Soft Starter (Pembatas Arus Masuk) untuk Beban AC dan DC: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Inrush current/Switch-ON surge adalah arus input sesaat maksimal yang ditarik oleh perangkat listrik saat pertama kali dihidupkan. Arus masuk jauh lebih tinggi daripada arus keadaan tunak beban dan itulah sumber dari banyak masalah seperti sekering meledak, kegagalan beban, pengurangan masa pakai beban, percikan api pada kontak sakelar … dll. Gambar di bawah menunjukkan fenomena arus masuk yang ditangkap pada osiloskop Siglent SDS1104X-E. Lonjakan panjangnya jelas. Dalam artikel ini, saya mencoba mengatasi masalah ini dengan solusi yang mudah namun efektif. Saya telah memperkenalkan dua sirkuit untuk beban AC dan DC.

Perlengkapan

Artikel:

[1] Lembar Data DB107:

[2] Lembar Data BD139:

[3] Simbol Skema DB107 dan Jejak PCB:

[4] Simbol Skema BD139 dan Jejak PCB:

[5] Plugin CAD:

Langkah 1: Lonjakan Arus Masuk yang Ditangkap pada SDS1104X-E DSO (Mode Pemotretan Tunggal)

AC Soft StarterGambar-1 menunjukkan diagram skema perangkat. P1 digunakan untuk menghubungkan input 220V-AC dan sakelar ON/OFF ke rangkaian. C1 digunakan untuk menurunkan tegangan AC. Nilai C1 juga menentukan tingkat penanganan arus untuk suplai tanpa transformator yang akan digunakan oleh rangkaian lainnya. Dalam aplikasi ini, 470nF sudah memadai. R1 melepaskan C1 untuk menghindari kejutan tegangan tinggi yang tidak diinginkan saat pengguna memutuskan perangkat dari listrik. R2 adalah resistor 1W yang telah digunakan untuk membatasi arus.

Langkah 2: Gambar 1, Diagram Skema AC Soft Starter

BR1 adalah penyearah jembatan DB107-G [1] yang telah digunakan untuk mengubah tegangan AC menjadi DC. C2 mengurangi riak dan R3 melepaskan C2 saat Switch-OFF. Juga, ini memberikan beban minimum untuk menjaga tegangan yang diperbaiki pada tingkat yang wajar. R4 mengurangi tegangan dan membatasi arus untuk sisa rangkaian. D1 adalah dioda Zener 15V dan telah digunakan untuk membatasi tegangan di bawah 15V. C3, R5, dan R6 membangun jaringan timer untuk relai. Artinya terjadi delay untuk aktivasi relay. Nilai R6 sangat penting, tidak boleh terlalu rendah untuk menjatuhkan tegangan terlalu banyak dan tidak boleh terlalu tinggi untuk mengurangi waktu respons jaringan. 1K memberikan tingkat debit yang memuaskan untuk kecepatan switching ON/OFF yang relatif tinggi. Dengan percobaan saya, jaringan ini memberikan waktu tunda dan respons yang cukup, tentu saja Anda bebas untuk memodifikasinya berdasarkan aplikasi Anda.

Q1 adalah transistor NPN BD139 [2] untuk mengaktifkan/menonaktifkan relai. D2 melindungi Q1 dari arus balik induktor relai. R7 adalah resistor seri 5W yang membatasi arus masuk ON. Setelah penundaan singkat, relai melakukan hubungan pendek resistor, dan daya penuh berlaku untuk beban. Nilai R7 telah diatur ke 27R. Anda dapat memodifikasinya tergantung pada beban atau aplikasi Anda.

DC Soft StarterGambar 2 menunjukkan diagram skematik DC soft starter. Ini adalah versi soft starter AC yang lebih sederhana dengan beberapa modifikasi kecil.

Langkah 3: Gambar 2, Diagram Skema dari DC Soft Starter

P1 digunakan untuk menghubungkan catu daya 12V dan sakelar ON/OFF ke papan. R2, R3, dan C2 membuat jaringan delay untuk relay. R4 adalah resistor pembatas arus. Sama seperti soft starter AC, Anda bebas memodifikasi jaringan penundaan dan nilai R4 untuk beban atau aplikasi spesifik Anda.

Tata Letak PCB Gambar 3 menunjukkan tata letak PCB soft starter AC. Semua paket komponen adalah DIP. Papan adalah satu lapisan dan cukup mudah untuk dibangun.

Langkah 4: Gambar 3, Tata Letak PCB dari AC Soft Starter

Gambar 4 menunjukkan layout PCB dari soft starter DC. Sama seperti di atas, semua paket komponen adalah DIP, dan papannya adalah satu lapisan.

Langkah 5: Gambar 4, Tata Letak PCB dari DC Soft Starter

Untuk kedua desain, saya menggunakan simbol skema SamacSys dan jejak PCB. Khusus untuk DB107 [3] dan BD139 [4]. Perpustakaan ini gratis dan mengikuti standar IPC industri. Saya menggunakan software CAD Altium Designer, jadi saya menggunakan Plugin Altium SamacSys [5] (Gambar 5).

Langkah 6: Gambar 5, Plugin SamacSys Altium dan Pustaka Komponen yang Digunakan

Gambar 6 menunjukkan tampilan 3D soft starter AC dan gambar 7 menunjukkan tampilan 3D soft starter DC.

Langkah 7: Gambar 6, 7: Tampilan 3D Dari Soft Starter AC dan DC

PerakitanGambar 8 menunjukkan papan soft starter AC yang dirakit dan gambar 9 menunjukkan soft starter DC yang dirakit.

Langkah 8: Gambar 8, 9: Rakitan (Prototipe Pertama) dari Soft Starter DC dan AC

Diagram Pengkabelan Gambar 10 menunjukkan diagram pengkabelan soft starter AC dan gambar 11 menunjukkan diagram pengkabelan soft starter DC.

Langkah 9: Gambar 10, 11: Diagram Pengkabelan Soft Starter AC dan DC

Bill of material

Anda dapat mempertimbangkan tagihan bahan pada gambar di bawah ini