Cos'è la corrente di spunto e come limitarla?

La corrente di spunto è la corrente massima assorbita da un circuito elettrico nel momento in cui è acceso. Appare per i pochi cicli di forma d'onda in ingresso. Il valore della corrente di spunto è molto più alto della corrente di stato stazionario del circuito e questa corrente elevata può danneggiare il dispositivo o attivare l'interruttore automatico. La corrente di spunto compare generalmente in tutti i dispositivi in ​​cui è presente un nucleo magnetico come trasformatori, motori industriali ecc. La corrente di spunto è anche nota come corrente di picco di ingresso o corrente di sovratensione di accensione.

Perché appare la corrente di spunto?

Ci sono diversi fattori alla base della causa della corrente di spunto. Come alcuni dispositivi o sistemi che consistono nel disaccoppiare un condensatore o un condensatore liscio, assorbe una grande quantità di corrente all'inizio per caricarli. Il diagramma riportato di seguito ti darà un'idea della differenza tra una corrente di spunto, picco e corrente costante di un circuito:

Corrente di picco: è il valore massimo della corrente raggiunta da una forma d'onda nella regione positiva o negativa.

Corrente allo stato stazionario: è definita come la corrente a ogni intervallo di tempo rimane costante in un circuito. Una corrente stabile si ottiene quando di / dt = 0, il che significa che la corrente rimane invariata rispetto al tempo.

Caratteristiche della corrente di spunto:

• Si verifica istantaneamente all'accensione del dispositivo
• Appare per un breve periodo di tempo
• Superiore al valore nominale del circuito o del dispositivo

Alcuni esempi in cui si verifica la corrente di spunto:

• Lampada ad incandescenza
• Avviamento del motore a induzione
• Trasformatore
• Attivazione di alimentatori basati su SMPS

Corrente di spunto nel trasformatore

La corrente di spunto del trasformatore è definita come la massima corrente istantanea assorbita dal trasformatore quando il lato secondario è scarico o in condizione di circuito aperto. Questa corrente di spunto danneggia la proprietà magnetica del nucleo e causa una commutazione indesiderata dell'interruttore del trasformatore.

L'entità della corrente di spunto dipende dal punto dell'onda CA in cui inizia il trasformatore. Se il trasformatore (senza carico) si accende quando la tensione CA è al suo picco, non si verificherà alcuna corrente di spunto all'avvio e se il trasformatore (a vuoto) si accende quando la tensione CA passa per lo zero, il valore di spunto la corrente sarà molto alta e supererà anche la corrente di saturazione, come puoi vedere nell'immagine sotto:

Corrente di spunto nei motori

Come il motore a induzione del trasformatore non ha un percorso magnetico continuo. La riluttanza del motore a induzione è elevata a causa del traferro tra il rotore e lo statore. Pertanto, a causa di questa elevata riluttanza, il motore a induzione richiede un'elevata corrente di magnetizzazione per produrre il campo magnetico rotante all'avvio. Lo schema seguente mostra le caratteristiche di avviamento a piena tensione del motore.

Come puoi vedere nel diagramma, la corrente di avviamento e la coppia di avviamento sono entrambe molto alte all'inizio. Questa elevata corrente di avviamento, chiamata anche corrente di spunto, può danneggiare l'impianto elettrico e l'elevata coppia iniziale può influire sul sistema meccanico del motore. Se riduciamo il valore della tensione iniziale del 50%, si può ottenere una riduzione del 75% della coppia del motore. Quindi, per ovviare a questi problemi, vengono utilizzati circuiti di alimentazione soft start (chiamati principalmente soft starter).

Dovremmo preoccuparci della corrente di spunto e di come limitarla?

Sì, dovremmo sempre preoccuparci della corrente di spunto nei motori a induzione, nei trasformatori e nei circuiti elettronici che consistono in induttori, condensatori o nucleo. Come accennato in precedenza, la corrente di spunto è la corrente di picco massima, sperimentata nel sistema e può essere due o dieci volte la corrente nominale normale. Questo picco di corrente indesiderato può danneggiare il dispositivo come nel trasformatore, la corrente di spunto può causare l'intervento dell'interruttore, ogni volta che si accende. Regolare la tolleranza del martello può aiutarci, ma i componenti dovrebbero resistere al valore di picco in fretta.

Mentre nel circuito elettronico alcuni componenti hanno specifiche per resistere a un valore elevato di corrente di spunto per un breve periodo di tempo. Ma alcuni componenti si surriscaldano o si danneggiano se il valore di spunto è molto alto. Quindi è meglio utilizzare un circuito di protezione dalla corrente di spunto durante la progettazione di un circuito elettronico o PCB.

Per la protezione dalla corrente di spunto è possibile utilizzare un dispositivo attivo o passivo. La scelta del tipo di protezione dipende dalla frequenza della corrente di spunto, dalle prestazioni, dal costo e dall'affidabilità.

Come puoi usare un termistore NTC (coefficiente di temperatura negativo) che è un dispositivo passivofunziona come una resistenza elettrica la cui resistenza è molto alta a un valore di bassa temperatura. Il termistore NTC si collega in serie con la linea di ingresso dell'alimentazione. Presenta un alto valore di resistenza a temperatura ambiente. Quindi, quando accendiamo il dispositivo, l'elevata resistenza limita la corrente di spunto a fluire nel sistema. Poiché la corrente scorre continuamente, la temperatura del termistore aumenta, il che riduce significativamente la resistenza. Quindi, il termistore stabilizza la corrente di spunto e consente alla corrente costante di fluire nel circuito. Il termistore NTC è ampiamente utilizzato per lo scopo di limitazione della corrente grazie al suo design semplice e al basso costo. Ha anche alcuni svantaggi come non puoi fare affidamento sul termistore in condizioni meteorologiche estreme.

I dispositivi attivi sono più costosi e aumentano anche le dimensioni del sistema o del circuito. È costituito da componenti sensibili che commutano un'elevata corrente in ingresso. Alcuni dei dispositivi attivi sono soft starter, regolatori di tensione e convertitori CC / CC.

Queste protezioni sono utilizzate per proteggere l'impianto elettrico oltre che meccanico limitando la corrente di spunto istantanea. Il grafico sotto riportato mostra il valore della corrente di spunto con il circuito di protezione e senza il circuito di protezione. Possiamo vedere chiaramente quanto sia efficace una protezione dalle correnti di spunto.

Come misurare la corrente di spunto?

Avete visto tutti il ​​carrello della bicicletta, per farlo muovere il ciclista deve applicare una forza vigorosa. E, una volta che la ruota inizia a muoversi, la forza richiesta viene ridotta. Quindi, questa forza iniziale è equivalente alla corrente di spunto. Allo stesso modo, nei motori, una volta che il rotore inizia a muoversi, il motore inizia a raggiungere lo stato stabile in cui non richiede corrente elevata per funzionare.

Sono disponibili numerose pinze amperometriche (multimetro) che offrono la misurazione della corrente di spunto. Come è possibile utilizzare il multimetro a pinza a vero valore efficace Fluke 376 FC per misurare la corrente di spunto. A volte la corrente di spunto mostra un valore superiore al valore nominale dell'interruttore, ma comunque l'interruttore non scatta. La ragione di ciò è che l'interruttore di circuito funziona su una curva di corrente tempo v / s, come se si stesse utilizzando un interruttore di circuito da 10 ampere, quindi la corrente di spunto che è superiore a 10 ampere dovrebbe fluire attraverso l'interruttore più del tempo nominale di esso.

Seguire i passaggi indicati di seguito per misurare la corrente di spunto:

• Il dispositivo testato dovrebbe essere spento inizialmente
• Ruotare la manopola e impostare il segno Hz-Ã
• Posizionare il filo sotto tensione nella mascella o utilizzare la sonda collegata alla pinza amperometrica
• Premere il pulsante della corrente di spunto nella pinza amperometrica, come mostrato nell'immagine sopra
• Accendi il dispositivo, otterrai il valore della corrente di spunto sul display dello strumento