Меню

Что такое пиковый ток пуска



Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Что такое пусковой ток и как его ограничить

Что такое пусковой ток

Пусковой ток – это максимальный ток, потребляемый электрической цепью во время ее включения. Значение пускового тока намного выше, чем установившийся ток цепи, и этот высокий ток может повредить устройство или привести в действие автоматический выключатель. Пусковой ток обычно появляется во всех устройствах, где присутствует магнитный сердечник, таких как трансформаторы, промышленные двигатели и т. д. Пусковой ток также известен как входной импульсный ток или импульсный ток включения.

Что такое пусковой ток и как его ограничить

Почему появляется пусковой ток

Есть причина появления пускового тока. Подобно некоторым устройствам или системам, которые имеют развязывающий конденсатор или сглаживающий конденсатор, при запуске потребляется большое количество тока для их зарядки. Ниже приведенная диаграмма даст вам представление о разнице между пусковым, пиковым и установившимся током цепи.

Пусковой ток

Пиковый ток: это максимальное значение тока, достигаемое сигналом в положительной или отрицательной области.

Ток установившегося состояния: он определяется как ток в каждом интервале времени, который остается постоянным в цепи. Ток установившегося состояния достигается, когда di/dt = 0, что означает, что ток остается неизменным во времени.

Особенности пускового тока: появляется мгновенно, когда устройство включается; появляется на короткий промежуток времени; выше номинального значения цепи или устройства.

Пусковой ток трансформатора

Пусковой ток трансформатора определяется как максимальный мгновенный ток, потребляемый трансформатором, когда вторичная сторона не нагружена или находится в состоянии разомкнутой цепи. Этот бросок тока вредит магнитным свойствам сердечника и вызывает нежелательное переключение автоматического выключателя трансформатора.

Пусковой ток трансформатора

Величина пускового тока зависит от точки волны переменного тока, в которой запускается трансформатор. Если трансформатор (без нагрузки) включается, когда напряжение переменного тока достигает своего пика, тогда пусковой ток не возникает при запуске, и если трансформатор (без нагрузки) включается, когда напряжение переменного тока проходит через ноль, то значение броска ток будет очень высоким, и он также будет превышать ток насыщения, как вы можете видеть на изображении выше.

Пусковой ток двигателя

Как и трансформатор, асинхронный двигатель не имеет непрерывного магнитного пути. Сопротивление асинхронного двигателя высокое из-за воздушного зазора между ротором и статором. Следовательно, из-за такого характера индуктивного устройства с высоким сопротивлением требуется большой ток намагничивания для создания вращающегося магнитного поля при запуске. График ниже показывает пусковые характеристики двигателя при полном напряжении.

Пусковой ток двигателя

Как вы можете видеть на графике, пусковой ток и пусковой момент очень высоки в начале. Этот высокий пусковой ток может повредить электрическую систему, а начальный высокий крутящий момент может повлиять на механическую систему двигателя. Если уменьшить начальное значение напряжения на 50%, это может привести к снижению крутящего момента двигателя на 75%. Таким образом, для преодоления этих проблем используются схемы питания с плавным пуском.

Как ограничить пусковой ток

Всегда следует помнить о пусковом токе в асинхронных двигателях, трансформаторах и в электронных цепях, которые состоят из катушек индуктивности, конденсаторов или сердечников. Как упоминалось ранее, пусковой ток – это максимальный пиковый ток, наблюдаемый в системе, и он может быть в два-десять раз больше нормального номинального тока. Этот нежелательный всплеск тока может повредить устройство, пусковой ток может вызвать срабатывание выключателя при каждом включении. Регулировка допуска выключателя может помочь нам, но компоненты должны выдерживать пиковое значение.

Находясь в электронной схеме, некоторые компоненты должны выдерживать высокие значения пускового тока в течение короткого промежутка времени. Но некоторые компоненты сильно нагреваются или повреждаются, если значение при быстром запуске очень велико. Поэтому лучше использовать схему защиты от пускового тока при проектировании электронной схемы или печатной платы.

Для защиты от пускового тока вы можете использовать активное или пассивное устройство. Выбор типа защиты зависит от частоты пускового тока, производительности, стоимости и надежности.

Вы можете использовать NTC-термистор (с отрицательным температурным коэффициентом), который является пассивным устройством, работает как электрический резистор, сопротивление которого очень высоко при низкотемпературном значении. Термистор NTC соединяется последовательно с входной линией питания. Обладает высокой устойчивостью при температуре окружающей среды. Поэтому, когда мы включаем устройство, высокое сопротивление ограничивает пусковой ток, который протекает в систему. По мере непрерывного протекания тока температура термистора повышается, что значительно снижает сопротивление. Следовательно, термистор стабилизирует пусковой ток и позволяет постоянному току течь в цепь. Термистор NTC широко используется для ограничения тока из-за его простой конструкции и низкой стоимости. У него также есть некоторые недостатки, например, нельзя полагаться на термистор в экстремальных погодных условиях.

Активные устройства ограничения пускового тока стоят дороже, а также увеличивают размер системы или схемы. Они состоят из чувствительных компонентов, которые переключают высокий входящий ток. Некоторые из активных устройств – устройства плавного пуска, регуляторы напряжения и преобразователи постоянного тока.

Эти средства защиты используются для защиты как электрической, так и механической системы путем ограничения мгновенного пускового тока. На приведенном ниже графике показано значение пускового тока со схемой защиты и без схемы защиты. Мы ясно видим, насколько эффективна защита от пускового тока.

ограничить пусковой ток

Как измерить пусковой ток

Сегодня на рынке представлено большое количество клещей (мультиметров), которые обеспечивают измерение пускового тока. Также вы можете использовать токовые клещи Fluke 376 FC True-RMS для измерения пускового тока. Иногда пусковой ток показывает значение, которое выше номинального значения автоматического выключателя, но, тем не менее, автоматический выключатель не отключается. Причина этого заключается в том, что автоматический выключатель работает по кривой зависимости тока от времени, например, если бы вы использовали автоматический выключатель на 10 А, поэтому пусковой ток, превышающий 10 А, должен протекать через автоматический выключатель больше, чем номинальное время.

Токовые клещи

Выполните следующие шаги для измерения пускового тока:

  • Тестируемое устройство должно быть отключено изначально.
  • Поверните циферблат и установите переключатель на Hz-A.
  • Поместите провод под напряжением в клещи или используйте датчик, соединенный с измерителем.
  • Нажмите кнопку измерения пускового тока, как показано на рисунке выше.
  • Включив испытуемое устройство, вы получите значение пускового тока на дисплее прибора.

Источник

Как выбрать пусковое устройство (Li-Po)

Начнём с азов, с информации, которая позволит понять, чем аппараты отличаются друг от друга, и какое пусковое устройство необходимо владельцу конкретной машины.

Джамп-стартер, в первую очередь ориентирован на запуск двигателя автомобиля. Дополнительная функция зарядки мобильной электроники, питания ноутбуков и авто аксессуаров безусловно большой плюс прибора, но приобретать аппарат на основе литий-полимерных батарей в качестве POWER BANK не имеет смысла, поскольку LI-Ion аналоги – стоят гораздо дешевле. В общем, мы рекомендуем АТОМ к приобретению, в большей степени автомобилистам, которые хотят быть уверены в пуске двигателя машины, не смотря на мороз или разрядку штатного АКБ.

Возможности джамп стартера

Для того, чтобы завести машину с помощью пускового устройства, следует учесть три основных требования:

Первое: СИЛА ТОКА которую сможет выдать прибор.

Можно долго спорить о числе ампер, которые необходимы для пуска машины. Кто-то настаивает на токе холодной прокрутки штатного АКБ машины, кому-то кажется достаточным 30-40% значения стартового тока. Существует множество видео, на которых автомобилисты запускают машины с внушительным объёмом двигателя относительно небольшими пусковыми устройствами. Данные примеры, только подтверждают наше мнение, что при разных условиях пуска: температура воздуха, степень разрядки штатного аккумулятора и т.д. – сила тока необходимая для пуска одного и того же автомобиля может быть разной. В первую очередь, успех пуска машины будет зависеть от состояния штатного АКБ автомобиля.

Если батарея даже на огромном грузовике, вроде Додж РАМ 1500, 5.7л, (стартовый ток АКБ — 800А) разряжена не сильно, то для пуска этого монстра хватит и небольшого пускового устройства вроде ATOM 18, со стартовым током в 300А. Как мы неоднократно рассказывали силы тока штатного аккумулятора и пускового устройства – складываются. Т.е. тандем из батареи автомобиля и внешнего источника питания, в нашем случае Литий-полимерного АКБ джамп-стартера – помогут прокрутить стартер.

Jump starter Atom 18

Рекомендуется приобретать пусковое устройство, которое перекроет половину пускового тока заявленного на штатном АКБ автомобиля. То есть, если стартовый ток аккумулятора вашей машины составляет 570А, то рекомендуемый ток джамп-стартера будет 280-300А.

Второе требование к пусковому устройству – Напряжение, которое выдаёт пускач.

Для уверенного запуска двигателя машины: чтобы подать разряд на свечи, создать достаточный уровень компрессии в камере сгорания дизельного мотора, провернуть коленвал и так далее – необходимы соответствие тока и напряжения, — те условия, которые создаёт штатный аккумулятор или в нашем случае тандем АКБ и пускового устройства. Если напряжение в цепи будет низким, то даже при токе в 1000А, который вы подаёте в электрическую цепь авто – стартер не провернётся.

Согласно Российскому ГОСТу минимальное напряжение для стабильного пуска машины должно быть не менее 10.5 В, Европейские и Американские стандарты допускают падение напряжения на клеммах до 7.8 — 7.4В Как показывает практика, напряжение достаточное для пуска современной машины должно составлять не меньше 8В.

Что касается отечественного автопрома, Вазовской классики, Волг, УАЗов и Москвичей и так далее, то для запуска данных машин– напряжение должно быть на уровне 9.5В и выше. Несмотря на небольшие объёмы моторов, для прокрутки стартера «шестёрки» или «копейки» — потребуются гораздо более высокие энергозатраты в сравнении с современным азиатским, европейским или американским автомобилем.

Стартеры советских и современных западных машин – значительно отличаются даже внешне, в чём Вы можете наглядно убедиться.


Для запуска двигателей старых отечественных машин, мы рекомендуем использовать пусковые устройства с высоким уровнем напряжения, вроде ATOM 24 или ATOM 28.

Aurora Atom 24 и Atom 28

И последнее по порядку, но не по важности требование – соблюдение временных рамок действия нагрузки.

Для пуска мотора машины с помощью джамп-стартера, важным условием является время, в течение которого аппарат сможет поддерживать необходимый уровень тока и напряжения. Чем больше времени бортовая цепь машины находится в положении старта, тем ниже падает значение напряжения. Важно, чтобы после поворота ключа в замке зажигания пусковое устройство могло поддерживать баланс тока и напряжения не менее 2х секунд.

Читайте также:  Процесс возбуждения в машинах постоянного тока это

Итак, с пуском машины все более-менее ясно. Главными параметрами будут достаточный уровень тока, который соответствует или превосходит параметры штатного аккумулятора машины. Напряжение на выходных клеммах пускача должно быть не менее 8В, время работы аппарата под нагрузкой должно быть не меньше 2х секунд.

Как выбрать джамп-стартер. Часть вторая: Особенности конфигурации джамп-стартеров.

Теперь нужно затронуть одну из важнейших характеристик аккумуляторов пускового устройства нового поколения, которая называется Токоотдачей и скрывается за маркировкой 30 или 60С – указанной на батареях пускача.

Поясним: Возьмём два АКБ с одинаковой ёмкостью 5 Ач, с токоотдачей 30 и 60С. Для первого аккумулятора приблизительный уровень пикового тока составит 5х30 = 150А, для второго 5х60 = 300А. Полученные токи – теоритические величины верные для очень кратковременных нагрузок (0.5сек) и не рабочего напряжения. Для того, чтобы получить примерные стартовые токи, которые реально смогут завести автомобиль, разделим полученные результаты на 2. Соответственно получим, что аккумуляторы одинаковой ёмкости, но с разной токоотдачей выдают разные пусковые токи: АКБ 30С – 75А, 60С – 150А.

Технологии производства АКБ постоянно усовершенствуются, число С – производители стараются увеличить, для того, чтобы повысить пусковые токи устройства. На сегодняшний день все пусковые устройства на основе литий-полимерных аккумуляторов выпускаются только в двух вариантах токоотдачи: 30 и 60С.

Следует поподробнее остановиться на разнице пикового и стартового токов устройств:

Стартовый ток – это параметр который сможет выдать аккумулятор при напряжении не менее 8В, и времени нагрузки не менее 2сек.

Пиковый ток – предельный ток, который может выдать батарея за очень короткий промежуток времени (0.5 сек), без риска разрушения АКБ.

Ориентироваться на пиковый ток покупателю не стоит, поскольку напряжение на данных значениях тока будет гораздо ниже уровня необходимого для пуска двигателя. Для примера возьмём график нагрузки для батареи ATOM 24. Из графика мы видим, что напряжение выдаваемое аппаратом при токе 1000 А, составляет всего 4.5-4.7В, что явно недостаточно для пуска двигателя.

График

Пиковый ток для для Li-Po аккумуляторов – величина больше теоретическая, или маркетинговая. Ток обозначенный как максимальный — является не рабочим. Получив информацию о данном токе, производитель может рассчитать реальный пусковой ток, который будет выдавать устройство при напряжении, скажем 8 или 12 Вольт.

В линейке АТОМов есть аппараты как с проверенными временем аккумуляторами 30С, так и батареями с повышенной токоотдачей – 60С. Это одна из фишек линейки АТОМ. Можем сказать, что на сегодняшний день аппараты АТОМ 5, 10 и 28 – эксклюзивны на отечественном рынке.

Atomы

Число аккумуляторов в сборке

Наряду с токоотдачей, есть ещё один нюанс конфигурации аппаратов, который так же отличает АТОМ от конкурентов. В большинстве джамп-стартеров использована схема, ставшая «классикой»: 3 элемента питания соединённые последовательно со средним напряжением каждой «банки» — 3.8В, что в сумме даёт 11.4В. При максимальном заряде каждый элемент питания выдаёт 4.2В, а значит в сумме напряжение сборки достигает 12.6В.

Изучая поведение АКБ под нагрузкой, инженеры обратили внимание на падение напряжения во время запуска двигателя. Как только стартовая цепь машины замыкается (поворот ключа) – напряжение, которое выдаёт аккумулятор — начинает падать. Чтобы избежать сильной просадки, инженеры Аврора предложили добавить в аккумулятор четвёртый элемент питания, который должен был увеличить напряжение сборки до 16.8В, и соответственно сделать процесс запуска двигателя гораздо стабильнее.

После того, как опытные образцы собранные Карку для Аврора, — прошли испытания, стало понятным, что внедрение четвёртого аккумулятора в схему пускового устройства – пошло ему только на пользу.

На представленных графиках видно, что под нагрузкой в 300А, напряжение у четырёх-баночного ATOM 24 падает до 9.7В, в то время как у его трёх-баночного аналога ATOM 18 с той же нагрузкой, напряжение сборки составляет — 7.5В. Это значит, что шансы запустить мотор с помощью АТОМ 24 – гораздо выше.

Atom 18 и Atom 24

Напряжение, которое выдаёт полностью заряженное пусковое устройство состоящее из 4х банок, может достигать 16.8В. Кому-то это значение напряжения может показаться слишком высоким, знатоки скажут, что штатный генератор машины на средних оборотах выдаёт 14.7-14.9В. Нормой считается +/- 10% от данного значения, то есть бортовая электроника автомобиля рассчитана на работу при 16.4 В. Напряжение в 16.8В, которое выдаёт пускач вроде бы превышает допустимые значения, однако, исследования относительно поведения аппаратов, даже при минимальной нагрузке в 50А – показали, что напряжение падает до уровня 15В, что вполне укладывается в дельту допустимых значений.

Так же в безопасности приборов нас убедили консультации с дилерскими сервисными центрами крупных автопроизводителей. По словам автоэлектриков, современные машины, даже начинённые электроникой, — допускают скачки напряжения в бортовой сети до 17В.

Резюмируя, можно сказать, что пусковые устройства состоящие из 4-х элементов питания, хоть и дороже своих 3-х баночных аналогов, однако по эффективности пусков, — превосходят их.

В линейке АТОМ представлены три аппарата со сборкой из четырёх аккумуляторов. Это:

Атом 5, Атом 24 и Атом 28. Два последних аппарата в силу своих характеристик попадают в раздел профессиональных пускачей.

Выбор аппарата

Рекомендации по выбору устройства линейки Атом будут просты. В описании к каждому джамп-стартеру указаны рекомендуемые к запуску объёмы двигателя. Эта информация позволяет автовладельцу подобрать аппарат сделав поправку на температуру воздуха в регионе эксплуатации машины, а так же на предполагаемый уровень разряда штатной батареи.

Аппараты


В модельном ряду пусковых устройств нового поколения представлены два бытовых и четыре профессиональных аппарата. Согласно классификации, профессиональным Джамп-стартером считаются пусковые устройства которые смогут обеспечить большое число пусков двигателя, т.е. аппараты с высокой ёмкостью аккумуляторов.

К линейке бытовых приборов относятся АТОМ 5 и 10, к профессиональным пускачам ATOM 18,24, 28 и 30.

Aurora Атом 5

Самое компактное устройство с небольшой ёмкостью аккумулятора (5000 mAh). Благодаря особой конфигурации: 4 элемента питания с токоотдачей 60С, — АТОМ 5 обладает повышенными значениями тока и напряжения, в сравнении с классической компоновкой «3 по 30С». Аппарат, при условии полной зарядки, сможет обеспечить ток в 150 А, при напряжении в 8 Вольт на протяжении 3 сек. Этих параметров достаточно для пуска бензиновых двигателей объёмом до 2.5 литров, практически при любой температуре воздуха. Конечно, ATOM 5 не подходит для профессионального использования, в смысле большого числа пусков на одной зарядке, или работы с дизельными моторами, но для личного авто – данный девайс незаменим. Во время натурного теста АТОМ 5 , успел запустить двигатели автомобилей HYUNDAI SOLARIS (1.6л), LADA Largus (1.6л) и KIA (2.0л) – 5 раз подряд, прежде чем ушёл в защиту по низкому уровню заряда. Небольшие размеры аппарата позволяют носить его в кармане или сумке.

Aurora Атом 10

Данная модель, как и предыдущий аппарат, предназначена для личного использования. Три аккумулятора с токоотдачей 60С – позволяют аппарату при небольшой ёмкости (10000 mAh) выдавать значительные токи и напряжение. Данный девайс, с пусковым током в 300А, — можно рекомендовать для бензиновых моторов до 4л и для запуска дизельных двигателей до 2.5л. Данный аппарат – бытовой в силу небольшой ёмкости АКБ, и соответственно ограниченного количества пусков. Аппарат оснащён ярким диодным фонарём, выходом 12/16/19В (3.5А) для питания ноутбуков, двумя гнёздами USB (5В-2.1А) для зарядки телефонов и гаджетов. Яркой и понятной индикацией процессов и уровня заряда батарей. Аппарат поставляется в удобном кофре.

Линейка АТОМ включает 4 профессиональные модели, рассчитанные на частое использование и работу с серьёзными токами запуска.

Aurora Атом 18

Аппарат обладает внушительной ёмкостью аккумуляторов (18000 mAh), и стартовым током в 300А. Три элемента питания с токоотдачей 30С – могут обеспечить более десятка пусков для автомобиля, или запас заряда достаточный для полной зарядки мобильной электроники 5-8 раз. Классическая конфигурация устройства «3 по 30С» – проверена временем, и широким применением данной сборки в практике Карку. АТОМ 18 подойдёт для работы с бензиновыми двигателями объёмом 5-7л и для запуска дизельных моторов до 4л. Аппарат оснащён ярким диодным фонарём, силовым выходом на 12 (10А) и 19В (3.5А) для питания ноутбуков. Два гнезда USB (2А и 1А) – позволят зарядить телефон или планшет. Богатый набор переходников и соединительных кабелей упакован в удобный кофр.

Aurora Атом 24

Джамп-стартер с ёмкостью аккумуляторов 24000 mAh и стартовым током в 500А — предназначен для запуска практически любых бензиновых двигателей, и дизелей объёмом до 5 литров. 4 аккумулятора устройства с токоотдачей 30С, помогут не только запустить мотор но и питать мобильную электронику, авто аксессуары через встроенное гнездо прикуривателя. Аппарат выполнен во влагозащищённом корпусе IP 64. Гнёзда USB (2A, 1A) – и все остальные коннекторы защищены резиновыми заглушками, что позволяет рекомендовать аппарат к применению в жёстких условиях: в походе, на рыбалке и т.д. Аппарат поставляется в удобном пластиковом кейсе.

Aurora Атом 28

ATOM 28 с ёмкостью АКБ 28000 mAh и стартовым током 850А — предназначен для запуска двигателей легковых машин и грузовиков для питания которых используется 12В аккумуляторы. Аппарат оснащён четырьмя элементами питания с токоотдачей 60С. Мощности устройства хватит для запуска практически всех известных нам бензиновых двигателей и дизельных моторов до 6л. С помощью USB пОртов — АТОМ 28 может заряжать и питать мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки. Выходы 12В/4А и 19В/3.5А – подойдут для питания ноутбуков и прочей электроники. Мощный LED-фонарь поможет осветить место работы в течение нескольких суток. Аппарат поставляется в удобном пластиковом кейсе.

Aurora Атом 30

Наиболее универсальный аппарат в линейке Атом. Батарея на 30000 mAh позволит запустить практически любой мотор. Главной особенностью аппарата является возможность работы с 24-вольтовыми аккумуляторами, то есть, аппарат подойдёт для запуска мощных грузовиков. Аккумулятор устройства состоит из 3-х элементов с токоотдачей 30С, что позволяет аппарату выдавать 600 и 300А тока, при работе с 12 и 24 вольтовыми АКБ – соответственно. Как показывает практика, тока в 300 ампер, достаточно для запуска практически любого мотора. Атом 30 оснащён ярким прожектором. 2 USB порта помогут зарядить мобильную электронику.

Читайте также:  Отель судак ток пансионат

Новая линейка АТОМ по своим характеристикам и мобильности превосходит старые джамп-стартеры. Выбирайте аппарат, который устроит Вас по току, функционалу и цене.

Смотрите данную статью в видео:

Источник

Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Рис. 1. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Вступление

Пусковой ток — это пиковый ток, возникающий в цепях источника питания при включении. На рисунке 1 показана стандартная система источника питания. Входной фильтр электромагнитных помех (EMI-фильтр) включает в себя конденсатор, который подключается к входной линии. DC/DC-преобразователь также имеет конденсаторы, которые подключаются на входе и выходе. Кроме того, к нагрузке может подключаться дополнительный конденсатор. Для каждого из этих конденсаторов требуется ток зарядки для обеспечения нужного уровня напряжения для устойчивого режима работы. Таким током является пусковой ток.

Высокий пусковой ток зависит от конкретно выбранных элементов схемы. Существует проблема, заключающаяся в том, что большие скачки тока могут создавать электромагнитные помехи в прилегающих схемах и приводить в действие (активизировать) элементы защиты цепей на входе, например предохранитель или полупроводниковую защиту от сверхтоков.

Кривая пускового тока

Типовая кривая пускового тока показана на рисунке 2. На ней видны два пиковых скачка тока. Первый скачок пускового тока отмечается при включении источника входного напряжения. Такой пиковый ток протекает через конденсаторы EMI-фильтра и входной конденсатор DC/DC-преобразователя, заряжая их до уровня, необходимого для устойчивого режима работы. Второй скачок тока наблюдается при включении DC/DC-преобразователя. Такой пиковый ток течет через силовой трансформатор DC/DC-преобразователя и выходной конденсатор и, в свою очередь, заряжает их до необходимого для устойчивого режима работы уровня.

Рис. 2. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Пусковой ток

Первый пик тока часто называется пусковым пиком. Его пиковое значение и форма значительно зависят от характеристик источника входного питания, времени повышения напряжения и сопротивления источника питания. Резко поднимающееся вверх колебание входного напряжения, как в случае замыкания пускового переключателя, будет соответствовать высокой и узкой кривой пика. Более медленное и плавное нарастание входного напряжения, например на выходе любого входного электронного устройства или конденсаторной батареи, будет соответствовать более мягкому пику.

Пиковое значение пускового тока определяется уравнением i=Cхdv/dt, где С — емкостное сопротивление, общее сопротивление EMI-фильтра и входного сопротивления DC/DC-преобразователя, а dv/dt — это крутизна кривой напряжения. Пик тока фиксируется только один раз, если источник входного напряжения характеризуется очень быстрым временем восстановления напряжения. Для этого источник должен обладать достаточным запасом мощности. Как правило, резкое изменение напряжения бывает только в случаях механического переключения нагрузки или замыкания реле. Если источником питания является импульсный преобразователь, полупроводниковый регулятор мощности или конденсаторная батарея, то длительность импульса будет более продолжительной. Обычно длительность импульса выходного напряжения импульсных преобразователей составляет несколько миллисекунд, полупроводниковых регуляторов (SSPC) обычно 50 мкс–500 мкс, а больших конденсаторных батарей — обычно не менее нескольких миллисекунд. Такое длительное нарастание напряжения не приведет к образованию высоких пиков. Важно также определить не только пиковый ток, но и крутизну нарастания тока, чтобы установить, будут ли приведены в действие входной предохранитель, выключатель и SSPC под воздействием пускового тока.

Ток включения

Второй пик тока на рисунке 2 также является важной частью пускового тока. Этот скачок отмечается, когда DC/DC-преобразователь включается и направляет ток от входа для зарядки своего выходного конденсатора и конденсатора нагрузки. Стандартные кривые тока включения показаны на рисунке 3. Ток включения остается одинаковым, независимо от того, включается ли преобразователь под воздействием входного напряжения или управляющим сигналом.

Рис. 3. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Для DC/DC-преобразователей компании VPT используется запатентованная схема обратной магнитной связи с жестким контролем внутреннего цикла запуска и четкой и плавной подачей выходного напряжения. Плавная подача напряжения обеспечивает контролируемое изменение на выходе и меньшую крутизну dv/dt. Благодаря мягкому пуску входной ток обычно не превышает значения входного тока устойчивого режима работы преобразователя во время пуска.

DC/DC-преобразователи компании VPT также характеризуются непрерывным постоянным предельным током на выходе. Они подают весь объем номинального тока на источник нагрузки, не дают сбоев и не отключаются, вызывая необходимость перезапуска. Это позволяет им запускать любой конденсатор источника нагрузки, независимо от емкости. В случае использования очень больших емкостных нагрузок DC/DC-преобразователь входит в режим ограничения тока. В данном случае входной ток не должен более чем в 1,5 раза превысить номинальный ток работы. Этого оказывается достаточно, чтобы не вызывать помехи и/или активировать защитные устройства на входе. Второй скачок пускового тока не оказывает негативного воздействия на DC/DC-преобразователи в рамках конструкции системы.

Ограничение активного скачка

В некоторых случаях требуется ограничить скачок тока, идущего на входные конденсаторы. Единственная возможность сделать это — включить в цепь последовательный элемент перед конденсаторами. На рисунке 4 показана базовая схема ограничения скачка тока. Последовательный резистор R1 ограничивает входной ток, пока будут достаточно заряжены конденсаторы. После зарядки входных конденсаторов реле S1 замыкается и полный объем тока подается на DC/DC-преобразователь.

Рис. 4. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Для ограничения пускового тока может также использоваться дроссель. Для такого решения не требуется обходного контура, так как постоянный ток проходит через него с низкими потерями. Вместе с тем, как правило, требуется большой номинал индуктивности для эффективного ограничения пускового тока. Необходимо проявлять осторожность, так как дроссель может образовывать резонансный контур с входным фильтром или с внутренним контуром обратной связи DC/DC-преобразователя, вызывая нестабильность работы системы. Обычно требуется установка дополнительных компонентов для снижения возникшего резонанса.

Другая распространенная схема изображена на рисунке 5. В ней используется последовательный МОП-транзистор VT1. Транзистор VT1 обычно находится в выключенном состоянии, при этом через резистор R2 подается низкое напряжение на затвор. При подаче входного напряжения питание на затвор подается через R1. Время включения транзистора VT1 ограничивается временем зарядки конденсатора С1. Значения R1 и С1 подбираются такие, чтобы входные конденсаторы заряжались медленно, ограничивая при этом пусковой ток. После зарядки входных конденсаторов на затвор транзистора VT1 подается напряжение до такого значения, пока оно не будет ограничено стабилитроном. При этом транзистор VT1 остается полностью включенным.

Данная схема может быть изменена путем подключения транзистора VT1 к плюсу питающего провода. Питание может подаваться точно так же с помощью использования Р-канального МОП-транзистора. Возможно также использование N-канального МОП-транзистора, но с подачей питания на затвор через генератор или отдельный источник питания. Существует множество других схем ограничения пускового тока. Все они используют последовательное устройство в первичной цепи и работают приблизительно по одной и той же схеме. Важно, чтобы всегда при окончании зарядки конденсаторов последовательное устройство было шунтировано или полностью включено в целях снижения сопротивления и потери мощности. Также важно, чтобы контроль пускового тока не приводил к возникновению шума и помех во входной линии, так как он осуществляется до EMI-фильтра.

Входные модули с ограничением пускового тока

Во многих входных модулях компании VPT предусмотрена встроенная система ограничения пускового тока (таблица 1). В каждом модуле используется последовательный N-канальный МОП-транзистор, подключенный к плюсу питающего провода. N-канальный МОП-транзистор обеспечивает самое низкое сопротивление в открытом состоянии с целью минимальных потерь мощности. Благодаря подключению его к плюсу питающего источника обратная цепь остается замкнутой, что упрощает конструкцию системы. В таких моделях МОП-транзистор используется в двух целях. Он также обеспечивает защиту от входного напряжения во время переходного режима.

Таб. 1. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Модели DV–704A и DVMN28 включают EMI-фильтр и ограничение пускового тока. Обе схемы оптимизированы для совместной работы. Цепь пускового тока ограничивает любой ток, поступающий в EMI-конденсаторы, но не вызывает никаких дополнительных электромагнитных помех во входных линиях, как это может происходить в случае дискретных контуров. Модель VPTPCM–12 содержит цепь контроля пускового тока, которая ограничивает пусковой ток на конденсаторах данной модели и на конденсаторах в нагрузке. Но в ней также имеются переключатели, вследствие чего могут потребоваться дополнительные EMI-фильтры на входе.

Заключение

Пусковой ток — это пиковый ток, возникающий при подаче или включении напряжения. В некоторых случаях может быть необходимо ограничение скачка тока во входных конденсаторах. Это требует построения дополнительной схемы. А с применением DC/DC-преобразователей компании VPT многие системы питания будут соответствовать необходимым требованиям без построения специального решения ограничения пускового тока, что позволит упростить схему, снизить количество элементов, размер и цену на компоненты, при этом увеличив надежность и эффективность устройства.

Источник

Подробно про пусковой ток аккумулятора

Подробно про пусковой ток аккумулятора

Аккумуляторная батарея — одна из наиболее важных составляющих автомобиля. Ее функция — подача напряжения на оборудование транспортного средства (стартер, освещение, магнитолу и далее).

Для решения данной задачи АКБ должна уметь не только накапливать, но и сохранять заряд в течение продолжительного времени.

При этом немаловажное значение имеет и ряд характеристик источника питания, таких как емкость, номинальное напряжение, пусковой ток и прочие.

В данной статье мы подробно остановится на одном из главных показателей, от которых зависит качество пуска транспортного средства — пусковой ток.

Что такое пусковой ток аккумулятора

А еще мы рассмотрим, когда он возникает и в чем измеряется?

Пусковой ток — один из ключевых параметров аккумулятора. Эта величина характеризует параметр тока, протекающего в стартере автомобиля в момент пуска силового узла.

Считается, что описываемый нами ток непосредственным образом связан с режимом работы машины.

Так, при частой эксплуатации транспортного средства в условиях холодов рекомендуется покупать АКБ с большим пусковым током.

Номинальный параметр пускового тока соответствует мощности источника питания, которую тот способен выдавать на протяжении 30 секунд при температуре -18 градусов (по Цельсию).

Пусковой (стартерный) ток возникает в момент поворота ключа в замке зажигания и начале проворачивания стартера. Единица измерения данного параметра — Ампер.

На что он влияет?

Описываемый нами показатель характеризует еще одну величину АКБ — пусковую мощность.

Данный показатель имеет ключевое значение для регионов с низкими среднегодовыми температурами и холодными зимами.

По мощности источника питания можно судить, насколько батарея может справиться с пуском мотора в критически низких температурах.

Читайте также:  Электрический ток вариант 1 какое напряжение

Во время испытания используется специальная нагрузка, схожая по своим характеристикам со стартером.

Разряд током производится до тех пор, пока напряжение не опустится до шести вольт. При этом в паспортные данные АКБ вносятся интервалы, при которых осуществлялись измерения и съем показаний.

По времени стартерного разряда можно судить о состоянии аккумуляторной батареи и ее энергетическом запасе (емкости). При этом чем больше номинальная емкость АКБ, тем большее число попыток придется сделать хозяину для заводки силового узла.

Результаты тестов и балы – таблица 1.

Важно учитывать, что параметр пускового тока может различаться у абсолютно идентичных по внешнему виду АКБ.

Как правило, данный параметр зависит от свойств материалов, которые использовались в процессе создания аккумулятора, а также от ряда конструктивных особенностей.

Так, пусковое значение тока может возрастать в случае роста пористости применяемых свинцовых пластин, повышения их числа, применения ортофосфорной кислоты и так далее.

Результаты тестов – таблица 2.

На практике наибольший пусковой ток выдают АКБ, выпускаемые для дизельных моторов.

К примеру, при емкости в 55 А/ч источник питания для бензинового мотора может достигать 255 Ампера. В то время как аналогичная батарея для дизельного мотора будет тянуть 300 Ампер.

Если во время покупки вы увидели, что при идентичных основных параметрах пусковой ток источника питания больше, то можно смело выбирать данное устройство.

В холодную погоду такой аккумулятор может выручить и позволит без особых сложностей завести мотор.

Результаты тестов – таблица 3.

При этом не нужно бояться, что завышенная величина как-то негативно скажется на оборудовании автомобиля или определенных его параметрах. Все, на что имеет действие параметр пускового тока, так это на надежность пуска.

Заводские характеристики АКБ, которые влияют на ее работу

Каждая АКБ имеет ряд параметров, которые стоит учитывать при выборе.

К ним можно отнести:

  • Тип аккумулятора. Здесь можно выделить гелевые, свинцово-кислотные, литиево-ионные, никелево-металлогидридные, литиево-полимерные и прочие АКБ;
  • Пусковой ток (мощность) источника питания, А;
  • Минимальный уровень напряжения, Вольт;
  • Емкость, А/ч;
  • Рабочее напряжение, Вольт;
  • Номинальная температура работы, 0С.

От чего зависит мощность АКБ, и как на это влияет пусковой ток?

Как уже упоминалось выше, мощность источника питания зависит от параметра разрядного тока и среднего показателя напряжения.

Все показатели измеряются через идентичные временные промежутки. При этом расчет мощности осуществляется по простой формуле:

где параметр P — мощность аккумулятора В*А; I — разрядный ток, А; U — напряжение разряда, Вольт.

Во время пуска силового узла и работы стартера номинальный параметр напряжения снижается, ток заряда, наоборот, возрастает.

Если говорить простым языком, то повышение потребляемой мощности источником питания во время пуска приводит к падению уровня напряжения на его клеммах.

При этом чем меньше уровень напряжения, тем хуже стартер будет выполнять свою работу и проворачивать коленвал.

Несложно сформировать и обратную зависимость — чем большую мощность имеет АКБ, тем больше оборотов сделает стартер во время пуска силового узла. Это, в свою очередь, позволит быстрее завести мотор.

Как определить и проверить ток при запуске двигателя?

А еще мы рассмотрим какие методики определения существуют в разных странах?

На корпусе аккумулятора указывается масса параметров. Один из наиболее важных — ток холодной прокрутки.

К примеру, если на источнике питания нанесена надпись 300 А (DIN), то аккумулятор способен выдать 300 Ампер.

Условия выдачи такого тока — температура минус 18 градусов Цельсия и непродолжительная разрядка АКБ с учетом стандартов DIN (характерны для Германии).

Если говорить простыми словами, то на 1-й секунде напряжение может составлять 12 Вольт. Но уже через полминуты данный показатель снизится до уровня 9 Вольт.

Через 2,5 минуты уровень напряжения может опуститься еще ниже — до шести вольт. Данные измерения производятся с учетом требования стандарта Германии DIN 43539.

Что касается Соединенных Штатов, то здесь стандартов ГОСТ или DIN нет вовсе.

В стране, как правило, работают нормы SAE, применяемые ОАИ (обществом автомобильных инженеров).

Особенность этих стандартов — максимальная приближенность к нормам Европейского союза ЕN 60095-1 и Российской Федерации (ГОСТ 959-2002). Из-за этого и появляется определенная путаница у автолюбителей.

Так, покупая АКБ производства Соединенных Штатов, необходимо соотносить его параметры со стандартными нормами ЕС.

Для этого существует специальная таблица, позволяющая подобрать нужные характеристики по току холодной прокрутки с учетом разных методик исследования.

Так, в отношении пускового тока и его измерений можно выделить следующие стандарты:

  • в странах ЕС работает стандарт Europa Norm, когда АКБ разряжается до 7,5 Вольт на протяжении десяти секунд. Температура замеров –18 градусов мороза;
  • в Германии работает стандарт Deutsche Industrie Norm (DIN). В данном случае источник питания разряжается до уровня 9,0 Вольт в течение полуминуты (температура аналогична);
  • В США действует стандарт SAE, когда разряд батареи продолжается в течение полуминуты до момента достижения напряжения 7,2 Вольта. Температурные условия аналогичны.

Какой стартерный ток лучше, и каким он должен быть в цифрах?

Немаловажный вопрос для автолюбителей — выбор АКБ по условиям стартерного тока. Здесь все просто.

К примеру, для прокрутки стартера на вашем авто необходимо 200 Ампер. В таком случае АКБ нужно брать с запасом — его пусковой ток должен быть от 300 Ампер и более.

Если не следовать данному совету, то батарея быстро выйдет из строя. При этом не забывайте, что пусковой ток подразумевает непродолжительное прокручивание стартера (в течение 30-40 секунд).

Если «насиловать» аккумулятор дольше, то высок риск его перегрева.

Также при выборе аккумулятора важно учитывать и тип автомобиля (грузовой или легковой, дизельный или бензиновый).

Рассмотрим несколько примеров:

1. Пусковой ток для дизельных моторов.

Имеет ключевое значение, ведь на прокручивание силового узла и его запуск уходит больше энергии.

Нельзя забывать, что на дизелях установлены предпусковые подогреватели. Как следствие, величина тока при запуске мотора должна быть от 320 Ампер и выше.

Аналогичное требование можно выдвинуть и в отношении грузовых автомобилей.

В качестве примера выделим несколько АКБ:

  • Viking Gold 190Ah L+ 1200A — хороший аккумулятор с емкостью в 190 А/ч и пусковым током в 1,2 кА. Такой источник питания подойдет все всех типов автомобилей (в том числе и грузовиков);
  • MUTLU SEALED SILVER CALCIUM — источник питания, отличающийся уникальной работоспособностью и большим пусковым током (720 А/ч).

2. Для бензиновых моторов.

Подойдут батареи с меньшей емкостью (от 36 А/ч) и пусковым током (от 100 Ампер). К примеру, можно выделить следующие варианты:

  • TOP CAR EXPERT — аккумулятор с емкостью в 60 Ампер/часов и пусковым током в 480 Ампер;
  • аккумулятор VOLT — батарея с аналогичной емкостью и пусковым током.

Как маркируются АКБ

Как и где указывается маркировка батареи в разных странах – стандарты маркировки.

Маркировка аккумулятора (в зависимости от страны-производителя) может различаться.

Рассмотрим основные варианты:

1. По отечественному стандарту ГОСТ батарея может маркироваться так — 6СТ-55ПМ. Каждая цифра отражает определенную информацию:

  • 6 — параметр, который указывает на количество элементов в источнике питания. Здесь речь идет о шести банках с напряжением по два Вольта каждая;
  • СТ — назначение самого аккумулятора (стартерный);
  • 55 — емкость источника питания, выражается в Ампер-часах;
  • П — материал, из которого изготовлен блок изделия (в данном случае — полипропилен);
  • М — мирпласт (материал, используемый для сепаратора).

2. В стандарте DIN приято немного другое обозначение, к примеру — 574 012 068. Здесь каждая цифра (группа цифр) имеет свое значение:

  • 5 — цифра, которая указывает на порядок значения емкости. Так, для «5» — это 100 Ампер-часов, для «6» — от 100 до 200 Ампер-часов, для «7» — более 200 Ампер-часов;
  • 74 — параметр, отражающий точную емкость источника питания в Ампер-часах;
  • 012 — обозначение кожуха, из которого можно судить по типу крепежа, габаритах корпуса, позиции выводов и так далее;
  • 068 — параметр пускового тока (в данном случае — 680 Ампер).

3. Стандарт JIS (Япония) имеет следующий вид — 60D27R, где:

  • 60 — параметр, который отражает объединенный показатель пускового тока и емкости аккумулятора;
  • 27 — длина АКБ, выражается в см;
  • R — непосредственная популярность АКБ;
  • D — параметр, показывающий площадь и высоту АКБ.

Кроме этого, на аккумулятор должен прописываться вес, производитель, номинальное напряжение и так далее.

Выбор АКБ для автомобиля

Выбираем аккумулятор исходя из основных параметров, включая и пусковой ток.

От правильности выбора аккумулятора во многом зависит способность силового узла заводиться в любых условиях эксплуатации.

Вот основные параметры, которым нужно уделить внимание:

К примеру, если емкость источника питания составляет 35 А/часов, то это значит, что при подаче тока в 35 А батарея проработает 1 час. Для бензиновых моторов достаточно аккумуляторов с емкостью 35-55 А/ч, а для дизелей — от 80 А/ч и более.

Здесь стоит ориентироваться на рекомендации производителя и стараться не брать источники питания с показателем ниже рекомендуемого значения. Чем больше этот показатель, тем выше скорость проворачивания стартера и тем дольше сможет работать батарея.

3. Позиция клемм (плюса и минуса).

Учтите, что правостороннее расположение клеммы характерно для европейских производителей, а левостороннее — для отечественных.

При покупке АКБ не забывайте измерить габариты аккумулятора. В противном случае батарея может попросту не поместиться на свое место.

5. Срок годности.

Старайтесь покупать «свежие» устройства, которые были выпущены не позднее, чем за 2-3 месяца до момента продажи.

Поинтересуйтесь, какую гарантию дает производитель и будет ли производиться замена в случае брака. Если таких гарантий нет, то лучше отдать предпочтение другому бренду.

Итоги

При выборе аккумулятора не бывает мелочей. Не исключением является и пусковой ток, который отражает возможности устройства и его способность выполнять самую главную функцию — запускать двигатель автомобиля.

Надеемся мы помогли вам разобраться с данным показателем аккумуляторной батареи. Удачи.

Источник