• sl

Specialisti za elektrotehnični material

Pomembnost kvalitetnih relejev pri visokih zagonskih tokovih

Elektronabava > Nasveti  > Inštalacije  > Pomembnost kvalitetnih relejev pri visokih zagonskih tokovih

Pomembnost kvalitetnih relejev pri visokih zagonskih tokovih

Se vam je kdaj zgodilo, da je ‘zapikalo’ oz. zavarilo kontakt stikala ob priklopu LED razsvetljave? V tem članku vam bomo poskušali pojasniti, zakaj se to zgodi in kako to preprečiti. Na kratko – odgovor je v zagonskih tokovih. Pa si poglejmo pobližje.

Problem velikih zagonskih tokov

Zaradi opuščanja starih žarnic smo začeli množično vgrajevati LED sijalke, ki porabijo veliko manj energije. Skupna poraba je manjša kot pri klasičnih žarnicah, saj je klasično 60 W žarnico zamenjala 10 W LED sijalka s približno enako svetilnostjo.

V praksi se ob zamenjavi klasičnih za LED sijalke nemalo kdaj zgodi tudi kakšen neprijeten pripetljaj. Kot je na primer spodnja pritožba:

“V bloku smo brez pomisleka zamenjevali klasične žarnice z novimi LED sijalkami. Kako se je lahko po nekaj tednih zgodilo, da stopniščni avtomati ne delujejo?”

Pri navadnih ohmskih bremenih lahko enostavno izračunamo približne tokove, ki tečejo v napeljavi. Če smo npr. uporabljali klasično 60 W sijalko, smo njeno moč delili z napetostjo in dobili približno vrednost tokov, ki tečejo v napeljavi (glej izračun spodaj).

 

 

P = U * I

I = P / U

60 W : 230 V = 0,26 A*

 

 

 

Ta izračun naj bi veljal tudi za LED svetilke, in če ponovno naredimo isti izračun, nas zanima, ali res drži tudi za LED svetilke?

I=P/U,  oz. 10 W / 230 V = 0,043 A 

Načeloma drži, vendar nihče ne razmišlja o zagonskih tokovih, ki tečejo skozi kontakte na relejih/stikalih samo nekaj milisekund po prižigu. Takšne obremenitve z visokimi tokovi so tako kratkotrajne, da nam jih klasični merilniki niti ne zaznajo, na kontaktih pa naredijo ogromno škodo.
Pri podjetju Theben so naredili meritve na LED svetilkah in s pomočjo osciloskopa opazili izjemno visoke zagonske tokove – mnogo višje kot so bili pri klasičnih žarnicah.

Primerjalni izračuni tokov ter meritev dejanskih maksimalnih tokov

Na spodnjih primerih lahko vidimo nekaj primerov primerjanih izračunov tokov ter meritev dejanskih maksimalnih tokov, ki tečejo skozi napeljavo.

Osram

 

  • Tip: CLP 25
  • Tehnični podatki: 4,5 W zatemnljiva
  • Izračun: 4.5 W : 239 V = 0,0195A

 

  • Meritve z uporabo osciloskopa:
  • Rezultat: 6,01 A
  • Količnik: 312 krat višje

 

Philips

 

  • Tip: CorePro LED bulb
  • Tehnični podatki: 10 W zatemnljivo
  • Izračun: 10 W : 230 W = 0,043A

 

  • Meritve z uporabo osciloskopa:
  • Rezultat: 3,4 A
  • Količnik: 79 krat višje

 

 

 

 

  • Tip: Philips CorePro
  • Tehnični podatki: 11 W
  • Izračun: 11 W : 230 W = 0,047A

 

  • Meritve z uporabo osciloskopa:
  • Rezultat: 10,26 A
  • Količnik: 210 krat višje

 

Segula

 

 

  • Tip: Filament Rustika
  • Tehnični podatki: 6 W zatemnljivo
  • Izračun: 6 W : 230 W = 0,026A

 

  • Meritve z uporabo osciloskopa:
  • Rezultat: 5,8 A
  • Količnik: 223 krat višje

 

 

 

Bell

 

  • Tip: BLH 12
  • Tehnični podatki: 5 W zatemnljivo
  • Izračun: 5 W : 230 W = 0,021A

 

  • Meritve z uporabo osciloskopa:
  • Rezultat: 2,4 A
  • Količnik: 110 krat višje

 

 

Zagonski tokovi na stropnih LED svetilkah

Meritve so izvedli na Oddelku za elektrotehniko na Tehnični univerzi v Eindnehovenu na Nizozemskem.

Slika 1: Prikaz meritve zagonskega toka pri prižigu svetilke

 

Luč Tip Napajalnik Maks. zagonski tok (A)
LED 1 20 W vgrajeni napajalnik 7,15 A
LED 2 20 W zunanji napajalnik 30,23 A
LED 3 25 W zunanji napajalnik 30,25 A
LED 4 6 W vgrajeni napajalnik 7,80 A
LED 5 3 W vgrajeni napajalnik 14,60 A

Tabela 1: Vrednosti maksimalnih zagonskih tokov pri prižigu svetilke

Trilux

  • Tip: 5041RPX-L300-830 ET
  • Tehnični podatki: P=31 W
  • Izračun: 31 W : 230 V = 0,13 A

 

  • Meritve z uporabo osciloskopa:
  • Rezultat: 26,5 A
  • Količnik: 203 

 

Philips

 

  • Tip: Xitan 50 W Downlight
  • Tehnični podatki: 50 W ni zatemnljivo
  • Izračun: 5 W :230 W = 0,021 A

 

  • Meritve z uporabo osciloskopa:
  • Rezultat: 35 A
  • Količnik: 166 višje

 

 

Metoda “Zero-cross switching”

Za problem visokih tokov so pri podjetju THEBEN našli tudi rešitev. Ste že kdaj slišali za ‘zero-cross-switching’?

‘Zero-cross swithing’ je metoda, kjer se kontakt preklaplja ob prehodu sinusne krivulje izmenične napetosti skozi ničlo. Ob prehodu je zagonski tok NAJNIŽJI, zaradi tega kontakti releja niso preobremenjeni in na ta način se jim podaljša življenjska doba. Celotna serija relejev ‘Theben top2’ je že opremljena z omenjeno metodo preklopa.

 

Slika 2: prehod sinusne krivulje skozi nično vrednost

Med testiranjem večjega števila vklopov in izkopov (prekopov) na različnih tipih relejev je bila ugotovljena veliko večja obstojnost in daljša življenjska doba relejev z metodo Zero-cross-switching.

Slika 3: Prikaz stresnega testa obremenjenosti releja po 40.000 preklopih brez obremenitve.

 

Slika 4: Prikaz stresnega testa obremenjenosti releja po 40.000 preklopih s kapacitivnim bremenom.

 

Slika 5: Prikaz stresnega testa obremenjenosti releja po 40.000 preklopih z uporabo ‘zero-cross switching’ tehnike s priklopljenimi LED sijalkami.

Metoda “Volframov pred-kontakt”

Druga metoda, katero Theben uporablja za isti namen pa je volframov pred-kontakt (Tungsten pre-contact). Rešitev temelji na uporabi dveh kontaktov releja. Prvi je trši in obstojnejši volframov kontakt z veliko upornostjo in naredi prvi preklop zato, da skozenj tečejo veliki zagonski tokovi. Drugi kontakt se preklopi kmalu za prvim, s tem pa zmanjša upornost in lastno porabo releja.

Theben že uporablja obe metodi preklopa relejev, ki sta odlična rešitev za visoke zagonske tokove, saj lahko prenesejo bremene večje kot 800 A/2,5 msek brez poškodb obrabe.

Slika: različni tipi LED svetlobnih virov

LED sijalke lahko zatemnjujemo (‘dimamo’)

Zatemnjevanje LED razsvetljave se zelo razlikuje med proizvajalci, zato tudi napajalniki delujejo na različne načine  – leading-trailing ali edge dimming. Upravljanje zato predstavlja veliko težavo, saj nekateri proizvajalci omogočajo samo točno določen način zatemnjevanja. Upoštevati je potrebno tudi možnost utripanja sijalke, do katerega lahko pride ob nekompatibilnosti LED sijalke z zatemnilnikom.

Slika 6: Različni tipi LED svetlobnih virov

 

Slika 7: Leading edge način zatemnjevanja

 

Slika 8: Trailing edge način zatemnjevanja

Zaključek

Ni znano, kakšen problem so zagonski tokovi, zato prihaja do napačnih sklepanj, da je krivda za okvare na strani stikal ali relejev. Dejansko pa okvare povzročajo veliko večji zagonski tokovi, kot jih predvidimo ali izračunamo. Pri podjetju Theben so to težavo odkrili in v svojih izdelkih že uporabljajo različne metode za ublažitev obrabe ob visokih zagonskih tokovih. V svojih relejskih aktuarjih uporabljajo obe v članku omenjeni metodi, odvisno od tega, kakšen je namen releja. Zato so ti najboljša izbira, ko upravljamo naprave z visokimi zagonskimi tokovi.  Tudi pri nas bodo kmalu na voljo izdelki Theben in takrat vas bomo o tem zagotovo obvestili.

Janez Inglič
Janez Inglič

janez.inglic@elektronabava.si

Janez Inglič je zaposlen v Elektronabavi kot specialist za elektroinštalacijske materiale.