Démarreur progressif (limiteur de courant d'appel) pour charges CA et CC : 10 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Le courant d'appel/surtension de mise sous tension est le courant d'entrée instantané maximal consommé par un appareil électrique lors de sa première mise sous tension. Le courant d'appel est beaucoup plus élevé que le courant en régime permanent de la charge et c'est la source de nombreux problèmes tels que le fusible qui saute, une panne de charge, la réduction de la durée de vie de la charge, des étincelles aux contacts de l'interrupteur… etc. La figure ci-dessous montre le phénomène de courant d'appel capturé sur l'oscilloscope Siglent SDS1104X-E. La longue pointe est claire. Dans cet article, j'ai essayé de résoudre ce problème avec une solution simple, mais efficace. J'ai introduit deux circuits pour les charges AC et DC.

Fournitures

Article:

[1] Fiche technique DB107:

[2] Fiche technique BD139:

[3] Symbole schématique DB107 et empreinte PCB:

[4] Symbole schématique BD139 et empreinte PCB:

[5] Plugins CAO:

Étape 1: pic de courant d'appel capturé sur le SDS1104X-E DSO (mode à un seul coup)

AC Soft StarterLa Figure-1 montre le schéma de principe de l'appareil. P1 est utilisé pour connecter l'entrée 220V-AC et l'interrupteur ON/OFF au circuit. C1 est utilisé pour réduire la tension alternative. La valeur de C1 détermine également le taux de traitement du courant pour l'alimentation sans transformateur à utiliser par le reste du circuit. Dans cette application, 470nF était adéquat. R1 décharge le C1 pour éviter tout choc haute tension indésirable lorsque l'utilisateur déconnecte l'appareil du secteur. R2 est une résistance de 1W qui a été utilisée pour limiter le courant.

Étape 2: Figure 1, Schéma de principe du démarreur progressif AC

BR1 est un pont redresseur DB107-G [1] qui a été utilisé pour convertir la tension alternative en tension continue. C2 réduit l'ondulation et R3 décharge le C2 à l'arrêt. De plus, il fournit une charge minimale pour maintenir la tension redressée à un niveau raisonnable. R4 réduit la tension et limite le courant pour le reste du circuit. D1 est une diode Zener 15V et a été utilisée pour limiter la tension en dessous de 15V. C3, R5 et R6 construisent un réseau de minuterie pour le relais. Cela signifie qu'il fait un retard pour l'activation du relais. La valeur R6 est essentielle, elle ne doit pas être trop basse pour faire trop chuter la tension et elle ne doit pas être trop élevée pour réduire le temps de réponse du réseau. 1K a fourni un taux de décharge satisfaisant pour une vitesse de commutation ON/OFF relativement élevée. Avec mes expériences, ce réseau fournit suffisamment de délai et de temps de réponse, bien sûr, vous êtes libre de les modifier en fonction de vos applications.

Q1 est le transistor NPN BD139 [2] pour activer/désactiver le relais. D2 protège le Q1 des courants inverses de l'inducteur du relais. R7 est une résistance série 5W qui limite le courant d'appel de mise sous tension. Après un court délai, le relais court-circuite la résistance et la pleine puissance s'applique à la charge. La valeur du R7 a été fixée à 27R. Vous pouvez le modifier en fonction de votre charge ou de votre application.

Démarreur progressif DC La figure 2 montre le schéma du démarreur progressif DC. Il s'agit d'une version plus simple du démarreur progressif AC avec quelques modifications mineures.

Étape 3: Figure 2, Schéma de principe du démarreur progressif DC

P1 est utilisé pour connecter l'alimentation 12V et l'interrupteur ON/OFF à la carte. R2, R3 et C2 constituent le réseau de retard pour le relais. R4 est la résistance de limitation de courant. Tout comme le démarreur progressif AC, vous êtes libre de modifier le réseau de retard et les valeurs R4 pour votre charge ou application spécifique.

Schéma du PCB La figure 3 montre le schéma du PCB du démarreur progressif AC. Tous les packages de composants sont DIP. La planche est une seule couche et assez facile à construire.

Étape 4: Figure 3, disposition du circuit imprimé du démarreur progressif AC

La figure 4 montre la disposition du PCB du démarreur progressif CC. Comme ci-dessus, tous les packages de composants sont DIP et la carte est à une seule couche.

Étape 5: Figure 4, disposition du circuit imprimé du démarreur progressif DC

Pour les deux conceptions, j'ai utilisé les symboles schématiques et les empreintes de PCB de SamacSys. Plus précisément, pour les DB107 [3] et BD139 [4]. Ces bibliothèques sont gratuites et respectent les normes IPC industrielles. J'ai utilisé le logiciel de CAO Altium Designer, j'ai donc utilisé le plugin SamacSys Altium [5] (Figure 5).

Étape 6: Figure 5, plug-in SamacSys Altium et bibliothèques de composants utilisés

La figure 6 montre une vue 3D du démarreur progressif CA et la figure 7 montre une vue 3D du démarreur progressif CC.

Étape 7: Figure 6, 7: Vues 3D des démarreurs progressifs AC et DC

AssemblageLa figure 8 montre la carte de démarreur progressif AC assemblée et la figure 9 montre le démarreur progressif DC assemblé.

Étape 8: Figure 8, 9: Assemblé (premier prototype) du démarreur progressif CC et CA

Schéma de câblageLa figure 10 montre le schéma de câblage du démarreur progressif CA et la figure 11 montre le schéma de câblage du démarreur progressif CC.

Étape 9: Figure 10, 11: Schémas de câblage du démarreur progressif CA et CC

Nomenclature

Vous pouvez considérer la nomenclature dans l'image ci-dessous