هنگامی که تجهیزات صنعتی راه اندازی می شود، جریان ضربه ای (به نام جریان موج) بسیار بالاتر از جریان کار معمولی تولید می شود. بسته به نوع تجهیزات، این موج راه اندازی ممکن است 10 تا 30 برابر جریان حالت ثابت باشد. این جریان شدید ناگهانی ایجاد می شود و باعث ایجاد فشار الکتریکی و مکانیکی عظیم می شود.
اگر بهدرستی کنترل نشود، جریانهای افزایشی میتوانند باعث قطع شدن قطعکننده مدار، سوختن فیوزها، آسیب به قطعات حساس و حتی کاهش عملکرد کانکتورها و منابع تغذیه شوند. بنابراین، توسعه یک استراتژی مدیریت نوسان جریان موثر برای عملکرد مطمئن و ایمن سیستمهای صنعتی ضروری است.
یکی از راههای مدیریت نوسانات راهاندازی، اتصال یک محدودکننده جریان نوسان (ICL) به صورت سری در ورودی برق دستگاه است. در انواع مختلف ICL، ترمیستورهای ضریب دمای منفی (NTC) به دلیل طراحی ساده و ادغام آسان، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. ترمیستور NTC یک مقاومت حساس به دما است که با افزایش دما مقدار مقاومت آن کاهش می یابد.
شکل 1: ترمیستور ERT-J0EG103FA NTC قطعات الکترونیکی پاناسونیک، مقاومت اسمی 10 کیلو اهم در دمای 25 درجه سانتی گراد، تحمل مقاومت ± 1%. منبع تصویر: پاناسونیک الکترونیک کامپوننت)
هنگامی که تجهیزات الکتریکی صنعتی خاموش می شود، مقاومت عنصر NTC نسبتاً بالا است. عنصر NTC به صورت سری با بار. این مقاومت در حالت سرد بالا می تواند جریان ضربه اولیه را در هنگام راه اندازی کند کند که معادل بافر جریان است.
هنگامی که از یک ترمیستور با جریان هجومی محدود عبور می کند، توسط اثر حرارتی مقاومتی گرم می شود. هنگامی که ترمیستور گرم می شود، مقدار مقاومت آن به شدت کاهش می یابد که بسیار کمتر از مقدار مقاومت در برابر سرما خواهد بود. در مدت زمان بسیار کوتاهی، ترمیستور به حالت مقاومت کم تبدیل می شود. در این زمان، خازن ورودی به طور کامل شارژ می شود و می تواند از طریق جریان عملیاتی معمولی عبور کند.
NTC به طور کامل از حالت حفاظتی پس از رخداد موج افزایش می یابد که در حین عملکرد حالت پایدار به حالت اتصال کوتاه نزدیک است. به عنوان مثال، یک NTC با مقاومت سرمایی 10 اهم ممکن است پس از گرم شدن کافی به زیر 0.5 اهم کاهش یابد. این تضمین می کند که تجهیزات صنعتی با ولتاژ تقریباً کامل تحت شرایط حالت پایدار کار می کنند و در عین حال تلفات انرژی ترمیستور را به حداقل می رساند.
ملاحظات طراحی هنگام اجرای محدود کننده های NTC
به منظور اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و کارآمد، چندین پارامتر طراحی باید در هنگام اجرای محدود کننده های نوسانی مبتنی بر NTC در نظر گرفته شود.
مقدار مقاومت در حالت سرد
مقاومت حالت سرد (R25) مقاومت نامی در 25 درجه سانتیگراد است و برای تعیین امپدانس اولیه هنگام محدود کردن جریان هجومی استفاده می شود. بر اساس حداکثر جریان موج و ولتاژ منبع تغذیه، حداقل مقاومت مورد نیاز را می توان تخمین زد. مهندسان از قانون اهم برای محاسبه این مقاومت استفاده خواهند کرد: R=Vpeak/Imax (سرج). به عنوان مثال، در یک سیستم تک فاز 230 VAC (پیک ولتاژ تقریباً 325 ولت پیک)، مقاومت حالت سرد 325/20 ≈ 16 Ω لازم است تا جریان هجومی به حداکثر 20 A محدود شود.
تولیدکنندگانی مانند TDK Electronics، VisAmetherm، و سنسورهای پیشرفته آمفنول محصولات NTC را با مقادیر استانداردی مانند 2 Ω، 5 Ω، 10 Ω، 22 Ω، 47 Ω در دمای 25 درجه سانتی گراد ارائه می دهند. انتخاب مقاومت در حالت سرد مناسب بسیار مهم است، زیرا R25 بالاتر افزایش فشار بهتری را فراهم می کند. با این حال، مقدار بسیار زیاد ممکن است جریان شارژ را بیش از حد محدود کند، زمان شروع را افزایش دهد و منجر به افت بیش از حد ولتاژ اولیه شود.