O que é corrente de pico e como limitá-la?

A corrente de pico é a corrente máxima consumida por um circuito elétrico no momento em que é ligado. Ele aparece por alguns ciclos de forma de onda de entrada. O valor da corrente de inrush é muito maior do que a corrente em regime permanente do circuito e esta alta corrente pode danificar o dispositivo ou acionar o disjuntor. A corrente de pico geralmente aparece em todos os dispositivos onde o núcleo magnético está presente, como transformadores, motores industriais, etc. A corrente de pico também é conhecida como corrente de pico de entrada ou corrente de pico de ativação.

Por que a corrente de pico aparece?

Existem vários fatores por trás da causa da corrente de pico. Como alguns dispositivos ou sistemas que consistem em capacitor de desacoplamento ou capacitor liso, consome uma grande quantidade de corrente no início para carregá-los. O diagrama abaixo fornece uma ideia sobre a diferença entre uma corrente de pico, de pico e de estado estacionário de um circuito:

Corrente de pico: É o valor máximo de corrente obtido por uma forma de onda na região positiva ou negativa.

Corrente em estado estacionário: É definida como a corrente em cada intervalo de tempo que permanece constante em um circuito. Uma corrente em regime permanente é alcançada quando di / dt = 0, o que significa que a corrente permanece inalterada em relação ao tempo.

Características atuais de irrupção:

• Ocorre instantaneamente quando o dispositivo é ligado
• Aparece por um curto período de tempo
• Acima do valor nominal do circuito ou dispositivo

Alguns exemplos onde ocorre a corrente de pico:

• Lâmpada incandescente
• Partida do motor de indução
• Transformador
• Ligando fontes de alimentação baseadas em SMPS

Corrente de irrupção no transformador

A corrente de energização do transformador é definida como a corrente instantânea máxima consumida pelo transformador quando o lado secundário está descarregado ou em condição de circuito aberto. Esta corrente de pico prejudica a propriedade magnética do núcleo e causa uma comutação indesejada do disjuntor do transformador.

A magnitude da corrente de pico depende do ponto da onda CA em que o transformador está iniciando. Se o transformador (sem carga) liga quando a tensão CA está em seu pico, então nenhuma corrente de energização ocorrerá na partida, e se o transformador (sem carga) ligar quando a tensão CA estiver passando de zero, então o valor de energização a corrente será muito alta e também ultrapassa a corrente de saturação, como você pode ver na imagem abaixo:

Corrente de pico em motores

Como o motor de indução do transformador, não tem caminho magnético contínuo. A relutância do motor de indução é alta devido ao entreferro entre o rotor e o estator. Portanto, devido a este motor de indução de alta relutância, requer alta corrente de magnetização para produzir o campo magnético giratório na partida. O diagrama abaixo mostra as características de partida em tensão total do motor.

Como você pode ver no diagrama, a corrente de partida e o torque de partida são muito altos no início. Esta alta corrente de partida, também chamada de corrente de inrush, pode danificar o sistema elétrico e o alto torque inicial pode afetar o sistema mecânico do motor. Se reduzirmos o valor da tensão inicial em 50%, isso pode resultar em 75% de redução do torque do motor. Portanto, para superar esses problemas, são usados ​​circuitos de alimentação de soft start (principalmente chamados de soft starters).

Devemos nos preocupar com a corrente de pico e como limitá-la?

Sim, devemos sempre nos preocupar com a corrente de inrush nos motores de indução, transformadores e nos circuitos eletrônicos que consistem em indutores, capacitores ou núcleo. Conforme mencionado anteriormente, a corrente de inrush é a corrente de pico máxima experimentada no sistema e pode ser duas ou dez vezes a corrente nominal normal. Este pico de corrente indesejado pode danificar o dispositivo como no transformador, a corrente de pico pode causar o disparo do disjuntor, toda vez que ele liga. Ajustar a tolerância do disjuntor pode nos ajudar, mas os componentes devem suportar o valor de pico no pico.

Enquanto em circuito eletrônico, alguns componentes têm especificações para suportar o alto valor da corrente de inrush por um curto período de tempo. Mas alguns componentes esquentam muito ou ficam danificados se o valor da in-rush for muito alto. Portanto, é melhor usar um circuito de proteção de corrente de inrush ao projetar um circuito eletrônico ou PCB.

Para a proteção da corrente de pico, você pode usar um dispositivo ativo ou passivo. A escolha do tipo de proteção depende da frequência da corrente de pico, desempenho, custo e confiabilidade.

Como você pode usar um termistor NTC (coeficiente de temperatura negativo), que é um dispositivo passivofunciona como um resistor elétrico cuja resistência é muito alta em valores de baixa temperatura. O termistor NTC é conectado em série com a linha de entrada da fonte de alimentação. Apresenta alto valor de resistência à temperatura ambiente. Portanto, quando ligamos o dispositivo, a alta resistência limita a corrente de inrush que flui para o sistema. À medida que a corrente flui continuamente, a temperatura do termistor aumenta, o que reduz a resistência significativamente. Conseqüentemente, o termistor estabiliza a corrente de pico e permite que a corrente constante flua para o circuito. O termistor NTC é amplamente utilizado para fins de limitação de corrente devido ao seu design simples e baixo custo. Ele também tem algumas desvantagens, como você não pode confiar no termistor em condições climáticas extremas.

Dispositivos ativos são mais caros e também aumentam o tamanho do sistema ou circuito. Consiste em componentes sensíveis que alternam alta corrente de entrada. Alguns dos dispositivos ativos são soft starters, reguladores de tensão e conversores DC / DC.

Essas proteções são usadas para proteger o sistema elétrico e também o mecânico, limitando a corrente de pico instantânea. O gráfico abaixo mencionado mostra o valor da corrente de inrush com o circuito de proteção e sem o circuito de proteção. Podemos ver claramente o quão eficaz é uma proteção contra corrente de inrush.

Como medir a corrente de pico?

Todos vocês já viram o carrinho da bicicleta, para colocá-lo em movimento o ciclista precisa aplicar uma força vigorosa. E, assim que a roda começa a se mover, a força necessária é reduzida. Portanto, essa força inicial é equivalente à corrente de inrush. Da mesma forma, em motores, uma vez que o rotor começa a se mover, o motor começa a atingir o estado estacionário onde não requer alta corrente para funcionar.

Há um número de alicate amperímetro (multímetro) disponível que oferece medição de corrente de inrush. Como você pode usar o medidor True-RMS Clamp Fluke 376 FC para medir a corrente de pico. Às vezes, a corrente de inrush mostra um valor que é maior do que a classificação do disjuntor, mas ainda assim, o disjuntor não desarma. A razão por trás disso é que o disjuntor funciona em uma curva de corrente de tempo v / s, como se você estivesse usando um disjuntor de 10 amperes, então a corrente de pico que é superior a 10 amperes deve fluir através do disjuntor mais do que o tempo nominal disso.

Siga as etapas abaixo mencionadas para medir a corrente de inrush:

• O dispositivo testado deve ser desligado inicialmente
• Gire o dial e defina para o sinal Hz-Ã
• Coloque o fio energizado na mandíbula ou use a sonda conectada com o alicate amperímetro
• Pressione o botão de corrente de inrush no alicate amperímetro, conforme mostrado na imagem acima
• Ligue o dispositivo, você obterá o valor da corrente de inrush no visor do medidor