Prąd rozruchowy (inrush) zasilaczy LED — dlaczego obwód z wieloma oprawami LED mimo to wyzwala się na wyłączniku charakterystyki C

Przewodnik o charakterystykach wyłączników instalacyjnych B/C/D wspomina już krótko o driverach LED jako typie obciążenia z impulsami prądu rozruchowego, które mogą wymagać charakterystyki C. Ten artykuł zagłębia się w to, dlaczego tak jest: konkretne zachowanie prądu rozruchowego drivera LED, i dlaczego to zjawisko — w przeciwieństwie do zwykłego przeciążenia — może spowodować niepożądane zadziałanie w ułamku milisekundy, dokładnie w momencie włączenia.

Zjawisko: kondensator wejściowy drivera

Niemal każdy driver LED zawiera po stronie wejściowej kondensator (do prostowania i/lub korekcji współczynnika mocy), który przy włączeniu ze stanu całkowicie rozładowanego ładuje się bardzo szybko. W tym bardzo krótkim czasie ładowania — zazwyczaj znacznie poniżej jednej milisekundy — driver pobiera impuls prądu, który dla pojedynczej sztuki może sięgać kilkudziesięciokrotności jego znamionowego prądu roboczego. Dla pojedynczej oprawy ten impuls jest zbyt krótki i zbyt mały, aby stanowił problem; ryzyko pojawia się, gdy wiele opraw jest włączanych jednocześnie na tym samym obwodzie — na przykład za pomocą jednego łącznika światła, przekaźnika lub przekaźnika impulsowego (zob. przewodnik o przekaźnikach impulsowych) — przez co poszczególne impulsy sumują się niemal równocześnie w łączny prąd rozruchowy, który może przekroczyć próg zadziałania wyzwalacza magnetycznego (natychmiastowego) wyłącznika instalacyjnego.

Dlaczego nie jest to przeciążenie

To zjawisko należy odróżnić od zwykłego przeciążenia: ciągłe obciążenie obwodu (liczba opraw pomnożona przez ich moc znamionową) może pozostawać wyraźnie poniżej prądu znamionowego wyłącznika, podczas gdy natychmiastowy impuls przy włączeniu — trwający zaledwie ułamek milisekundy — mimo to przekracza próg zadziałania wyzwalacza magnetycznego (zob. przewodnik o charakterystykach wyłączników w zakresie progów dla poszczególnych charakterystyk: B = 3-5×In, C = 5-10×In, D = 10-20×In). Zabezpieczenie termiczne (przeciążeniowe) wyłącznika nie odgrywa tu żadnej roli; wyzwalane jest wyłącznie zadziałanie wyzwalacza magnetycznego, natychmiastowego, przez łączny impuls rozruchowy.

Środki zapobiegawcze

1. Wybór wyższej charakterystyki (na przykład C zamiast B) — podwyższa to próg zadziałania wyzwalacza magnetycznego i daje większy margines dla łącznego impulsu rozruchowego, bez istotnego obniżenia ochrony przed przeciążeniem ciągłym.
2. Ograniczenie liczby opraw na obwodzie do liczby, przy której łączny impuls rozruchowy (według danych producenta drivera) pozostaje wyraźnie poniżej progu zadziałania wybranego wyłącznika.
3. Włączanie stopniowe: w dużych instalacjach (na przykład magazynie lub parkingu z setkami opraw) włączanie opraw nie jednorazowo, lecz w małych grupach z krótkim opóźnieniem czasowym między nimi, tak aby poszczególne impulsy rozruchowe się nie nakładały.
4. Stosowanie driverów z wbudowanym ograniczeniem prądu rozruchowego (na przykład z rezystorem NTC lub aktywnym układem ograniczającym po stronie wejściowej) — obniża to impuls u źródła, dla każdego drivera z osobna, zamiast dostosowywać do tego instalację.

Praktyczne znaczenie

Przy projektowaniu obwodu oświetleniowego z wieloma oprawami LED, lub przy badaniu obwodu, który wyzwala się w niewyjaśniony sposób przy włączeniu bez uchwytnego przeciążenia, należy uwzględnić łączny prąd rozruchowy jako osobny czynnik, niezależny od obciążenia ciągłego. Producenci opraw lub driverów zazwyczaj podają wartość szczytową i czas trwania prądu rozruchowego dla pojedynczej sztuki, co stanowi podstawę do określenia maksymalnej liczby opraw na obwodzie i/lub charakterystyki wyłącznika do wyboru.

Najczęstsze błędy

1. Dobieranie obwodu z wieloma oprawami LED wyłącznie na podstawie obciążenia ciągłego (termicznego), bez sprawdzenia łącznego prądu przy włączeniu.
2. Przypisywanie niewyjaśnionego zadziałania przy włączaniu oświetlenia uszkodzonemu wyłącznikowi lub przeciążeniu, podczas gdy przyczyną może być łączny impuls rozruchowy występujący wyłącznie przy włączeniu.
3. Włączanie wszystkich opraw dużego budynku w jednym momencie łączeniowym (lub jednym impulsie przekaźnika impulsowego) bez rozważenia włączania stopniowego przy dużej liczbie opraw.
4. Bezrefleksyjne przechodzenie na charakterystykę D jako "bezpieczne" rozwiązanie bez sprawdzenia, czy zabezpieczenie zwarciowe i wartość Zs obwodu na to pozwalają — wyższa charakterystyka zmniejsza bowiem również czułość na rzeczywiste zwarcie na końcu obwodu.

Powiązane

• Charakterystyki wyłączników instalacyjnych B, C i D
• Przekaźniki impulsowe — sterowanie wielopunktowe
• Prąd obciążenia obwodu i współczynnik jednoczesności
• Harmoniczne i THD