Пусковой (inrush) ток LED-драйверов — почему группа с большим числом LED-светильников всё же отключается на автомате характеристики C

Руководство о характеристиках автоматических выключателей B/C/D уже кратко упоминает LED-драйверы как тип нагрузки с пиками пускового тока, которые могут требовать характеристики C. Эта статья подробнее рассматривает, почему это так: конкретное поведение пускового тока LED-драйвера, и почему это явление — в отличие от обычной перегрузки — может вызвать нежелательное отключение за долю миллисекунды, прямо в момент включения.

Явление: входной конденсатор драйвера

Практически каждый LED-драйвер имеет на входной стороне конденсатор (для выпрямления и/или коррекции коэффициента мощности), который при включении из полностью разряженного состояния заряжается очень быстро. В течение этого очень короткого времени заряда — как правило, значительно меньше одной миллисекунды — драйвер потребляет пик тока, который для одного устройства может достигать десятков номинальных значений его рабочего тока. Для одного светильника этот пик слишком короткий и слишком малый, чтобы представлять проблему; риск возникает, когда много светильников включаются одновременно на одной группе — например, одним выключателем света, реле или импульсным реле (см. руководство об импульсных реле) — из-за чего отдельные пики складываются почти одновременно в суммарный пусковой ток, который может превысить порог срабатывания электромагнитного (мгновенного) расцепителя автоматического выключателя.

Почему это не перегрузка

Это явление следует отличать от обычной перегрузки: длительная нагрузка группы (число светильников, умноженное на их номинальную мощность) может оставаться значительно ниже номинального тока автомата, тогда как мгновенный пик при включении — длящийся лишь долю миллисекунды — всё же превышает порог срабатывания электромагнитного расцепителя (см. руководство о характеристиках автоматов для порогов по каждой характеристике: B = 3-5×In, C = 5-10×In, D = 10-20×In). Тепловая (перегрузочная) защита автомата здесь не играет роли; срабатывает исключительно электромагнитный, мгновенный расцепитель, активируемый суммарным пусковым пиком.

Меры по предотвращению

1. Выбор более высокой характеристики (например, C вместо B) — это повышает порог срабатывания электромагнитного расцепителя и даёт больший запас для суммарного пускового пика, не снижая существенно защиту от длительной перегрузки.
2. Ограничение числа светильников на группу до количества, при котором суммарный пусковой пик (согласно данным производителя драйвера) остаётся значительно ниже порога срабатывания выбранного автомата.
3. Ступенчатое включение: в крупных установках (например, на складе или в паркинге с сотнями светильников) включение светильников не одновременно, а небольшими группами с коротким интервалом времени между ними, чтобы отдельные пусковые пики не накладывались друг на друга.
4. Применение драйверов со встроенным ограничением пускового тока (например, с NTC-резистором или активной схемой ограничения на входной стороне) — это снижает пик у источника, для каждого драйвера отдельно, вместо адаптации под него всей установки.

Практическая значимость

При проектировании осветительной группы с большим числом LED-светильников, или при расследовании группы, которая необъяснимо отключается при включении без явной перегрузки, необходимо учитывать суммарный пусковой ток как отдельный фактор, независимый от длительной нагрузки. Производители светильников или драйверов обычно указывают пиковое значение и длительность пускового тока на одно устройство, что служит основой для определения максимального числа светильников на группу и/или выбора характеристики автомата.

Типичные ошибки

1. Расчёт группы с большим числом LED-светильников только на основе длительной (тепловой) нагрузки без проверки суммарного пускового тока.
2. Приписывание необъяснимого отключения при включении освещения неисправному автомату или перегрузке, тогда как причиной может быть суммарный пусковой пик, возникающий только при включении.
3. Включение всех светильников крупного здания в один момент переключения (или одним импульсом импульсного реле) без рассмотрения ступенчатого включения при большом числе светильников.
4. Бездумный переход на характеристику D как «безопасное» решение без проверки, допускают ли это защита от короткого замыкания и значение Zs группы — более высокая характеристика также снижает чувствительность к реальной неисправности в конце группы.

Связанные материалы

• Характеристики автоматических выключателей B, C и D
• Импульсные реле — многоточечное управление
• Расчётный ток группы и коэффициент одновременности
• Гармоники и THD