突入電流は、電気回路がオンになったときに電気回路が引き込む最大電流です。入力波形の数サイクルで表示されます。突入電流の値は回路の定常電流よりもはるかに高く、この大電流はデバイスを損傷したり、回路ブレーカーをトリガーしたりする可能性があります。突入電流は通常、変圧器、産業用モーターなど、磁気コアが存在するすべてのデバイスに発生します。突入電流は、入力サージ電流またはスイッチオンサージ電流とも呼ばれます。
突入電流が発生するのはなぜですか？
突入電流の原因にはいくつかの要因があります。デカップリングコンデンサまたはスムーズコンデンサで構成される一部のデバイスまたはシステムと同様に、それらを充電するために開始時に大量の電流を引き込みます。以下の図は、回路の突入電流、ピーク電流、および定常状態電流の違いについてのアイデアを示しています。
ピーク電流：正または負の領域の波形によって達成される電流の最大値です。
定常電流：各時間間隔での電流が回路内で一定のままであると定義されます。定常状態の電流は、di / dt = 0のときに達成されます。これは、電流が時間に対して変化しないことを意味します。
突入電流特性：
- デバイスの電源を入れると瞬時に発生します
- 短期間で表示されます
- 回路またはデバイスの定格値よりも高い
突入電流が発生するいくつかの例：
- 白熱電球
- 誘導電動機の始動
- 変成器
- SMPSベースの電源をオンにする
変圧器の突入電流
変圧器の突入電流は、二次側が無負荷または開回路状態のときに変圧器が引き込む最大瞬時電流として定義されます。この突入電流はコアの磁気特性を損ない、トランスの回路ブレーカーの不要なスイッチングを引き起こします。
突入電流の大きさは、変圧器が始動するAC波のポイントに依存します。AC電圧がピークに達したときに変圧器（無負荷）がオンになると、始動時に突入電流は発生しません。AC電圧がゼロを通過するときに変圧器（無負荷）がオンになると、突入電流の値がオンになります。下の画像に示すように、電流は非常に高くなり、飽和電流も超えます。
モーターの突入電流
変圧器の誘導電動機のように、連続的な磁路はありません。誘導電動機は、回転子と固定子の間にエアギャップがあるため、磁気抵抗が高くなります。したがって、この高磁気抵抗の誘導電動機は、始動時に回転磁界を生成するために高い磁化電流を必要とします。下の図は、モーターの全電圧始動特性を示しています。
図からわかるように、始動電流と始動トルクはどちらも最初は非常に高くなっています。突入電流とも呼ばれるこの高い始動電流は、電気システムに損傷を与える可能性があり、初期の高トルクはモーターの機械システムに影響を与える可能性があります。初期電圧値を50％下げると、モータートルクが75％減少する可能性があります。したがって、これらの問題を克服するために、ソフトスタート電源回路（主にソフトスターターと呼ばれる）が使用されます。
突入電流とそれを制限する方法を気にする必要がありますか？
はい、誘導電動機、変圧器、およびインダクタ、コンデンサ、またはコアで構成される電子回路の突入電流に常に注意を払う必要があります。前述のように、突入電流はシステムで発生する最大ピーク電流であり、通常の定格電流の2倍または10倍になる可能性があります。この不要な電流スパイクは、変圧器のようにデバイスに損傷を与える可能性があり、突入電流は、回路ブレーカーがオンになるたびにトリップを引き起こす可能性があります。ブレーカーの許容誤差を調整すると役立つ場合がありますが、コンポーネントは突入時のピーク値に耐える必要があります。
電子回路では、一部のコンポーネントには、短時間の高い突入電流に耐える仕様があります。ただし、突入の値が非常に高い場合、一部のコンポーネントは非常に高温になったり損傷したりします。したがって、電子回路またはPCBを設計するときは、突入電流保護回路を使用することをお勧めします。
突入電流から保護 するために、アクティブまたはパッシブデバイスを使用できます。保護の種類の選択は、突入電流の頻度、パフォーマンス、コスト、および信頼性によって異なります。
パッシブデバイスであるNTCサーミスタ（負の温度係数）を使用できるように低温値で抵抗が非常に高い電気抵抗器として機能します。 NTCサーミスタは、電源入力ラインと直列に接続します。周囲温度で高い抵抗値を示します。そのため、デバイスの電源を入れると、抵抗が高くなるため、システムに流入する突入電流が制限されます。電流が継続的に流れると、サーミスタの温度が上昇し、抵抗が大幅に減少します。したがって、サーミスタは突入電流を安定させ、定常電流を回路に流すことができます。 NTCサーミスタは、そのシンプルな設計と低コストにより、電流制限の目的で広く使用されています。また、極端な気象条件ではサーミスタに頼ることができないなど、いくつかの欠点があります。
アクティブデバイスはコストが高く、システムまたは回路のサイズも大きくなります。これは、高い入力電流を切り替える敏感なコンポーネントで構成されています。アクティブなデバイスには、ソフトスターター、電圧レギュレーター、DC / DCコンバーターなどがあります。
これらの保護は、瞬間的な突入電流を制限することにより、電気システムと機械システムを保護するために使用されます。以下のグラフは、保護回路ありと保護回路なしの突入電流値を示しています。突入電流保護がどれほど効果的であるかがはっきりとわかります。
突入電流を測定する方法は？
皆さんは自転車のカートを見たことがあるでしょう。自転車を動かすには、ライダーは力を加える必要があります。そして、ホイールが動き始めると、必要な力が減少します。したがって、この初期力は突入電流に相当します。同様に、モーターでは、ローターが動き始めると、モーターは定常状態に達し始め、実行に大電流を必要としません。
突入電流測定を提供するクランプメーター（マルチメーター）が多数あります。Fluke 376 FC True-RMSクランプメーターを使用して、突入電流を測定できます。突入電流が回路ブレーカーの定格よりも高い値を示す場合がありますが、それでもブレーカーはトリップしません。この背後にある理由は、サーキットブレーカが10アンペアのサーキットブレーカを使用しているように、時間v / sの電流曲線で動作するため、10アンペアを超える突入電流が定格時間よりも長くサーキットブレーカを流れる必要があるためです。それの。
突入電流を測定するには、以下の手順に従ってください。
- テストしたデバイスは最初にオフにする必要があります
- ダイヤルを回して、Hz-Ã記号に設定します
- 活線をジョーに配置するか、クランプメーターに接続されたプローブを使用します
- 上の画像に示すように、クランプメーターの突入電流ボタンを押します
- デバイスの電源を入れると、メーターのディスプレイに突入電流値が表示されます