Mjukstartare (startströmbegränsare) för AC- och DC -belastningar: 10 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:40

Startström/inkopplingsström är den maximala momentana ingångsström som dras av en elektrisk enhet när den först slås på. Ingångsström är mycket högre än belastningens steady-state-ström och det är källan till många problem som säkring som sprängs, belastningsfel, belastningens livslängdsreduktion, gnistor vid omkopplarkontakterna … etc. Figuren nedan visar inkopplingsströmfenomenet fångat på oscilloskopet Siglent SDS1104X-E. Den långa spetsen är tydlig. I den här artikeln försökte jag lösa detta problem med en enkel, men effektiv lösning. Jag har introducerat två kretsar för både AC- och DC -belastningar.

Tillbehör

Artikel:

[1] DB107 -datablad:

[2] BD139-datablad:

[3] DB107 schematisk symbol och PCB -fotavtryck:

[4] BD139 Schematisk symbol och PCB -fotavtryck:

[5] CAD-insticksprogram:

Steg 1: Starta aktuell spike som fångats på SDS1104X-E DSO (Single-Shot Mode)

AC Soft StarterFigure-1 visar enhetens schematiska diagram. P1 används för att ansluta 220V-AC-ingången och ON/OFF-omkopplaren till kretsen. C1 används för att minska AC -spänningen. Värdet på C1 bestämmer också den aktuella hanteringshastigheten för den transformatorlösa matningen som ska användas av resten av kretsen. I denna ansökan var 470nF tillräcklig. R1 laddar C1 för att undvika oönskade högspänningsstötar när användaren kopplar bort enheten från elnätet. R2 är ett 1W motstånd som har använts för att begränsa strömmen.

Steg 2: Figur 1, schematiskt diagram över AC Soft Starter

BR1 är en DB107-G brygglikriktare [1] som har använts för att omvandla växelspänningen till likström. C2 minskar krusningen och R3 tömmer C2 vid avstängning. Det ger också en minimal belastning för att hålla den likriktade spänningen på en rimlig nivå. R4 minskar spänningen och begränsar strömmen för resten av kretsen. D1 är en 15V Zener -diod och har använts för att begränsa spänningen under 15V. C3, R5 och R6 bygger ett timernätverk för reläet. Det betyder att det gör en fördröjning för reläaktiveringen. R6 -värdet är viktigt, det ska inte vara för lågt för att tappa spänningen för mycket och det bör inte vara för högt för att minska nätverkets svarstid. 1K gav en tillfredsställande urladdningshastighet för relativt hög PÅ/AV -omkopplingshastighet. Med mina experiment ger detta nätverk tillräckligt med fördröjning och svarstid, naturligtvis kan du ändra dem baserat på dina applikationer.

Q1 är NPN BD139 [2] transistorn för att aktivera/inaktivera reläet. D2 skyddar Q1 från reläets induktors bakströmmar. R7 är ett 5W -seriemotstånd som begränsar startströmmen. Efter en kort fördröjning kortsluter reläet motståndet, och full effekt gäller belastningen. Värdet på R7 har ställts in på 27R. Du kan ändra den beroende på din belastning eller applikation.

DC Soft Starter Figur 2 visar schematisk diagram över DC -mjukstartaren. Det är en enklare version av AC mjukstartaren med några mindre ändringar.

Steg 3: Figur 2, schematisk diagram över DC Soft Starter

P1 används för att ansluta 12V -matningen och ON/OFF -omkopplaren till kortet. R2, R3 och C2 gör fördröjningsnätet för reläet. R4 är det strömbegränsande motståndet. På samma sätt som AC -mjukstartaren kan du ändra fördröjningsnätverket och R4 -värdena för din specifika belastning eller applikation.

PCB -layout Figur 3 visar PCB -layouten för AC -mjukstartaren. Alla komponentpaket är DIP. Skivan är ett enda lager och ganska lätt att bygga.

Steg 4: Figur 3, PCB -layout för AC Soft Starter

Figur 4 visar PCB -layouten för DC -mjukstartaren. Samma som ovan, alla komponentpaket är DIP och kortet är ett enda lager.

Steg 5: Figur 4, PCB -layout för DC Soft Starter

För båda konstruktionerna använde jag SamacSys schematiska symboler och PCB -fotavtryck. Specifikt för DB107 [3] och BD139 [4]. Dessa bibliotek är gratis och följer industriella IPC -standarder. Jag använde Altium Designer CAD -programvara, så jag använde SamacSys Altium Plugin [5] (Figur 5).

Steg 6: Figur 5, SamacSys Altium -plugin och begagnade komponentbibliotek

Figur 6 visar en 3D -vy av AC -mjukstartaren och figur 7 visar en 3D -vy av DC -mjukstartaren.

Steg 7: Figur 6, 7: 3D -vyer från AC och DC Soft Starters

Montering Figur 8 visar det monterade AC -mjukstartkortet och figur 9 visar den monterade DC -mjukstartaren.

Steg 8: Figur 8, 9: Monterad (första prototyp) av DC och AC Soft Starter

Kopplingsschema Figur 10 visar kopplingsschemat för mjukstartaren för växelström och figur 11 visar kopplingsschemat för den mjuka likströmstartern.

Steg 9: Figur 10, 11: Anslutningsdiagram över AC och DC Soft Starter

Materialförteckning

Du kan överväga materialförteckningen på bilden nedan

Steg 10: Materialförteckning