В момент подключения питания к первичной обмотке мощного трансформатора в ней возникает бросок тока, амплитуда которого значительно превышает его номинальное значение. Для того чтобы избежать вызываемого им срабатывания защиты существует 2 способа. Увеличить ток срабатывания защиты или использовать устройство плавного пуска трансформатора. Уменьшение чувствительности защиты ведет к росту вероятности выхода из строя трансформатора при случайном замыкании выводов вторичной обмотки, следовательно, второй способ предпочтительнее.
Общие сведения
Блок плавного пуска предназначен для ограничения тока первичной обмотки трансформатора сразу после подачи на нее напряжения питания. Отключение ограничения электропитания происходит после завершения переходных процессов и намагничивания сердечника. По способу управления изменением токовой характеристики потребителей различают 3 типа таких устройств:
- Механические.
- Электромеханические.
- Электронные.
Принцип действия 2 первых типов устройств состоит в ограничении тока кратковременным включением в цепь питания первичной обмотке резистора. Электронные системы на основе тиристорных коммутаторов могут снижать пусковой ток изменением амплитуды или ширины импульсов напряжения питания.
Наиболее простой вариант ограничения пускового импульса тока – это термистор в цепи питания первичной обмотки. Однако у него есть серьезные недостатки. Во-первых, он требует подбора параметров для каждого конкретного электроприбора. Во-вторых, зарядка конденсаторов фильтра блока питания, имеющих большую емкость, может стать причиной перегрева и даже взрыва термистора.
Электромеханические устройства плавного пуска (УПП) помимо простоты конструкции имеют как минимум еще один плюс. Так как их схемные решения обходятся без полупроводниковых усилителей и формирователей импульсов, они абсолютно невосприимчивы к помехам.
Схема устройства плавного пуска сетевого трансформатора
Изображена схема простого электромеханического устройства плавного пуска со стартером люминесцентной лампы в качестве времязадающего элемента, управляющим исполнительным реле.
При желании схему можно еще немного упростить, заменив стартер перемычкой. В этом случае реле будет срабатывать по окончании пускового броска тока практически без задержки.
Сопротивление балластного резистора должно быть около двух десятков Ом. Мощность же его выбирается в соответствии с параметрами, подключаемого трансформатора. Вместо резистора, можно установить галогеновую лампу с подходящим сопротивлением нити накаливания. Реле любое с катушкой на 220 В и нормально-разомкнутыми контактами, выдерживающими номинальный ток первичной обмотки с небольшим запасом.
Работа схемы
Во время подачи питания контакты реле разомкнуты, и ток нагрузки ограничен резистором. После завершения переходных процессов ток обмотки уменьшается. От этого напряжение в точке соединения резистора с обмоткой возрастает и зажигает стартер. При этом реле срабатывает и, закоротив резистор, подает электропитание напрямую. Следовательно, при замыкании выходной обмотки или иной неисправности вызывающей повышение тока первичной обмотки реле не сработает.
Сборка устройства
Простота устройства позволяет собрать его своими руками. Для этого следует прикрепить гнездо стартера к корпусу реле любым доступным способом, например, пластиковым хомутом или при помощи термоклеевого пистолета. Соединения контактов и крепление резистора выполняются навесным монтажом.
Во избежание замыканий для монтажа следует применять изолированный провод. Готовое устройство размещается в подходящем по размеру корпусе из пластмассы или другого изоляционного материала и оснащается сетевым кабелем с вилкой и выходными клеммами. В качестве выхода удобно использовать накладную розетку.
При отсутствии резистора достаточной мощности балластное сопротивление можно изготовить, намотав нихромовый провод на трубчатый керамический конденсатор подходящего размера. Вентиляционные отверстия для отвода тепла из корпуса из-за небольшого времени питания устройства через балластный резистор делать необязательно.
Проверка работы
После сборки перед установкой устройства в корпус следует проверить правильность монтажа и провести пробное включение. Время срабатывания реле следует установить, в интервале 1–5 сек. Отключение питания автоматами защиты будет признаком слишком быстрого срабатывания реле. Для увеличения времени его включения стартер следует запитать через дополнительный резистор. Момент срабатывания реле можно контролировать по вспышкам стартера, а с лампочкой вместо резистора – по ее свечению.
Стоит ли усложнять схему тиристором
Коммутирующие устройства мягкого пуска с тиристорными ключами, называемые «софтстартеры» значительно сложнее и дороже электромеханических устройств. Но их возможности управлением амплитудой и фазами тока или изменением схемы включения обмоток целесообразно использовать для плавного пуска мощных электродвигателей или сварочных трансформаторов. Так как они наряду с плавным пуском двигателя могут быть использованы для регулировки частоты его вращения и корректировки момента нагрузки.
А для электрооборудования малой и средней мощности вполне достаточно кратковременного включения в цепь питания резистора, ограничивающего пусковой ток. Тогда как для плавного пуска мощных потребителей подобное оборудования будет иметь большие размеры и невысокую надежность.
Как показывает практика, устройство включающее питание при нулевом мгновенном значении переменного напряжения не оправдывает возлагаемых на него надежд. Это объясняется тем, что после подключения питания таким способом его напряжение не остается равным 0, а изменяется обычным образом. Поэтому и электроток через обмотку течет не иначе, чем при включении трансформатора в другой момент времени.
