Zalecenia dotyczące sterowania różnymi typami obciążeń

Sterowniki firmy i3 Engineering przeznaczone są do sterowania różnymi systemami inżynierskimi w domu - ogrzewaniem, oświetleniem, zaopatrzeniem w wodę, systemem bezpieczeństwa i innymi. I odpowiednio, sterowniki muszą działać poprawnie i bezpiecznie z różnymi typami urządzeń. Ale nie zawsze łatwo jest wybrać sprzęt łączeniowy po zapoznaniu się z charakterystyką techniczną urządzeń końcowych.

Illustration

Na przykład, tutaj na etykiecie jest napisane, że pobór tej lampy to 20W. Producenci sterowników sugerują przełączanie takich lamp za pomocą wyjścia przekaźnikowego o prądzie przełączania 5A. Możemy łatwo obliczyć, że pobór prądu będzie równy 20 / 220 = 0,09А, czyli znacznie mniej niż proponowana wartość 5A. Ale tak naprawdę po kilku przełączeniach przekaźnik może się po prostu zakleszczyć i przestać działać. Dlaczego? Dowiedzmy się razem.
Wszyscy producenci zawsze podpisują swój sprzęt łączeniowy drobnym drukiem, np. „5A of resistive (active) load”, lub umieszczają gwiazdkę i robią to na ostatniej stronie. Co to za resistive (active) load?
W świecie istnieją 2 rodzaje obciążeń elektrycznych: czynne (lub rezystancyjne) i bierne.

Czynne (rezystancyjne) obciążenie - to na przykład urządzenia grzewcze, które można uznać za rezystor o określonej rezystancji, a po przejściu przez niego prądu energia elektryczna zamieniana jest na energię cieplną. Typowym przykładem takiego obciążenia jest czajnik elektryczny, bojler, kocioł elektryczny, podgrzewany wieszak na ręczniki lub zwykła żarówka. Maksymalny pobór prądu takich urządzeń podczas rozruchu może być znacznie wyższy, nazywa się prądem rozruchowym (lub inrush). Na przykład lampy żarowe w momencie włączenia pobierają prąd 10-12 razy większy niż znamionowy, czyli w lampie o mocy 200 W prąd rozruchowy będzie wynosił około 9-11A. Jeśli masz taki sprzęt, możesz bezpiecznie brać wartość z katalogu i po prostu biorąc pod uwagę prąd rozruchowy, który jest również wskazany w katalogu, wybrać opcję przekaźnika przełączającego.

Illustration

Zmiana prądu podczas włączania czynnego (rezystancyjnego) obciążenia.


Co zrobić z naszą lampą LED o mocy zaledwie 20 W, dlaczego zepsuje przekaźnik przy mniejszej mocy? Istnieje inny rodzaj obciążenia - obciążenie bierne.

Istnieją dwa rodzaje obciążeń biernych:
Obciążenie indukcyjne - urządzenia z silnikami elektrycznymi (wentylatory, odpylacze, elektronarzędzia, pompy itp.) lub z transformatorami mocy (stabilizatory mocy, stare urządzenia elektryczne, sprzęt audio).

Illustration

Zmiana napięcia podczas włączania i wyłączania obciążenia indukcyjnego.


● Obciążenie pojemnościowe - wszystkie lampy LED i światła, prawie wszystkie sprzęty AGD i komputerowe, nowoczesne zasilacze i urządzenia w których są wykorzystywane. W takich obciążeniach prądy rozruchowe (inrush) mogą osiągać gigantyczne wartości (setki razy większe niż wartość znamionowa).

Illustration

Zmiana prądu podczas włączania obciążenia pojemnościowego.

Jak widać z wykresów, gdy urządzenie jest włączone prąd czasami osiąga wartości znacznie wyższe niż reklamowana wartość znamionową, np. zwykła żarówka 20W przy rozruchu pobiera prąd około 15-20A.

Osobliwości sterowania

Jak wspomnieliśmy wcześniej prąd naszej lampy LED na starcie osiągnął prawie 20A, czyli znacznie więcej niż wskazana na przekaźniku wartość 5A, dlatego się zepsuł. Firma i3 Engineering bardzo dba o prawidłowe podłączenie urządzeń końcowych do naszych sterowników, dlatego postanowiliśmy napisać dla Ciebie kilka rekomendacji.
Każdy z tych typów urządzeń ma swoje osobliwości podłączenia, a różnice między nimi przejawiają się w momencie włączenia lub wyłączenia zasilania. Nakłada to pewne warunki na charakterystykę elementów mocy sterowników.

Czynne obciążenie (urządzenia grzewcze) charakteryzują się zazwyczaj wysokim poborem mocy (powyżej 500W). Po włączeniu prąd może przez krótki czas kilkakrotnie przekroczyć prąd znamionowy. Najwygodniej jest włączać takie urządzenia za pomocą przekaźnika.

Illustration

Inny rodzaj obciążenia czynnego - taśmy LED podłączone bezpośrednio do wyjść sterownika. Do prawidłowego sterowania nimi i możliwości zmiany jasności przewidziano ściemniacze oparte na tranzystorach MOSFET.

Illustration

Obciążenia indukcyjne charakteryzują się nieco wyższym prądem rozruchowym (dla silników 2-5 razy wyższym niż znamionowy). Inną cechą jest to, że wyłączenie energii pola magnetycznego zgromadzonej w uzwojeniach powoduje natychmiastowy wzrost napięcia na zaciskach zasilacza. Z tego powodu należy je włączać i wyłączać za pomocą mocniejszych przekaźników. Jednak pożądane jest, aby styki miały obwód ochronny oparty na warystorach lub łącznikach RC, aby uniknąć tworzenia się łuku podczas otwierania.

Illustration

А włączenie urządzeń z obciążeniem pojemnościowym bez uwzględnienia specyfiki ich pracy może zakończyć się awarią urządzenia sterującego. Chodzi o bardzo duży prąd rozruchowy występujący w momencie włączenia. Jak zauważyliśmy na początku tego artykułu, w niektórych przypadkach prąd ten może być ponad 200 razy wyższy niż znamionowy.

Illustration

Istnieje kilka sposobów wyjścia z tej sytuacji:
1. Wykorzystanie tylko wysokiej jakości przekaźników o wysokim dopuszczalnym prądzie rozruchowym. Dokładnie takie, jakie są stosowane we wszystkich sterownikach serii Atom.
2. Wykorzystanie sterowników z elementami mocy opartymi na triakach lub tranzystorach MOSFET, które nie tylko zapewniają ciche przełączanie obciążenia, ale są bardziej niezawodne i trwałe niż przekaźniki. Polecamy sterownik Atom Helium lub Hydrogen z wymiennymi modułami ACD lub ACD+.
3. Wykorzystanie przekaźników o dużej wartości prądu przełączania (10 lub 16А) oraz dużym dopuszczalnym prądzie rozruchowym. Na przykład wygodnie jest używać sterowników Atom Ferrum lub Carbon
4. W celu podłączania wydajnych urządzeń oświetleniowych należy stosować rozruszniki magnetyczne (styczniki) lub przekaźniki pośrednie. W takim przypadku najlepszym rozwiązaniem jest użycie sterownika Atom Argon lub Argon +R12.
5. Stosowanie wysokiej jakości urządzeń ze schematami kompensacji obciążenia biernego. Oznacza to, że takie urządzenie po włączeniu ma prąd rozruchowy zbliżony do znamionowego.
6. Niektórzy producenci sprzętu elektrycznego rozpoczęli produkcję urządzeń do ochrony styków. Są to urządzenia do montażu w rozdzielnicy, które mają za zadanie ograniczać prąd rozruchowy i tym samym chronić styki przekaźnika przed uszkodzeniem po włączeniu.