Пусковий (inrush) струм LED-драйверів — чому група з великою кількістю LED-світильників усе ж вимикається на автоматі характеристики C

Посібник про характеристики автоматичних вимикачів B/C/D вже коротко згадує LED-драйвери як тип навантаження з піками пускового струму, які можуть вимагати характеристики C. Ця стаття докладніше розглядає, чому так відбувається: конкретну поведінку пускового струму LED-драйвера, і чому це явище — на відміну від звичайного перевантаження — може спричинити небажане відключення за частку мілісекунди, саме в момент вмикання.

Явище: вхідний конденсатор драйвера

Практично кожен LED-драйвер має на вхідній стороні конденсатор (для випрямлення та/або корекції коефіцієнта потужності), який при вмиканні зі стану повного розряду заряджається дуже швидко. Протягом цього дуже короткого часу заряджання — як правило, значно менше однієї мілісекунди — драйвер споживає пік струму, який для одного пристрою може сягати десятків номінальних значень його робочого струму. Для одного світильника цей пік занадто короткий і занадто малий, щоб становити проблему; ризик виникає, коли багато світильників вмикаються одночасно на одній групі — наприклад, одним вимикачем світла, реле чи імпульсним реле (див. посібник про імпульсні реле) — через що окремі піки складаються майже одночасно в сумарний пусковий струм, який може перевищити поріг спрацювання електромагнітного (миттєвого) розчіплювача автоматичного вимикача.

Чому це не перевантаження

Це явище слід відрізняти від звичайного перевантаження: тривале навантаження групи (кількість світильників, помножена на їхню номінальну потужність) може залишатися значно нижчим за номінальний струм автомата, тоді як миттєвий пік при вмиканні — що триває лише частку мілісекунди — усе ж перевищує поріг спрацювання електромагнітного розчіплювача (див. посібник про характеристики автоматів щодо порогів для кожної характеристики: B = 3-5×In, C = 5-10×In, D = 10-20×In). Теплова (перевантажувальна) захист автомата тут не відіграє ролі; спрацьовує виключно електромагнітний, миттєвий розчіплювач, активований сумарним пусковим піком.

Заходи щодо запобігання

1. Вибір вищої характеристики (наприклад, C замість B) — це підвищує поріг спрацювання електромагнітного розчіплювача і дає більший запас для сумарного пускового піку, суттєво не знижуючи захист від тривалого перевантаження.
2. Обмеження кількості світильників на групу до кількості, за якої сумарний пусковий пік (згідно з даними виробника драйвера) залишається значно нижчим за поріг спрацювання обраного автомата.
3. Ступінчасте вмикання: у великих установках (наприклад, на складі чи в паркінгу із сотнями світильників) вмикання світильників не одночасно, а невеликими групами з коротким інтервалом часу між ними, щоб окремі пускові піки не накладалися один на одного.
4. Застосування драйверів із вбудованим обмеженням пускового струму (наприклад, з NTC-резистором чи активною схемою обмеження на вхідній стороні) — це знижує пік у джерелі, для кожного драйвера окремо, замість адаптації під нього всієї установки.

Практична значущість

При проєктуванні освітлювальної групи з великою кількістю LED-світильників, або при розслідуванні групи, яка незрозуміло вимикається при вмиканні без явного перевантаження, необхідно враховувати сумарний пусковий струм як окремий чинник, незалежний від тривалого навантаження. Виробники світильників або драйверів зазвичай вказують пікове значення та тривалість пускового струму на один пристрій, що слугує основою для визначення максимальної кількості світильників на групу та/або вибору характеристики автомата.

Типові помилки

1. Розрахунок групи з великою кількістю LED-світильників лише на основі тривалого (теплового) навантаження без перевірки сумарного пускового струму.
2. Приписування незрозумілого відключення при вмиканні освітлення несправному автомату чи перевантаженню, тоді як причиною може бути сумарний пусковий пік, що виникає лише при вмиканні.
3. Вмикання всіх світильників великої будівлі в один момент перемикання (або одним імпульсом імпульсного реле) без розгляду ступінчастого вмикання за великої кількості світильників.
4. Бездумний перехід на характеристику D як "безпечне" рішення без перевірки, чи дозволяють це захист від короткого замикання та значення Zs групи — вища характеристика також знижує чутливість до реальної несправності в кінці групи.

Пов'язані матеріали

• Характеристики автоматичних вимикачів B, C і D
• Імпульсні реле — багатоточкове керування
• Розрахунковий струм групи та коефіцієнт одночасності
• Гармоніки та THD