Bộ khởi động mềm (Bộ giới hạn dòng điện khởi động) cho tải AC và DC: 10 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Dòng điện khởi động / Dòng điện chuyển đổi BẬT là dòng điện đầu vào tức thời cực đại được tạo ra bởi một thiết bị điện khi bật lần đầu tiên. Dòng khởi động cao hơn nhiều so với dòng điện ở trạng thái ổn định của tải và đó là nguồn gốc của nhiều vấn đề như nổ cầu chì, hỏng tải, giảm tuổi thọ của tải, tia lửa ở các tiếp điểm công tắc … vv Hình dưới đây cho thấy hiện tượng dòng khởi động được bắt trên máy hiện sóng Siglent SDS1104X-E. Sự tăng vọt dài rõ ràng. Trong bài viết này, tôi đã cố gắng giải quyết vấn đề này bằng một giải pháp dễ dàng, tuy nhiên là một giải pháp hiệu quả. Tôi đã giới thiệu hai mạch cho cả tải AC và DC.

Quân nhu

Bài viết:

[1] Biểu dữ liệu DB107:

[2] Biểu dữ liệu BD139:

[3] Biểu tượng sơ đồ DB107 và Dấu chân PCB:

[4] Biểu tượng sơ đồ BD139 và Dấu chân PCB:

[5] Các plugin CAD:

Bước 1: Inrush Spike hiện tại được chụp trên SDS1104X-E DSO (Chế độ chụp một lần)

AC Soft Starter Hình-1 hiển thị sơ đồ của thiết bị. P1 được sử dụng để kết nối đầu vào 220V-AC và công tắc BẬT / TẮT vào mạch. C1 dùng để giảm điện áp xoay chiều. Giá trị của C1 cũng xác định tốc độ xử lý dòng điện đối với nguồn cung cấp ít biến áp sẽ được phần còn lại của mạch sử dụng. Trong ứng dụng này, 470nF là đủ. R1 phóng điện C1 để tránh bất kỳ cú sốc điện áp cao không mong muốn nào khi người dùng ngắt kết nối thiết bị khỏi nguồn điện lưới. R2 là một điện trở 1W đã được sử dụng để hạn chế dòng điện.

Bước 2: Hình 1, Sơ đồ của Bộ khởi động mềm AC

BR1 là bộ chỉnh lưu cầu DB107-G [1] đã được sử dụng để chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện một chiều. C2 làm giảm gợn sóng và R3 phóng điện C2 tại Switch-OFF. Ngoài ra, nó cung cấp một tải tối thiểu để giữ điện áp chỉnh lưu ở mức hợp lý. R4 làm giảm hiệu điện thế và hạn chế dòng điện cho phần còn lại của đoạn mạch. D1 là một diode Zener 15V và đã được sử dụng để giới hạn điện áp dưới 15V. C3, R5 và R6 xây dựng mạng hẹn giờ cho rơle. Nó có nghĩa là nó tạo ra sự chậm trễ cho việc kích hoạt rơle. Giá trị R6 là rất cần thiết, không nên để điện áp giảm quá thấp và cũng không nên quá cao để giảm thời gian đáp ứng mạng. 1K cung cấp tốc độ phóng điện thỏa đáng cho tốc độ chuyển đổi BẬT / TẮT tương đối cao. Với các thử nghiệm của tôi, mạng này cung cấp đủ độ trễ và thời gian phản hồi, tất nhiên, bạn có thể tự do sửa đổi chúng dựa trên các ứng dụng của mình.

Q1 là bóng bán dẫn NPN BD139 [2] để kích hoạt / hủy kích hoạt rơle. D2 bảo vệ Q1 khỏi dòng điện ngược của cuộn cảm của rơle. R7 là điện trở nối tiếp 5W giới hạn dòng khởi động BẬT. Sau một khoảng thời gian ngắn, rơle sẽ làm ngắn mạch điện trở và toàn bộ công suất sẽ được áp dụng cho tải. Giá trị của R7 đã được đặt thành 27R. Bạn có thể sửa đổi nó tùy thuộc vào tải hoặc ứng dụng của bạn.

Bộ khởi động mềm DC Hình 2 cho thấy sơ đồ của bộ khởi động mềm DC. Đây là phiên bản đơn giản hơn của bộ khởi động mềm AC với một số sửa đổi nhỏ.

Bước 3: Hình 2, Sơ đồ sơ đồ của Bộ khởi động mềm DC

P1 được sử dụng để kết nối nguồn cung cấp 12V và công tắc BẬT / TẮT với bo mạch. R2, R3 và C2 tạo thành mạng trễ cho rơle. R4 là điện trở hạn chế dòng điện. Giống như bộ khởi động mềm AC, bạn có thể tự do sửa đổi mạng trễ và các giá trị R4 cho tải hoặc ứng dụng cụ thể của mình.

Bố trí PCB Hình 3 cho thấy bố trí PCB của bộ khởi động mềm AC. Tất cả các gói thành phần đều là DIP. Bảng là một lớp duy nhất và khá dễ xây dựng.

Bước 4: Hình 3, Bố trí PCB của Bộ khởi động mềm AC

Hình 4 cho thấy cách bố trí PCB của bộ khởi động mềm DC. Tương tự như trên, tất cả các gói thành phần đều là DIP và bo mạch là một lớp duy nhất.

Bước 5: Hình 4, Bố cục PCB của Bộ khởi động mềm DC

Đối với cả hai thiết kế, tôi đã sử dụng các biểu tượng sơ đồ SamacSys và dấu chân PCB. Cụ thể, đối với DB107 [3] và BD139 [4]. Các thư viện này miễn phí và tuân theo các tiêu chuẩn IPC công nghiệp. Tôi đã sử dụng phần mềm Altium Designer CAD, vì vậy tôi đã sử dụng SamacSys Altium Plugin [5] (Hình 5).

Bước 6: Hình 5, Plugin SamacSys Altium và các thư viện thành phần đã sử dụng

Hình 6 cho thấy hình chiếu 3D của bộ khởi động mềm AC và hình 7 cho thấy chế độ xem 3D của bộ khởi động mềm DC.

Bước 7: Hình 6, 7: Chế độ xem 3D từ AC và DC Soft Starters

Assembly Hình 8 cho thấy bảng khởi động mềm AC đã lắp ráp và hình 9 cho thấy bộ khởi động mềm DC đã lắp ráp.

Bước 8: Hình 8, 9: Được lắp ráp (Nguyên mẫu đầu tiên) của Bộ khởi động mềm DC và AC

Sơ đồ đấu dây Hình 10 cho thấy sơ đồ đấu dây của bộ khởi động mềm AC và hình 11 cho thấy sơ đồ đấu dây của bộ khởi động mềm DC.

Bước 9: Hình 10, 11: Sơ đồ đấu dây của bộ khởi động mềm AC và DC

Hóa đơn nguyên vật liệu

Bạn có thể xem xét hóa đơn nguyên vật liệu trong hình bên dưới

Bước 10: Hóa đơn nguyên vật liệu