¿Qué es la corriente de arranque y cómo limitarla?

La corriente de irrupción es la corriente máxima consumida por un circuito eléctrico en el momento en que se enciende. Aparece para los pocos ciclos de forma de onda de entrada. El valor de la corriente de irrupción es mucho más alto que la corriente de estado estable del circuito y esta alta corriente puede dañar el dispositivo o activar el disyuntor. La corriente de irrupción generalmente aparece en todos los dispositivos en los que hay un núcleo magnético, como transformadores, motores industriales, etc. La corriente de irrupción también se conoce como sobrecorriente de entrada o sobrecorriente de encendido.

¿Por qué aparece la corriente de entrada?

Hay varios factores detrás de la causa de la corriente de entrada. Como algunos dispositivos o sistemas que consisten en desacoplar capacitor o capacitor liso, consume una gran cantidad de corriente al inicio para cargarlos. El diagrama que se muestra a continuación le dará una idea sobre la diferencia entre una corriente de irrupción, pico y estado estable de un circuito:

Corriente pico: es el valor máximo de corriente alcanzado por una forma de onda, ya sea en la región positiva o negativa.

Corriente de estado estacionario: se define como la corriente en cada intervalo de tiempo que permanece constante en un circuito. Se logra una corriente de estado estable cuando di / dt = 0, lo que significa que la corriente permanece sin cambios con respecto al tiempo.

Características de la corriente de irrupción:

• Ocurre instantáneamente cuando el dispositivo está encendido
• Aparece durante un breve período de tiempo
• Mayor que el valor nominal del circuito o dispositivo

Algunos ejemplos en los que se produce la corriente de entrada:

• Lampara incandescente
• Arranque del motor de inducción
• Transformador
• Encendido de fuentes de alimentación basadas en SMPS

Corriente de entrada en el transformador

La corriente de irrupción del transformador se define como la corriente instantánea máxima consumida por el transformador cuando el lado secundario está descargado o en condición de circuito abierto. Esta corriente de entrada daña la propiedad magnética del núcleo y provoca una conmutación no deseada del disyuntor del transformador.

La magnitud de la corriente de entrada depende del punto de la onda de CA en el que arranca el transformador. Si el transformador (sin carga) se enciende cuando el voltaje de CA está en su pico, entonces no se producirá una corriente de irrupción en el arranque, y si el transformador (sin carga) se enciende cuando el voltaje de CA está pasando por cero, entonces el valor de irrupción la corriente será muy alta y también superará la corriente de saturación, como puede ver en la imagen de abajo:

Corriente de irrupción en motores

Al igual que el motor de inducción del transformador, no tiene una trayectoria magnética continua. La renuencia del motor de inducción es alta debido al espacio de aire entre el rotor y el estator. Por lo tanto, debido a esta alta reluctancia, el motor de inducción requiere una alta corriente de magnetización para producir el campo magnético giratorio al arrancar. El diagrama siguiente muestra las características de arranque de voltaje total del motor.

Como puede ver en el diagrama, la corriente de arranque y el par de arranque son muy altos al principio. Esta alta corriente de arranque, que también se denomina corriente de irrupción, puede dañar el sistema eléctrico y el alto par inicial puede afectar el sistema mecánico del motor. Si reducimos el valor de voltaje inicial en un 50%, puede resultar en una reducción del 75% del par del motor. Por lo tanto, para superar estos problemas, se utilizan circuitos de alimentación de arranque suave (principalmente denominados arrancadores suaves).

¿Deberíamos preocuparnos por la corriente de arranque y cómo limitarla?

Sí, siempre debemos preocuparnos por la corriente de entrada en motores de inducción, transformadores y en los circuitos electrónicos que consisten en inductores, condensadores o núcleo. Como se mencionó anteriormente, la corriente de irrupción es la corriente pico máxima que se experimenta en el sistema y puede ser dos o diez veces la corriente nominal normal. Este pico de corriente no deseado puede dañar el dispositivo como en un transformador, la corriente de irrupción puede causar el disparo del disyuntor cada vez que se enciende. Ajustar la tolerancia del interruptor puede ayudarnos, pero los componentes deben resistir el valor máximo en la carrera.

Mientras que en el circuito electrónico, algunos componentes tienen especificaciones para soportar el alto valor de la corriente de entrada durante un período de tiempo corto. Pero algunos componentes se calientan mucho o se dañan si el valor de la entrada es muy alto. Por lo tanto, es mejor utilizar un circuito de protección de corriente de entrada al diseñar un circuito electrónico o PCB.

Para la protección contra la corriente de entrada , puede utilizar un dispositivo activo o pasivo. La elección del tipo de protección depende de la frecuencia de la corriente de entrada, el rendimiento, el costo y la confiabilidad.

Como puede usar un termistor NTC (coeficiente de temperatura negativo) que es un dispositivo pasivofunciona como una resistencia eléctrica cuya resistencia es muy alta a un valor de baja temperatura. El termistor NTC se conecta en serie con la línea de entrada de la fuente de alimentación. Presenta un alto valor de resistencia a temperatura ambiente. Entonces, cuando encendemos el dispositivo, la alta resistencia limita la corriente de irrupción que fluye hacia el sistema. A medida que la corriente fluye continuamente, la temperatura del termistor aumenta, lo que reduce significativamente la resistencia. Por lo tanto, el termistor estabiliza la corriente de entrada y permite que la corriente constante fluya hacia el circuito. El termistor NTC se usa ampliamente para el propósito de limitar la corriente debido a su diseño simple y bajo costo. También tiene algunos inconvenientes, como que no se puede confiar en el termistor en condiciones climáticas extremas.

Los dispositivos activos son más costosos y también aumentan el tamaño del sistema o circuito. Consiste en componentes sensibles que conmutan una alta corriente de entrada. Algunos de los dispositivos activos son arrancadores suaves, reguladores de voltaje y convertidores CC / CC.

Estas protecciones se utilizan para proteger el sistema eléctrico y mecánico al limitar la corriente de entrada instantánea. El gráfico que se menciona a continuación muestra el valor de la corriente de entrada con el circuito de protección y sin el circuito de protección. Podemos ver claramente cuán efectiva es una protección de corriente de entrada.

¿Cómo medir la corriente de irrupción?

Todos han visto el carrito de la bicicleta, para que se mueva, el ciclista debe aplicar una fuerza vigorosa. Y, una vez que la rueda comienza a moverse, la fuerza requerida se reduce. Entonces, esta fuerza inicial es equivalente a la corriente de irrupción. De manera similar, en los motores, una vez que el rotor comienza a moverse, el motor comienza a alcanzar el estado estable donde no requiere mucha corriente para funcionar.

Hay varias pinzas amperimétricas (multímetro) disponibles que ofrecen medición de corriente de irrupción. Como puede usar la pinza amperimétrica de verdadero valor eficaz Fluke 376 FC para medir la corriente de entrada. A veces, la corriente de entrada muestra un valor que es más alto que la clasificación del interruptor automático, pero aún así, el interruptor no se dispara. La razón detrás de esto es que el disyuntor funciona en una curva de corriente de tiempo v / s, como si estuviera usando un disyuntor de 10 amperios, por lo que la corriente de entrada que es más de 10 amperios debe fluir a través del disyuntor más que el tiempo nominal. de ella.

Siga los pasos mencionados a continuación para medir la corriente de entrada:

• El dispositivo probado debe apagarse inicialmente
• Gire el dial y ajústelo al signo Hz-Ã
• Coloque el cable vivo en la mandíbula o use una sonda conectada con la pinza amperimétrica
• Presione el botón de corriente de entrada en el medidor de pinza, como se muestra en la imagen de arriba
• Encienda el dispositivo, obtendrá el valor de corriente de entrada en la pantalla del medidor