Inductor in-rush current

Lamentablemente, está hablando de muchos tipos diferentes de irrupción , todos causados de manera diferente, así que con diferentes curas. Algunos 'causados' por inductores, algunos curados.

a) Motor de arranque

Los motores generan un EMF inverso al girar, y esto cancela la mayor parte del voltaje de entrada, dejando solo un pequeño voltaje neto para conducir una corriente a través de la pequeña resistencia del motor.

En reposo, no hay EMF posterior, por lo que la tensión de alimentación normal puede impulsar típicamente 10 veces la corriente nominal en el motor. La inductancia del motor es insignificante en comparación con la constante de tiempo mecánica del motor. Es suficiente para nivelar el cambio de PWM en el rango de muchos kHz, pero no para hacer frente a los segundos de aceleración.

Los motores pequeños solo viven con la irrupción. Los motores más grandes necesitan usar alguna forma de arranque suave controlado.

b) Inrush transformador

El flujo se puede medir en voltios por segundo. Un núcleo de transformador tiene un flujo máximo. Está diseñado para oscilar de -max a + max y viceversa. El transformador tiene flujo cero antes de encender. Si lo enciende en la parte incorrecta del ciclo de la red eléctrica, en lugar de oscilar entre -max y + max, intentará oscilar entre 0 y + 2max, lo que obviamente no es posible. La gran corriente asimétrica extraída debido a la saturación provoca una tensión de red DC en la resistencia del devanado, que cambia gradualmente el flujo a un promedio de cero en los próximos ciclos.

Aunque algunas personas dicen que esto es 'causado' por la inductancia del transformador, en realidad es porque la inductancia cae cuando el núcleo está saturado. Esto generalmente se mitiga mediante el uso de un fusible de retardo de tiempo, que soportará la corriente adicional por un segundo o más.

c) Inrush AC solenoide

Cuando un solenoide no está energizado, hay un gran espacio de aire en la trayectoria magnética, lo que significa que la inductancia del solenoide es baja. Cuando se aplica alimentación de CA, normalmente la resistencia de la bobina dominará y fluirá una gran corriente. Cuando el solenoide se cierra, el espacio de aire desaparece y la inductancia aumenta en un orden de magnitud o dos.

En un solenoide de CA bien diseñado, la reactancia inductiva ahora dominará la impedancia del solenoide, causando que la corriente de suministro caiga significativamente. Esta caída en la corriente ocurre automáticamente como resultado de la cambiante geometría del circuito magnético.

d) Solenoide de corriente continua, sin inrush

Como el suministro es de CC, la corriente de estado estable estará limitada por la resistencia de la bobina, no por la inductancia, ya sea grande o pequeña. La inductancia servirá para frenar el aumento de la corriente, lo opuesto a una irrupción.

Cuando está energizado, el espacio de aire más pequeño significa que se necesita menos corriente para suministrar el campo magnético de retención. En ocasiones, se utiliza un controlador especial para suministrar una gran corriente de entrada, que luego se reduce a una corriente de retención más baja. Esto se hace de forma activa por el controlador, no como resultado de la geometría cambiante del solenoide.

e) Inrush de encendido del rectificador / condensador

En el primer ciclo, la fuente debe cargar los condensadores desde cero. Esto se puede manejar usando un fusible de retardo de tiempo y diodos de sobretensión. La ubicua serie 1N540x, por ejemplo, está clasificada como 3A continua, sobrecarga de medio ciclo de 200A. Otra forma es usar los termistores NTC en serie, o resistencias de arranque cortocircuitadas por relé. No es práctico usar una inductancia lo suficientemente grande como para limitar la tasa de aumento actual.

f) Recarga de rectificador / condensador de arranque

Ahora este puede ser mitigado por una inductancia adicional. Los condensadores se cargan solo cuando el voltaje de entrada excede el voltaje del capacitor, que puede ser solo el 10% del tiempo. Esto conduce a una forma de onda de corriente de diodo muy pico. Un poco de inductancia en serie, a veces un inductor discreto, a veces el transformador se enrolla para tener una inductancia de fuga finita en lugar del mínimo posible, extenderá el pulso actual. A medida que el pulso comienza, limita la velocidad de aumento. Cuando el voltaje del transformador cae y el pulso normalmente termina, la emf posterior en la inductancia se agrega al voltaje del transformador, manteniendo el pulso en marcha mientras la corriente del pulso cae a cero.

g) Inrush lámpara de filamento

La resistencia de un filamento de metal cambia en más de un orden de magnitud de frío a caliente, por lo que al encenderlo, la corriente puede ser 10 veces la corriente de funcionamiento. Esto se maneja con sobre diseño, o fusibles de retardo de tiempo.

El caso es ligeramente diferente para motores frente a transformadores.

En los motores, la inductancia del devanado es bastante baja, lo que no es suficiente para limitar la corriente de forma segura. Solo una vez que el rotor está girando y generando EMF de retroceso, la corriente está limitada. Del mismo modo, si un motor de CA se detiene, el consumo de corriente será mucho mayor que la corriente de funcionamiento normal, incluso mucho después del arranque.

En los transformadores, la inductancia del devanado primario solo se aplica cuando no hay corriente en el secundario. Si permite que la corriente inducida fluya en el devanado secundario, eso tiende a cancelar el flujo en el núcleo. Dado que la inductancia es causada por el flujo, el devanado secundario efectivamente "cortocircuita" la inductancia. En la configuración normal de una fuente de alimentación lineal, alimenta un puente rectificador y un banco de condensadores. La irrupción es en realidad causada (principalmente) por el banco de capacitores. Una vez que los condensadores están cargados, la corriente secundaria cae casi a cero, y la corriente está limitada por la inductancia primaria.

Un inductor tiene una tasa de aumento de corriente limitada (proporcional al voltaje de entrada). Un motor, sin embargo, tiene una característica diferente, porque cuando está girando, la tasa de aumento de la corriente inductiva es proporcional al voltaje de entrada MENOS el Los llamados de nuevo EMF del motor. Esa espalda EMF es la razón por la que se descarga. el motor consume una pequeña corriente, mientras que un motor estancado consume una gran corriente. El EMF trasero es un efecto generador, es cero hasta que el motor logra la rotación.

Cualquier motor que comience a cero RPM tiene un requisito de corriente muy alto, pendiente Su aceleración hasta la velocidad final. Esa aceleración es una constante de tiempo diferente a la inductiva, dependiendo de la masa del rotor y el par. La inductancia en bruto de un motor de CA rara vez es tan alto que consumirá una corriente de CA aceptablemente baja cuando se detenga, lo cual es por qué los motores (pero no los inductores en general) a menudo están equipados con dispositivos de corte térmico. Porque algo puede atascarse y prevenir la EMF trasera.

Usted está haciendo muchas preguntas relacionadas, por lo que intentaré resumirlas un poco. Lo que falta es el campo magnético que se acumula al pasar la corriente a través de un inductor. Se necesita una cantidad de tiempo finita para que el campo magnético se acumule y para que la corriente se abra paso a través de la longitud del cable.

Combinado con capacitores como en las fuentes de alimentación de modo conmutado o cualquier dispositivo ruidoso que se combinan para suprimir gran parte del ruido transitorio. Los filtros LC son útiles cuando una resistencia no puede manejar la corriente y causa pérdidas de energía debido al calor. Llevados al extremo, pueden actuar como filtros cruzados para sus altavoces.

El siguiente es el truco de la bombilla de neón. Recuerde que un inductor devuelve la corriente suministrada cuando se apaga. Pero, ¿y si esa corriente no tiene una ruta de retorno, como un diodo de amortiguación? Luego, el voltaje aumenta rápidamente hasta que encuentra una ruta, en este caso la bombilla de neón. La corriente a 6 voltios ahora regresa y se eleva a 90 voltios o más. Si la bombilla no estuviera presente, la ruta de retorno sería un arco a través de los contactos del interruptor, quemándolos lentamente.

No te dejes engañar por las palabras "cargar el electroimán". Está cargando el campo magnético de un inductor que se está utilizando como un electroimán, nada más que eso. Una excepción sería hacerlo con bobinas de alambre y un campo magnético muy alto (1 a 2 Teslas) con el material a magnetizar permanentemente dentro de la bobina. La corriente está activada por solo 10 a 20 uS, pero suficiente para hacer el trabajo. Ahora ha creado un imán permanente cuya intensidad de campo es un poco menor que la utilizada para magnetizarlo.

La permeabilidad y la composición del material afectan en gran medida la cantidad de campo magnético que se absorbe permanentemente.

Con respecto a la corriente de entrada inductiva de carga, debe tener en cuenta la energía necesaria para generar el componente magnético del campo electromagnético.

En el momento cero, cuando se lanza el interruptor, la corriente fluye hacia el circuito y el flujo de carga a través de las bobinas de alambre establece un campo magnético. La formación del campo magnético toma energía del circuito, y esta energía tiene que ser suministrada por la fuente de energía.

En términos de los circuitos, la formación del campo magnético se verá como una pérdida de potencia en los cables y, como resultado, se producirá una caída de voltaje (un campo eléctrico opuesto). Esta "pérdida de energía" se puede explicar por la fuente de alimentación, que proporcionará energía adicional al circuito durante esta fase transitoria.

Esta energía adicional se puede ver como una corriente de entrada transitoria.

Luego, algún tiempo después, una vez que el circuito haya alcanzado un estado estable, se apaga el interruptor. Ahora tienes cargas inductivas con energía almacenada en sus campos magnéticos. El campo magnético actúa como una inercia, tratando de mantener la corriente fluyendo. Pero el circuito está abierto, por lo que no hay lugar para que fluya ninguna corriente. Se forma un campo eléctrico opuesto y, en ausencia de un circuito disipativo, se volverá cada vez más grande hasta que finalmente ocurra una chispa.

En la práctica, las cargas inductivas suelen tener un circuito disipativo en paralelo con ellas que sirve para disipar de forma segura la energía que regresa al circuito desde el campo magnético colapsante.