Рекомендації щодо керування різними типами навантаження

Контролери компанії i3 Engineering покликані керувати різноманітними інженерними системами у будинку - опаленням, освітленням, водопостачанням, системою безпеки та іншими. І, відповідно, контролери повинні правильно та безпечно працювати з різними типами пристроїв. Але не завжди, прочитавши технічні характеристики кінцевих приладів, є просто підібрати комутуюче обладнання. 

Illustration

Ось, наприклад, на цій етикетці написано, що споживання цієї лампи 20W. Виробники контролерів пропонують комутувати такі лампи за допомогою релейного виходу зі струмом комутації 5А. Дуже просто ми можемо обчислити, що струм споживання буде рівним 20 / 220 = 0,09А, а це значно менше ніж пропоноване значення 5А. Але насправді після декількох комутацій реле може просто залипнути та перестати працювати. Чому? Дізнаймось разом. 
Всі виробники до свого комутуючого обладнання завжди маленьким шрифтом підписують, щось на зразок “5A of resistive (active) load”, або ставлять зірочку і роблять це на останній сторінці. Що це за resistive (active) load? 
У цьому світі розрізняють 2 типи електричних навантажень: активне (або резистивне) та реактивне.

Активне (резистивне) навантаження - це наприклад нагрівальні прилади, які можна розглядати як резистор з певним опором, і після проходження струму через нього, електрична енергія конвертується в теплову. Електрочайник, бойлер, електричний котел, рушникосушка або звичайна лампа розжарювання є типовими прикладами такого навантаження. Максимальний струм споживання таких пристроїв, під час запуску може бути суттєво більший, він називається пусковим (або inrush). Наприклад лампи розжарювання в момент ввімкнення споживають струм в 10-12 разів більший за номінальний, тобто в лампи потужністю 200 Вт, пусковий струм буде десь 9-11A. Якщо у Вас таке обладнання, то ви сміливо можете брати значення з каталогу і, просто врахувавши пусковий струм, який також вказано в каталозі, підібрати варіант комутуючого реле. 

Illustration

Зміна струму при вмиканні активного (резистивного) навантаження.


Що ж робити з нашою світлодіодною лампою всього на 20 Вт, чому вона виведе з ладу реле, при меншій потужності? Існує ще один тип навантаження - реактивне.

Реактивні навантаження бувають двох типів:
Індуктивне навантаження - пристрої з електродвигунами (вентилятори, порохотяги, електроінструмент, помпи тощо) або з силовими трансформаторами живлення (стабілізатори живлення, старі електроприлади, аудіоапаратура).

Illustration

Зміна напруги при вмиканні та вимиканні індуктивного навантаження.


● Ємнісне навантаження - всі світлодіодні лампи та світильники, практично вся побутова та комп’ютерна техніка, сучасні блоки живлення та пристрої, в яких вони використовуються. В таких навантаженнях пускові (inrush) струми можуть сягати гігантських величин (у сотні разів більше від номінального значення).

Illustration

Зміна струму при вмиканні ємнісного навантаження.

Як видно з графіків, при увімкненні пристрою, струм інколи сягає значень набагато більших, ніж рекламоване номінальне значення, ось, наприклад, звичайна 20W лампочка при старті споживає струм близько 15-20А.

Особливості керування

Як вже було вказано раніше, струм нашої світлодіодної лампи при старті сягав майже 20A, що значно перевищує вказане на реле значення 5А, тому воно й вийшло з ладу. Компанія i3 Engineering дуже дбає за правильність підключення кінцевих пристроїв до наших контролерів, тому ми вирішили написати для Вас декілька рекомендацій. 
Кожен з цих типів пристроїв має свої особливості підключення, а відмінності між ними проявляються при вмиканні чи вимиканні електроживлення. Саме це накладає певні умови на характеристики силових елементів контролерів.

Активні навантаження (нагрівальні прилади) характеризуються, як правило, великою потужністю споживання (більше 500Вт). При вмиканні струм на короткий час може перевищувати номінальний в кілька разів. Такі прилади найзручніше вмикати за допомогою реле.

Illustration

Інший вид активного навантаження - світлодіодні стрічки, підключені напряму до виходів контролера. Для правильного керування ними і можливості зміни яскравості передбачено димери на базі MOSFET-транзисторів.

Illustration

Індуктивні навантаження характеризуються дещо більшим стартовим струмом (для двигунів у 2-5 разів вищим за номінальний). Інша їх особливість - при вимиканні енергія магнітного поля, накопичена в обмотках, викликає миттєве збільшення напруги на клемах живлення. Через це вмикати та вимикати їх варто за допомогою більш потужних реле. Проте, бажано, щоб контакти мали схему захисту на базі варисторів чи RC-ланок для уникнення утворення дуги при розмиканні.

Illustration

А от вмикання пристроїв з ємнісним навантаженням без врахування особливостей їх роботи може закінчитись виходом з ладу керуючого пристрою. Вся справа у дуже великому стартовому струмі, який виникає у момент вмикання. Як ми вже зазначали на початку цієї статті, цей струм у деяких випадках може більше ніж в 200 разів перевищувати номінальний. 

Illustration

Є декілька варіантів виходу з цієї ситуації:
1. Використання лише високоякісних реле з високим допустимим значенням стартового струму. Саме такі, як використовуються у всіх контролерах серії Atom.
2. Використовувати контролери з силовими елементами на базі симисторів чи MOSFET-транзисторів, які не лише забезпечать безшумну комутацію навантаження, але є більш надійними та довговічними, ніж реле. Рекомендуємо контролер Atom Helium, або Hydrogen зі змінними модулями ACD чи ACD+.
3. Використовувати реле з великим значенням струму комутації (10 або 16А) і великим допустимим пусковим струмом. Наприклад, зручно використовувати контролери Atom Ferrum або Carbon.
4. Для підключення потужних освітлювальних пристроїв використовувати магнітні пускачі (контактори) або проміжні реле. У цьому випадку оптимальним рішенням буде використання контролера Atom Argon або Argon +R12.
5. Використовувати якісне обладнання зі схемами компенсації реактивного навантаження. Тобто, такий пристрій при вмиканні має пусковий струм близький до номінального.
6. Деякі виробники електрообладнання почали виготовляти пристрої для захисту контактів. Це пристрої для монтажу у розподільчий щиток, які призначені для обмеження стартового струму і тим самим захищають контакти реле від пошкодження при вмиканні.

Не знайшли відповідь на своє запитання?

Ви можете звернутись у чат-бот технічної підтримки.Знайшли помилку на сайті? Допоможіть нам її виправити!