننده نامتقارن و بالا که طی چندین سیکل یا بیشتر میرا میشوند | پوش جریان هجومی سازنده، شرایط بستن، امپدانس منبع |
| موتور القایی | عدم وجود نیروی ضد محرکه الکتریکی چرخشی در حالت سکون | جریان راهاندازی بالا در حین شتابگیری، که با افزایش سرعت کاهش مییابد | جریان روتور قفلشده، زمان شتابگیری، روش راهاندازی |
| خازن، درایو، یا منبع تغذیه سوئیچینگ | شارژ کردن یک خازن ورودی یا DC-link که در ابتدا شارژ نشده است | پالس بسیار سریع محدود شده توسط امپدانس منبع و مدار یا یک مدار پیششارژ | ظرفیت خازنی، امپدانس منبع، نقطه کلیدزنی، رفتار پیششارژ |
| لامپ یا گرمکن مقاومتی | مقاومت عنصر در حالت سرد، کمتر از مقاومت در حالت گرم است | جریان اولیه با گرم شدن عنصر کاهش مییابد | مقاومت در حالت سرد، ثابت زمانی حرارتی، فرکانس کلیدزنی |
این جریان ممکن است در یک طبقه ورودی الکترونیکی کوچک میکروثانیه، در یک DC-link پیششارژ شده میلیثانیه، در یک ترانسفورماتور چندین سیکل AC، یا هنگام شتابگیری یک موتور با بار سنگین، ثانیهها به طول انجامد. بنابراین، عبارتی مانند “جریان هجومی 80 A است” ناقص است، مگر اینکه مشخص کند این مقدار چگونه اندازهگیری شده و چه مدت تداوم داشته است.
جریان هجومی در مقابل جریان پیک، جریان RMS و جریان راهاندازی
این اصطلاحات اغلب با هم اشتباه گرفته میشوند، اما به پرسشهای مهندسی متفاوتی پاسخ میدهند.
| اصطلاح | معنی | استفاده معمولی |
|---|---|---|
| جریان هجومی | جریان موقت مرتبط با برقدار شدن | تحلیل تریپ ناخواسته، افت ولتاژ، وظیفه برقراری کنتاکت، طراحی پیششارژ |
| جریان پیک لحظهای | بالاترین نقطه لحظهای در یک بازه زمانی مشخص | تنش الکترودینامیکی، تنش نیمههادی یا کنتاکت، تحلیل شکل موج |
| جریان RMS | جریان معادل گرمایشی در یک بازه زمانی مشخص | بار حرارتی، گرمایش کابل و تجهیزات، قرائتهای متعدد کلمپمتر |
| جریان راه اندازی موتور | جریان کشیده شده از حالت سکون تا پایان شتابگیری | هماهنگی فیدر و راهانداز موتور؛ ممکن است شامل بیش از اولین پیک گذرا باشد |
| جریان روتور قفلشده | جریان موتور در شرایط نامی با جلوگیری از چرخش روتور | پلاک مشخصات موتور و مطالعات راهاندازی در موارد کاربردی |
| جریان اتصال کوتاه | جریان خطا ناشی از یک مسیر با امپدانس پایین ناخواسته | ظرفیت قطع، عملکرد حفاظتی، تحمل خطای هادی و مجموعه |
The پیک شکلموج جریان هجومی یک مقدار جریان پیک است. با این حال، “جریان پیک” میتواند به پیک اتصال کوتاه، جریان تکرارشونده نیمههادی، پیک ریپل مبدل، یا ظرفیت وصل اتصال کوتاه نامی کلید مدار نیز اشاره داشته باشد که معمولاً به صورت Icm در چارچوب استاندارد IEC 60947-2 بیان میشود. این مقادیر قابل جایگزینی با یکدیگر نیستند.
همین احتیاط در مورد اصطلاحات موتور نیز صدق میکند. “جریان راهاندازی” جریان حین شتابگیری را توصیف میکند. در کاربرد غیررسمی، اغلب به آن جریان هجومی گفته میشود، اما یک مطالعه حفاظتی باید بین پیک اولیه شکلموج، جریان روتور قفلشده یا جریان راهاندازی RMS، و زمان شتابگیری تمایز قائل شود.
برای توضیحات جداگانه در مورد نرخهای جریان خطا، ببینید Icu در مقابل Ics در مقابل Icw در مقابل Icm.
چرا بارهای الکتریکی جریان هجومی میکشند
برقدار کردن ترانسفورماتور
هسته ترانسفورماتور باید هنگام برقدار شدن سیمپیچ، شار مغناطیسی ایجاد کند. شار اولیه به زاویه کلیدزنی، ولتاژ منبع، شار باقیمانده در هسته، امپدانس منبع و مشخصات هسته بستگی دارد. ترکیب نامطلوب میتواند هسته را به اشباع ببرد، که باعث کاهش شدید راکتانس مغناطیسکنندگی و ایجاد شکل موج جریان نامتقارن میشود.
به همین دلیل است که دو بار برقدار کردن یک ترانسفورماتور میتواند پیکهای متفاوتی ایجاد کند. یک ضریب ثابت نمیتواند تمام زوایای بستن کلید، وضعیت شار باقیمانده یا شرایط شبکه را نشان دهد. برای هماهنگی نهایی حفاظتی، به جای تکیه صرف بر kVA ترانسفورماتور، از دادههای جریان هجومی سازنده یا یک مدل گذراهای الکترومغناطیسی معتبر استفاده کنید.
راه اندازی موتور
در حالت سکون، موتور القایی فاقد نیروی ضد محرکه الکتریکی ناشی از سرعت است. این موتور در حین تولید گشتاور شتابگیری، جریان زیادی میکشد. جریان با شتاب گرفتن روتور کاهش مییابد، اما مدت زمان آن به ولتاژ منبع، گشتاور بار، اینرسی موتور، روش راهاندازی و وضعیت مکانیکی بستگی دارد.
موتوری که به طور عادی راهاندازی میشود ممکن است جریان کوتاهی تولید کند که تجهیز حفاظتی آن را تحمل میکند. گیر کردن بار، ولتاژ پایین منبع، زمان شتابگیری بیش از حد یا راهاندازیهای مکرر میتواند این رویداد را طولانی کرده و تنش حرارتی را افزایش دهد، حتی اگر پیک اول بدون تغییر باقی بماند.
شارژ خازن و بار الکترونیکی
برای یک خازن ایدهآل:
i(t) = C × dv(t)/dtاین رابطه نشان میدهد که چرا تغییر سریع ولتاژ در دو سر یک ظرفیت خازنی بزرگ، جریان شارژ بالایی ایجاد میکند. این کار لزوماً به تنهایی نمیتواند پیک واقعی را پیشبینی کند. جریان واقعی توسط امپدانس منبع، امپدانس کابل، مقاومت و اندوکتانس سری معادل، یکسوسازها، زاویه سوئیچینگ و هرگونه مدار پیششارژ یا محدودکننده جریان فعال، محدود و شکلدهی میشود.
یک عبارت غربالگری اولیه تقریبی عبارت است از:
Iinitial ≈ ΔV / Ztotalاین عبارت تنها زمانی مفید است که Ztotal نشاندهنده امپدانس مربوط به منبع و مسیر شارژ در مقیاس زمانی رویداد باشد. نباید از آن به عنوان یک مدل طراحی کامل برای درایو، اینورتر، درایور LED یا منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده کرد.
لامپهای سرد و المنتهای گرمایشی
مقاومت برخی از رشتههای فلزی و المنتهای گرمایشی با افزایش دما بالا میرود. در لحظه روشن شدن، مقاومت سرد میتواند به طور قابلتوجهی کمتر از مقاومت کاری گرم باشد، بنابراین جریان اولیه بالاتر است. سپس با گرم شدن المنت، این رویداد کاهش مییابد.
هنگامی که دفعات عملکرد، طول عمر کنتاکت یا رفتار تجهیزات حفاظتی اهمیت دارد، از مقاومت در حالت سرد یا دادههای کلیدزنی سازنده استفاده کنید. توان مصرفی در حالت پایدار به تنهایی بیانگر رویداد کلیدزنی نیست.
جریان هجومی چه مدت طول میکشد؟
مدت زمان ثابتی وجود ندارد. پاسخ صحیح، زمانی است که طول میکشد تا بار خاص به وضعیت عملکرد عادی خود نزدیک شود.
| تجهیزات | چه چیزی مدت زمان را تعیین میکند؟ | چه چیزی را بررسی کنیم |
|---|---|---|
| ترانسفورماتور | شار هسته، مغناطیس باقیمانده، امپدانس شبکه، حفاظت و طراحی سیمپیچ | پوش میرایی در طول سیکلهای AC و دادههای برقدار کردن سازنده |
| موتور | اینرسی موتور، گشتاور بار، ولتاژ موجود، روش راهاندازی | جریان از حالت سکون تا رسیدن به سرعت پایدار، نه فقط سیکل اول |
| ورودی خازنی | ظرفیت خازنی، مقاومت شارژ، امپدانس منبع، کنترل پیششارژ | پهنای پالس، کلیدزنی تکرارشونده و تکمیل پیششارژ |
| بار مقاومتی سرد | جرم حرارتی و ضریب دما | زمان رسیدن از مقاومت سرد به مقاومت کاری |
هنگام مقایسه یک رویداد اندازهگیریشده با یک تجهیز حفاظتی، از مبنای زمانی یکسانی استفاده کنید. یک مقدار RMS ثبتشده در ۱۰۰ ms، یک پیک اسیلوسکوپی در حد زیر میلیثانیه و یک نمودار RMS چند ثانیهای از راهاندازی موتور، بخشهای متفاوتی از رویداد را توصیف میکنند.
چگونه جریان هجومی را به درستی اندازهگیری کنیم
برای بررسیهای میدانی تکرارپذیر، از یک کلمپمتر با قابلیت اندازهگیری جریان هجومی (Inrush) استفاده کنید
یک کلمپمتر با قابلیت اندازهگیری جریان هجومی، یک تریگر را فعال کرده، رویداد راهاندازی را تشخیص میدهد و مقداری را در بازه زمانی تعریفشده دستگاه محاسبه میکند. برای مثال، شرکت Fluke عملکردی را برای جریان هجومی توصیف میکند که تقریباً ۴۰۰ نمونه را در یک دوره ۱۰۰ میلیثانیهای (ms) برداشت کرده و جریان راهاندازی را محاسبه میکند. این مقدار برای عیبیابی موتور مفید و تکرارپذیر است، اما لزوماً بالاترین پیک لحظهای شکلموج نیست.
برای اندازهگیری میدانی:
- تأیید کنید که کلمپمتر، پراب، ردهبندی دستهبندی (Category) و محدوده جریان برای آن سیستم الکتریکی مناسب هستند.
- کلمپ را دور یک هادی حامل جریان قرار دهید، نه دور کل کابل که شامل هادیهای رفت و برگشت است.
- دستگاه را طبق دستورالعمل دفترچه راهنمای آن، صفر یا پیکربندی کنید.
- پیش از برقدار کردن بار، تریگر جریان هجومی را فعال (Arm) کنید.
- شرایط بار، ولتاژ تغذیه، روش راهاندازی، حالت ثبت و نتایج تکرار شده را یادداشت کنید.
- مقایسه موارد مشابه با یکدیگر: برای دادههای روند، از حالت ابزار و شرایط عملیاتی یکسان استفاده کنید.
هنگامی که شکل موج اهمیت دارد، از پروب جریان و اسیلوسکوپ استفاده کنید
هنگامی که وظیفه مورد نظر نیازمند موارد زیر باشد، استفاده از اسیلوسکوپ به همراه پروب جریان با مشخصات مناسب، ارجحیت دارد:
- پیک لحظهای و قطبیت آن؛;
- اثرات زاویه کلیدزنی؛;
- آفست DC یا جریان نامتقارن ترانسفورماتور؛;
- پالسهای شارژ خازن زیر سیکل؛;
- زمان میرایی و پالسهای تکرارشونده؛;
- همبستگی با افت ولتاژ تغذیه یا رویدادهای کنترلی.
پهنای باند پروب، نرخ نمونهبرداری، ضریب کرست، اشباع و درجه ایمنی باید مناسب باشند. نمودار دقیق فنی که از یک پروب تحت اضافهبار یا دارای محدودیت پهنای باند به دست آمده باشد، همچنان یک اندازهگیری نادرست است.
چرا یک کنتور استاندارد ممکن است برداشت اشتباهی ایجاد کند
یک محدوده جریان استاندارد ممکن است رویداد را میانگینگیری کند، خیلی کند بهروزرسانی شود یا یک مقدار حداکثر غیرقابل تکرار را ثبت کند. برعکس، عملکرد “peak” یا “max” یک دستگاه اندازهگیری ممکن است از پنجره زمانی متفاوتی نسبت به عملکرد “inrush” آن استفاده کند. همیشه ابزار و حالت اندازهگیری را همراه با مقدار ثبت کنید.
محاسبه جریان هجومی: آنچه قابل تخمین است و آنچه نیست
هیچ فرمول واحدی برای جریان هجومی در ترانسفورماتورها، موتورها، خازنها و بارهای مقاومتی سرد وجود ندارد. از مدلی استفاده کنید که با مکانیزم فیزیکی مطابقت داشته باشد.
تخمین اولیه موتور
برای مطالعه اولیه فیدر موتور، از دادههای جریان راهاندازی یا روتور قفلشده سازنده استفاده کنید. زمانی که تنها نسبت معتبر روتور قفلشده در دسترس است:
Istart,screening = ILR ratio × Iratedاین مقدار، سطح جریان راهاندازی RMS را تحت شرایط ذکر شده تخمین میزند. این مقدار، اولین پیک لحظهای، زمان شتابگیری، افت ولتاژ، یا جریان در هنگام استفاده از سافتاستارتر یا درایو فرکانس متغیر را پیشبینی نمیکند. برای هماهنگی نهایی از دادههای موتور و استارتر استفاده کنید.
تخمین اولیه ترانسفورماتور
یک ضریب اعمالشده به جریان نامی تنها زمانی میتواند به عنوان یک فرض غربالگری محافظهکارانه استفاده شود که از سوی سازنده ترانسفورماتور، مشخصات پروژه، یا یک روش مطالعاتی پذیرفتهشده ارائه شده باشد. یک تخمین کامل ممکن است به رفتار اشباع هسته، شار باقیمانده، زاویه کلیدزنی، دادههای سیمپیچ و امپدانس منبع نیاز داشته باشد.
درخواست خرید صحیح صرفاً این نیست که “ضریب جریان هجومی چقدر است؟” بلکه باید درخواست کنید: پوش جریان نسبت به زمان، مبنای تست یا محاسبات، شرایط برقدار کردن، و تلورانسها.
تخمین شارژ خازن
استفاده کنید i = C × dv/dt برای مرتبط کردن جریان شارژ با نرخ تغییر ولتاژ (slew rate)، یا یک مدل مدار با استفاده از امپدانس واقعی مسیر شارژ. تأیید کنید که آیا مقاومت پیششارژ، ترمیستور NTC، یکسوساز کنترلشده یا محدودکننده فعال، مدار اولیه را تغییر میدهد یا خیر.
انرژی ذخیرهشده پس از شارژ عبارت است از:
E = 1/2 × C × V²انرژی ذخیرهشده به ارزیابی وظیفه کلیدزنی و پیششارژ کمک میکند، اما جایگزین مستقیمی برای جریان پیک یا مدت زمان پالس نیست.
مجموعه دادههای حداقل
پیش از در نظر گرفتن هر محاسبه به عنوان ورودی انتخاب، موارد زیر را ثبت کنید:
- ولتاژ تغذیه، فرکانس و امپدانس منبع؛;
- نوع تجهیزات و جریان نامی یا توان؛;
- دادههای راهاندازی یا برقدار کردن سازنده؛;
- تعریف پیک: لحظهای، نیمسیکل، ۱۰۰ میلیثانیه RMS، یا بازه زمانی دیگر؛;
- مدت زمان رویداد و پوش میرایی؛;
- فرکانس کلیدزنی و حداقل زمان بین استارتها؛;
- شرایط محیطی و محفظه؛;
- استاندارد تجهیزات حفاظتی مربوطه و منحنی دقیق محصول.
چرا جریان هجومی بر کلیدهای مدار، فیوزها، کنتاکتورها و منبع تغذیه تأثیر میگذارد
مزاحمت برای حیوانات
کلیدهای مدار و فیوزها نسبت به جریان در طول زمان واکنش نشان میدهند. یک پالس کوتاه ممکن است بدون عملکرد دستگاه عبور کند، در حالی که یک رویداد با شدت کمتر اما طولانیتر، از محدوده عملکرد دستگاه فراتر میرود. به همین دلیل است که مقایسه تنها Ipeak با جریان نامی دستگاه، پیشبینی درستی از عملکرد تریپ نیست.
برای توضیح دقیق بازههای عملکرد، تلورانسها و نمودارهای زمان-جریان، مطالعه کنید تشریح منحنی تریپ کلید مینیاتوری.
افت ولتاژ
یک رابطه غربالگری اولیه عبارت است از:
ΔV ≈ Iinrush × Zsourceاین عبارت نشان میدهد که چرا یک منبع ضعیف یا فیدر طولانی، افت ولتاژ بیشتری را برای همان جریان تجربه میکند. افت ولتاژ واقعی در سیستم AC همچنین به زاویه امپدانس شبکه، پیکربندی فاز، شکل موج و مدت زمان رویداد بستگی دارد. کنتاکتورهای مجاور، منابع تغذیه PLC، روشنایی یا درایوها ممکن است حتی زمانی که مدار راهاندازی همچنان برقدار است، ریست شوند.
تنش کنتاکت و نیمههادی
کنتاکتورها، رلهها، کلیدها، یکسوسازها و نیمههادیها ممکن است در هنگام برقدار شدن با جریان وصل بالا، پالسهای مکرر یا پرش کنتاکت مواجه شوند. مناسب بودن آنها باید به جای تکیه بر جریان حالت پایدار، با استفاده از دستهبندی بهرهبرداری مربوطه، وظیفه وصل، نرخ پالس و دادههای سازنده بررسی شود.
برای فیدرهای موتور، ببینید نحوه انتخاب کنتاکتورها و قطع کنندههای مدار بر اساس توان موتور.
تنشهای حرارتی و مکانیکی
پالسهای کوتاه میتوانند باعث گرمایش موضعی کنتاکت و نیروی الکترودینامیکی شوند؛ استارتهای مکرر میتوانند پیش از بازگشت تجهیزات به دمای محیط، باعث تجمع گرما شوند. تنش مربوطه به انرژی پالس، تکرار، خنکسازی و ساختار قطعه بستگی دارد. یک مقدار جریان پیک واحد نمیتواند تمام این اثرات را کمیسازی کند.
چگونگی هماهنگسازی حفاظت با جریان هجومی
به جای انتخاب یک کلید مدار بزرگتر از جدول ضرایب، از توالی زیر استفاده کنید.
۱. تعیین محدوده بار
رفتار جریان نسبت به زمان را در شرایط بدترین حالت ممکن به دست آورید یا اندازهگیری کنید. در صورت لزوم، ولتاژ تغذیه پایین، استارتهای تحت بار، شار باقیمانده ترانسفورماتور، حداقل فاصله زمانی پیششارژ یا دمای استارت سرد را لحاظ کنید.
۲. حفاظت از کابل و بار
تأیید کنید که ظرفیت جریان هادی، حفاظت در برابر اضافهبار، حفاظت در برابر اتصال کوتاه و محدودیتهای تجهیزات همچنان رعایت میشوند. افزایش درجهبندی تجهیز حفاظتی برای جلوگیری از تریپ هنگام راهاندازی، ممکن است باعث شود کابل یا بار بهطور ناکافی محافظت شود.
۳. مقایسه کل رویداد با منحنی دستگاه
پوشش یا مقایسه منحنی بار با منحنی زمان-جریان سازنده، شامل باندهای تلورانس و اصلاحات دمای محیط. هم ناحیه حرارتی و هم ناحیه لحظهای یا کوتاهمدت را بررسی کنید.
منحنیهای مشخصه MCB مانند B، C و D، محدودههای عملکرد لحظهای را در چارچوب استاندارد محصول مربوطه توصیف میکنند؛ اینها برچسبهای جهانی برای هر کلید مدار نیستند. استاندارد IEC 60898-1 کلیدهای مدار AC مشخصشده برای مصارف خانگی و مشابه را پوشش میدهد، در حالی که IEC 60947-2 به کلیدهای مدار فشار ضعیف که برای کار توسط افراد آموزشدیده یا متخصص در نظر گرفته شدهاند، میپردازد. از استاندارد، برگه اطلاعات و منحنی دقیق همان دستگاه استفاده کنید.
مبحث گستردهتر راهنمای انتخاب MCB جریان نامی، حفاظت هادی، انتخاب منحنی، ظرفیت قطع و هماهنگی را توضیح میدهد.
۴. بررسی اجزای سوئیچینگ و کنترل
وظیفه وصل کنتاکتور یا رله، ولتاژ بوبین در هنگام افت ولتاژ، درجهبندی کنتاکت پیششارژ و توالی کنترل را تأیید کنید. کلید مداری که بسته باقی میماند، ثابت نمیکند که تمام اجزای بالادست و پاییندست میتوانند آن رویداد را تحمل کنند.
۵. تایید حفاظت در برابر خطا و انتخابگری (Selectivity)
تنظیمات مقاوم در برابر جریان هجومی (Inrush) همچنان باید خطاها را در زمان مورد نیاز قطع کرده و با تجهیزات بالادست و پاییندست هماهنگ باشد. قدرت قطع و جریان قابل تحمل کوتاهمدت، از ویژگیهای جریان خطا هستند، نه نرخهای جریان هجومی.
چکلیست بررسی حفاظت
| بررسی | شواهد مورد نیاز | خطای رایج |
|---|---|---|
| پوش بار (Load envelope) | منحنی سازنده یا اندازهگیری تاییدشده | استفاده از یک ضریب مستندنشده |
| تعریف اندازهگیری | ابزار، حالت، بازه زمانی، شرایط عملکرد | مقایسه پیک لحظهای با دادههای منحنی RMS |
| حفاظت کابل/بار | ظرفیت آمپری و الزامات حفاظت تجهیزات | افزایش سایز کلید مدار برای جلوگیری از قطع ناخواسته |
| عملکرد دستگاه | منحنی دقیق زمان-جریان و تلورانس | انتخاب صرفاً بر اساس حروف B، C یا D |
| شرایط کاری | دادههای کنتاکتور، کلید، رله، یکسوساز یا نیمههادی | بررسی تنها جریان حالت پایدار |
| تکرار | تعداد استارت در ساعت و بازه زمانی خنکسازی | در نظر گرفتن یک استارت موفق به عنوان قابلیت کارکرد مداوم |
| هماهنگی خطا | سطح خطا، زمان قطع، انتخابگری، قدرت قطع | اشتباه گرفتن پیک جریان هجومی با درجهبندی اتصال کوتاه |
روشهای کاهش جریان هجومی
| روش | مناسبترین گزینه برای | محدودیت اصلی یا نقطه تایید |
|---|---|---|
| ترمیستور NTC | بارهای الکترونیکی و ورودی خازنی کوچکتر | راهاندازی مجدد در حالت گرم ممکن است مقاومت کمتری ایجاد کند؛ بازیابی حرارتی و تلفات اهمیت دارند |
| مقاومت پیششارژ به همراه کنتاکتور بایپس | لینکهای DC، درایوها، شارژرها و بانکهای خازنی بزرگتر | توالی کنترل، انرژی مقاومت، وظیفه برقراری کنتاکت بایپس و تشخیص خطا |
| سافت استارتر | موتورهای القایی AC که نیاز به راهاندازی با ولتاژ کاهشیافته دارند | کاهش جریان، گشتاور راهاندازی موجود را نیز کاهش میدهد؛ کاربرد و تنظیمات رمپ اهمیت دارند |
| درایو فرکانس متغیر | موتورهایی که نیاز به کنترل سرعت یا شتابگیری مدیریتشده دارند | یکسوساز ورودی/جریان هجومی لینک DC همچنان نیازمند طراحی پیششارژ خود درایو است |
| کلیدزنی کنترلشده | ترانسفورماتورها یا بانکهای خازنی که در آنها زاویه بستن کلید مهم است | نیازمند عملکرد کنترلی، حسگری و سوئیچینگ مختص به سیستم است |
| برقدارسازی ترتیبی | راهاندازی همزمان بارهای متعدد | پیچیدگی کنترل را افزایش میدهد و جریان هجومی هر بار را به صورت انفرادی کاهش نمیدهد |
| منبع تغذیه با امپدانس کمتر یا بازطراحی فیدر | سیستمهای محدود شده توسط افت ولتاژ | ممکن است جریان خطای احتمالی را افزایش داده و نیازمند ارزیابی مجدد حفاظت باشد |
ایتون (Eaton) سافت استارتر را به عنوان یک روش ولتاژ کاهشیافته برای کاهش جریان هجومی موتور توصیف میکند. با این حال، رمپ صحیح همچنان باید گشتاور کافی برای شتابدهی به بار را بدون طولانی کردن بیش از حد زمان راهاندازی فراهم کند.
عیبیابی تریپهای غیرمنتظره ناشی از جریان هجومی
- دقیقاً مشخص کنید کدام دستگاه عمل کرده است. پل، نشانگر تریپ، نوع فیوز، کد رویداد رله و وضعیت بالادست/پاییندست را ثبت کنید.
- زمان عملکرد آن را تأیید کنید. برقدار کردن اولیه، راهاندازی مجدد گرم، استارت تحت بار، استارت همزمان یا حین کارکرد عادی، شاخههای تشخیصی متفاوتی هستند.
- ولتاژ تغذیه و جریان راهاندازی را همزمان اندازهگیری کنید. افت ولتاژ میتواند باعث طولانی شدن زمان شتابگیری موتور یا قطع شدن اجزای کنترلی شود.
- حالت اندازهگیری را ثبت کنید. مقدار پیک اسیلوسکوپ را با مقدار جریان هجومی کلمپمتر به گونهای که گویی مقادیر یکسانی هستند، مقایسه نکنید.
- وضعیت بار را بررسی کنید. گیر مکانیکی، تپهای نادرست ترانسفورماتور، خرابی مدارهای پیششارژ، قطعات NTC آسیبدیده، لرزش کنتاکتور و بارهای موازی غیرمنتظره را بررسی کنید.
- با منحنی دقیق دستگاه مقایسه کنید. دمای محیط، گروهبندی نصب، بار حرارتی قبلی و تلورانس را لحاظ کنید.
- پیش از تغییر حفاظت، علت را برطرف کنید. هرگونه تغییر در رتبهبندی یا تنظیمات، نیازمند بررسی مجدد حفاظت کابل، رفع خطا، انتخابگری (سلکتیویته) و محدودیتهای تجهیزات است.
سوالات متداول
آیا جریان هجومی همان جریان پیک است؟
خیر. جریان هجومی یک رویداد گذرا مرتبط با برقدار شدن است. بالاترین نقطه لحظهای آن، پیک هجومی است، اما جریان پیک یک اصطلاح اندازهگیری گستردهتر است که میتواند برای خطاها، کلیدزنی، مبدلها و شکلموجهای تکرارشونده به کار رود.
چرا وقتی جریان هجومی از جریان نامی (In) کلید مدار فراتر میرود، کلید عمل نمیکند؟
آمپر نامی کلید مدار و منحنی عملکرد آن اهداف متفاوتی دارند. این دستگاه بر اساس بزرگی جریان و مدت زمان آن در یک بازه تلورانس واکنش نشان میدهد. یک رویداد هجومی کوتاه ممکن است حتی زمانی که مقدار اندازهگیری شده آن از جریان نامی (In) بیشتر است، زیر منحنی عملکرد باقی بماند.
فرمول جریان هجومی چیست؟
فرمول واحدی وجود ندارد. شارژ خازن را میتوان با استفاده از i = C × dv/dt; توصیف کرد؛ مطالعات موتور از دادههای راهاندازی یا روتور قفلشده سازنده استفاده میکنند؛ مطالعات ترانسفورماتور نیازمند دادههای برقدار شدن یا مدل اشباع مغناطیسی است. ضرایب کلی تنها فرضیات غربالگری اولیه هستند.
How long does inrush current last?
این موضوع به بار و تعریف استفاده شده بستگی دارد. پالسهای شارژ الکترونیکی ممکن است بسیار کوتاه باشند، جریان هجومی ترانسفورماتور ممکن است در طول چندین سیکل AC کاهش یابد و جریان راهاندازی موتور ممکن است در طول چندین ثانیه شتابگیری ادامه یابد. بازه اندازهگیری را همراه با مقدار جریان بیان کنید.
آیا باید برای یک بار با جریان هجومی بالا، یک MCB با منحنی D انتخاب کنم؟
خیر، بهصورت خودکار نیست. استاندارد دستگاه مربوطه، منحنی دقیق سازنده، حفاظت کابل، جریان خطای موجود، زمان قطع مورد نیاز و انتخابگری (Selectivity) را تأیید کنید. منحنیای که راهاندازی را تحمل میکند، همچنان باید حفاظت کافی در برابر خطا را فراهم نماید.
آیا سافت استارتر میتواند جریان هجومی موتور را حذف کند؟
این دستگاه میتواند جریان راهاندازی را کاهش و کنترل کند، اما باعث حذف کامل آن نمیشود. کاهش ولتاژ موتور، گشتاور راهاندازی موجود را نیز کاهش میدهد، بنابراین تنظیمات باید متناسب با موتور، بار و نیاز شتابگیری باشد.
نتیجهگیری مهندسی
جریان هجومی یک ضریب واحد نیست و صرفاً یک عدد بزرگ در لحظه روشن شدن محسوب نمیشود. یک طراحی قابل دفاع، این رویداد را بهعنوان یک پوش جریان نسبت به زمان, تعریف میکند، نحوه اندازهگیری یا محاسبه آن را بیان مینماید و آن پوش را در برابر حفاظت کابل، منحنیهای دستگاه حفاظتی، وظیفه کلیدزنی، افت ولتاژ، تکرار و هماهنگی خطا بررسی میکند.
از تخمینهای کلی برای غربالگری طراحی استفاده کنید، نه برای تأیید آن. برای مشخصات نهایی، دادههای راهاندازی یا برقدار شدن بار و منحنی دقیق دستگاه حفاظتی را درخواست کنید. اگر در حال هماهنگسازی یک کلید مدار VIOX، کنتاکتور یا رله کنترل با یک بار دارای جریان هجومی بالا هستید، سیستم تغذیه، دادههای بار، شکل موج اندازهگیری شده یا پوش سازنده و توالی عملکرد مورد نیاز را به [email protected].