Выбор автомата для светодиодных светильников

Обновлено: 06.05.2024

Важный параметр светодиодных светильников, о котором не все знают

Светодиодное освещение экономично и удобно в использовании. Светильники потребляют меньше электроэнергии, чем их предшественники — лампы накаливания и люминесцентные. Но всё ли так хорошо и просто на практике или есть какие-то подводные камни? Сегодня и предлагаю поговорить на эту тему.

В чём проблема и кто виноват

Проблема заключается в том, что при включении светодиодного освещения выбивает автомат.

С этой проблемой сталкиваются как в жилых помещениях, так и в офисах, магазинах и прочих местах, где установлено много светильников. Причём такое случается, даже если суммарная мощность светильников лежит в пределах нескольких сотен ватт.

Это связано с тем, что при включении LED-светильников кратковременно (до 500 мкс) протекает пусковой ток в 10…100 раз больше номинального. Он обусловлен особенностям источников питания для светодиодов — драйверов, во входных цепях которых устанавливают диодный мост и фильтрующий (сглаживающий) конденсатор. Скачек тока приводит к тому, что срабатывает электромагнитный расцепитель автоматического выключателя на этой линии.

Важно! Пусковые токи не у светодиодов, а у драйверов!

Немного схем и теории

Любые светодиодные приборы состоят из двух основных элементов: источника света (матрицы из светодиодов) и блока питания.

Светодиоды работают от постоянного тока, а в электросети у нас переменный, поэтому для работы светодиодов нужно преобразовать переменный ток в постоянный, а лучше ещё и стабилизировать его. Для преобразования и стабилизации тока используют специальные источники питания — драйверы.

В дешёвых светильниках вместо драйверов используют гасящий конденсатор (C1), который ограничивает ток до величины необходимой светодиодам (HL1-HL16). После конденсатора устанавливают выпрямитель (ZL1) и фильтр (C2) и получают постоянное по знаку и величине напряжение.

Схема светодиодного светильника с гасящим конденсатором Схема светодиодного светильника с гасящим конденсатором

Но в течение дня напряжение в электросети изменяется, иногда в широких пределах, и может быть как пониженным, так и повышенным. В этой схеме нет никакой стабилизации, ток на выходе изменяется в зависимости от нагрузки и от питающего напряжения, а при повышенном токе светодиоды быстро выходят из строя.

Драйвер — это импульсный источник питания, который в общем случае состоит из таких блоков:

Сетевой фильтр. Он нужен, чтобы не пропускать помехи в питающую сеть, возникающие в процессе работы инвертора. В дешёвых маломощных драйверах его зачастую нет.
Выпрямитель и сглаживающий фильтр. Преобразуют переменное напряжение из электросети в постоянное. На выходе фильтра постоянное напряжение равно амплитудному сетевому — примерно 320 В.
Инвертор. Преобразует постоянное напряжение опять в переменное напряжение или ток, но уже высокой частоты. Состоит из силового ключа, его обвязки и схемы управления. Силовой ключ управляет током в первичной обмотке трансформатора.
Импульсный трансформатор. Выполняет такую же функцию, как и сетевой железный трансформатор, но в качестве сердечника используется не железо, а феррит. Это позволяет ему работать на высокой частоте (десятки и сотни килогерц). С его помощью понижают или повышают сетевое напряжение до требуемой величины, а также обеспечивают гальваническую развязку с сетью.
Выходной выпрямитель с фильтром нужен, чтобы ещё раз преобразовать высокочастотное переменное напряжение в постоянное и сгладить его пульсации.

Пример функциональной схемы импульсного источника питания Пример функциональной схемы импульсного источника питания

Блок управления инвертором отслеживает выходное напряжение или ток и корректирует работу инвертора так, чтобы поддерживать их на нужном уровне, то есть стабилизирует выходные параметры. Помимо этого, он может выполнять функции защиты от перегрузки, короткого замыкания и других аварийных режимов, возникающих в работе источника питания.

На практике схема драйвера может отличаться, например, вместо трансформатора используют дроссели, а инвертор выполняют в виде одной детали со встроенным силовым ключом. Так как статья не об этом, предлагаю не углубляться в подробности схемотехники ИИП.

Пример схемы светодиодного драйвера Пример схемы светодиодного драйвера

И в драйвере, и в схеме с гасящим конденсатором ток сначала выпрямляется (1) диодным мостом, а затем сглаживается ёмкостным или другим фильтром (2).

Графики напряжения выпрямителя: 1 — на выходе диодного моста без фильтра; 2 — с фильтром Графики напряжения выпрямителя: 1 — на выходе диодного моста без фильтра; 2 — с фильтром

Разряженный конденсатор по свойствам похож на участок цепи с коротким замыканием, то есть у него очень низкое сопротивление и при подключении к сети потребляет очень большой ток, как и другие виды ёмкостной нагрузки. Отсюда и возникает пусковой ток драйверов и других ИИП.

Какие могут быть последствия

Мы уже сказали, что при групповом включении светильников могут выбивать автоматические выключатели. Например, светодиодные светильники общей мощностью 300 ватт могут запросто выключить автоматический выключатель B6, который должен выдерживать нагрузку до 1320 ватт, а пусковой ток при этом может доходить до сотни ампер, а иногда и выше.

Но если выбивающий автомат можно заменить на другой, с большим номиналом (насколько это позволяет сделать проводка), и менее чувствительной ВТХ, то вторая проблема принесёт больше неприятностей.

При включении большого тока контакты искрят. Из-за искрения контакты начинают подгорать, со временем переходное сопротивление увеличивается, и они начинают греться. В самых негативных сценариях развития этой проблемы контакты и вовсе прилипают друг к другу, проще говоря, свариваются.

Вы часто можете видеть подобное, когда включаете вилку импульсного блока питания, даже простой зарядки от смартфона в розетку, почти всегда из неё летят искры. Представьте, что то же самое происходит при каждом включении света внутри выключателя.

Если с обычными выключателями всё не так страшно, можно и заменить, то что делать с автоматикой, например, с распаянными на платах контроллеров реле? А ведь номинальный ток этих реле позволяет питать нагрузку в киловатт, а иногда и больше. Можно, конечно, установить дополнительный контактор или мощное реле. Но, скорее всего, его всё равно придётся периодически менять.

Хотя производители предупреждают. Таблица допустимой нагрузки импульсного реле от Евроавтоматики F&F. Хотя производители предупреждают. Таблица допустимой нагрузки импульсного реле от Евроавтоматики F&F.

Что говорят производители о величине и длительности пускового тока

А здесь начинается самое интересное для проектировщика и электрика. Известные производители светодиодных драйверов в технических характеристиках указывают величину и длительность пусковых токов. Кстати, в англоязычной среде они обозначаются как «inrush current ».

Ниже приведена подборка скриншотов из инструкций драйверов мощностью около 20 ватт (±5 ватт), разных производителей, выбранных случайным образом.

В паспорте драйвера Phillips CertaDrive 19W 200-350mA 54V DS 230V в первой таблице указываются основные характеристики устройства.

CertaDrive 19W 200-350mA 54V DS 230V CertaDrive 19W 200-350mA 54V DS 230V

Но это не всё, в конце документа отдельный лист отведён описанию пусковых токов, и в нём есть две таблицы. В первой указаны следующие параметры:

Пусковой ток в пике. У рассматриваемого драйвера 17,56А.
Длительность пускового тока. Под длительностью здесь понимается время от начала импульса до момента, когда величина тока снизилась в 2 раза от пиковой. У рассматриваемого драйвера 138,5 мкс, что равно 0,000139 секунды.
Количество драйверов на 1 автоматический выключатель B 16. Можно подключить до 108 этих драйверов на 1 автомат.

Может показаться, что проблемы как таковой и нет: «ну подключай себе 108 драйверов на одну линию, этого что мало что ли?». Но посмотрите внимательно на характеристики драйвера — номинальный ток 90 миллиампер, а пусковой – 17,56 ампер, разница в 217 раз!

Дальше идёт таблица подбора автоматов по количеству драйверу, не самая удобная, на мой взгляд.

В первой колонке указан тип ВТХ, во второй — номинальный ток, а в третьей — «относительное количество драйверов в цепи». Здесь количество указано не в штуках, а в процентах от 108 драйверов. То есть если у вас автомат 6А типа В, то вы можете поставить 40% драйверов от 108, то есть 108×40%=43,2 драйвера, округлять в меньшую сторону.

Но смущает, что при пусковом токе в 17 ампер можно подключить так много драйверов, возможно это опечатка или ошибка в паспорте. Поэтому давайте посмотрим ещё несколько. Например, ещё один от Phillips, модель CertaDrive 21W 0.5A 42V 230V.

Характеристики драйвера CertaDrive 21W 0.5A 42V 230V Характеристики драйвера CertaDrive 21W 0.5A 42V 230V

Структура паспорта у него аналогична, но вот значения пусковых токов и количества драйверов на 1 автомат уже интереснее. Такой же автомат (В16) может запитать уже 40 драйверов по 21 ватту. То есть номинальная мощность нагрузки будет всего 840 ватт, а ток около 3.6 ампер, и если подключить ещё несколько штук, то начнёт выбивать автомат на 16 ампер. Неплохая разница, согласны? Но на освещение часто ставят автоматы на 6-10А, в таблице ниже указано, что к автомату В6 можно подключить 40×40%= 16 драйверов — всего лишь 336 ватт и 1,4 ампера нагрузки.

И это очень любопытно, ведь пусковой ток заявлен всего 4 ампера, и длительность его в 2 раза меньше — всего 60 мкс, а драйверов можно подключить меньше, чем в предыдущем случае…

Возможно, кто-то скажет, что выбраны не «те» драйверы, и не «того» производителя. Давайте глянем на продукцию сильного конкурента в лице OSRAM. Посмотрим паспорт на OPTOTRONIC FIT D NFC FL мощностью 25 ватт. Пусковой ток у них до 16А, длительностью 240 мкс, при номинальном 0,18А. Здесь нет такой большой таблицы по подбору автоматов, указано только что к В16 можно подключить 36 драйверов, а к В10 — 22.

Следующим посмотрим драйвер Arlight ARJ -KE 68300A 20W , 300mA , PFC . Прямо в карточке товара на сайте указан пусковой ток 43А, при номинальном 0,3А (пусковой в 143 раза больше), данных о возможном количестве подключённых к одной линии драйверов нет.

Ну и наконец посмотрим, что нам покажет ещё один популярный бренд — Mean Well. У драйвера LPC-20-350 мощностью 20 ватт, при номинальном потребляемом токе 0,35А, пусковой составляет 70А, который через 220 мкс снижается до 50% от пикового. То есть пусковой ток в 200 раз больше номинального.

Последний драйвер отлично иллюстрирует проблему, к автомату на 16А с ВТХ типа В можно подключить всего 8 драйверов, а если изменить ВТХ на тип С, то до 14 драйверов. Теперь немного посчитаем:

1. Потребляемая драйвером мощность: 230×0,35=80,5 ватт.

2. Суммарная мощность при использовании АВ С16: 80,5×8= 644 ватта.

3. Суммарная мощность при использовании АВ С16: 80,5×14= 1127 ватт.

То есть к автомату, который выдерживает 3.6 кВт можно подключить драйверов на 600-1000 ватт, притом что суммарная мощность светодиодов, которые они запитают, будет 168 и 294 ватт (обратите внимание на верхнюю часть таблицы) для первого автомата В16 и С16 соответственно.

На этом предлагаю закончить обзор характеристик продукции, думаю, вы уже убедились, что проблема существует. Но если производитель всё указывает, то просто установи нормальный автомат, чего обсуждать?

В этом и есть основная проблема – большинство производителей готовых светильников со встроенными или внешними драйверами не указывают пусковые токи и их длительность, и уж тем более не предлагают таблиц с максимальным количеством светильников на 1 автомат. Это вызывает серьёзные проблемы у проектировщиков, ведь не зная реальных параметров нагрузки, пусковых токов нельзя корректно подобрать автоматический выключатель, а без него нельзя и посчитать кабельную линию.

Способы решения проблемы

Кто виноват мы разобрались (конденсаторы в драйверах), давайте теперь поговорим о том, что делать! Есть ряд решений проблем с LED-драйверами:

Повышение номинала автоматов.
Установка реле и контакторов.
Включение при переходе через ноль.
Задержка включения.
Решения по ограничению пусковых токов от радиолюбителей.
Модульные ограничители пусковых токов.

Номинал автоматического выключателя

Повысить номинал автомата можно только в тех случаях, когда кабельная линия была выбрана с запасом, например, на освещение проложили 1.5 мм², и поставили АВ на 6 ампер. Если это не так, то при повышении номинала нужно использовать кабель большего сечения, что особенно заметно, особенно если подключают десятки и сотни мощных светильников и их суммарный пусковой ток очень высок. А что делать, если кабель уже выбран и смонтирован? Поэтому такой вариант не всегда возможен.

Можно ли посчитать номинал автомата при известных пусковых токах? Теоретически да, но не всё так просто. Как известно, при подключении элементов в цепь параллельно их токи складываются. Но если посчитать очевидным образом общий пусковой ток, скажем 10 светильников, с драйверами из последнего примера, то получится:

Электромагнитный расцепитель автомата C 16 сработает при перегрузке в 5-10 раз от номинального тока:

По такой логике он должен сработать уже от двух (трёх) светильников. Но в инструкции производитель «разрешает» подключать к С16 до 14 светильников, чей суммарный пусковой ток будет равен 980А, как же так?

Всё дело в их длительности, по данным производителя пусковые токи протекают 220 мкс = 0,22 мс = 0,00022 с. При этом через указанное время ток составляет уже 50% от пикового. То есть указанные 70 ампер протекают в течение ещё меньшего периода времени, возможно, даже на порядок.

А как, вернее, когда сработает автомат? Согласно время-токовой характеристике при 10 кратной перегрузке он отключится не позже чем через 0,1 секунду (или 100 мс, или 100 000 мкс), при перегрузке примерно в 100 раз (1600А), он должен сработать через 5 мс (5000 мкс). А длительность пускового тока всего 220 мкс (в 20 раз короче).

Для правильного расчёта следует обратиться к журналу «Полупроводниковая светотехника» №2/2020, в котором опубликована статья «Электрические характеристики ОП со светодиодными источниками света при включении и требования к устройствам защиты сети электропитания».

Авторы этой статьи опираясь на материалы от компании ABB и другую нормативно-техническую документацию рассказали, как правильно учитывать пусковые токи и рассчитывать номиналы автоматов для светодиодного освещения. Особый интерес в ней вызывает график срабатывания автоматов ABB при импульсных токах, поэтому рекомендую ознакомиться с этой статьёй, которая, кстати, есть в свободном доступе на официальном сайте журнала.

Но если автоматический выключатель и кабель мы подобрали, что делать с выключателями и реле автоматики? Чтобы продлить их срок службы устанавливают дополнительно более мощные реле или контакторы. Но это также может полностью не решить проблему — пусковые токи как были, так и остались. Контакты как подгорали, так и будут это делать, возможно, медленнее.

Переход через ноль

Реально улучшит ситуацию использования реле, которые включают нагрузку при переходе питающего напряжения через ноль. Для проверки сказанного смоделируем цепь с выпрямителем и входной ёмкостью. Резистор сопротивлением 1 Ом будем использовать для измерения тока с помощью осциллографа. Так 1 вольт соответствует 1 амперу.

Правда и вымысел о пусковых токах светильников

Светодиодные светильники за последние пять лет превратились из экзотических устройств для сторонников экологического стиля жизни в предметы повседневного обихода. Поэтому не удивительно, что установка таких светильников все чаще осуществляется не инженерами экстра-класса в рамках проектов государственной важности, а в самых обычных офисах рядовыми электриками или вообще людьми, имеющими об электричестве только самые элементарные представления. И каким же бывает разочарование, когда при включении вроде бы «экономичных» светодиодных светильников срабатывает защитный автомат, выбранный, вроде бы, с соблюдением всех правил. Или возникает парадоксальная ситуация, когда при замене люминесцентных светильников на светодиодные срабатывает предохранитель, который ранее без проблем «держал» очень «прожорливые» приборы еще советского производства. Самое время разувериться в экономичности светодиодных светильников. Проблемы возникают потому, что не учитывается важнейший параметр любого светильника — значение пускового тока. Причем такой подход навязывают сами производители светильников, зачастую утверждающие, что у их продукции пусковых токов просто нет.

При включении электрического устройства, как правило, наблюдаются переходные процессы. Кроме этого, для запуска устройства может потребоваться большая мощность, чем в установившемся режиме. Из-за этого наблюдается такое явление как пусковой ток. Значение пускового тока равно максимальному значению входного тока при включении устройства. Пусковой ток выражается либо в абсолютных значениях, либо как кратность максимального значения входного тока к потребляемому току в установившемся режиме. Другим важным значением является длительность пускового тока — время при запуске, в течение которого входной ток устройства превышает потребляемый ток в установившемся режиме.

Наличие пускового тока характерно даже для такого «древнего» и простого источника света как лампа накаливания. Вольфрамовая нить в охлажденном состоянии имеет сопротивление в 10-15 раз меньше, чем в нагретом до температуры, когда она светится. Соответственно, пусковой ток лампы накаливания в 10-15 раз больше потребляемоготокавустановившемся режиме.

Вот, кстати, почему лампы накаливания (и похожи по принципу работы галогенные лампы) выходят из строя чаще всего при включении.

В разрядных источниках света при запуске энергия затрачивается на создание плазмы между электродами, то есть электрического разряда, дающего свечение. К таким источникам света относятся, например, натриевые, металлогалогенные и люминесцентные лампы. Данные по кратности пусковых токов и их продолжительности можно найти в таблице 1.

Таблица 1. Параметры запуска для традиционных источников света

Кратность пускового тока, не более

Длительность пускового тока, не более, с

Из таблицы видно, что лампы накаливания и галогенные лампы имеют наибольшую кратность пусковых токов. Но переходные процессы в них происходят быстрее. Время пуска разрядных ламп, особенно ДНаТ и МГЛ, гораздо больше, что вынуждает закладывать значительные запасы по току при расчете проводки.

Время-токовые характеристики защитных автоматов

Современные защитные автоматы обеспечивают размыкание цепи при наступлении хотя бы одного из двух событий — длительного превышения потребляемого тока I над номинальным значением I_н и коротком замыкании. В первом случае происходит инерционный процесс размыкания биметаллических контактов при нагреве. Размыкание происходит при действии тока 1,13 I_н более 1 часа или тока 1,45 I_н менее одного часа. Во втором случае мгновенно срабатывает электромагнит, размыкающий контакты. График зависимости времени срабатывания t_c от соотношения I/I_н называется время-токовой характеристикой.

Стандартные время-токовые характеристики защитных автоматов

Существующие время-токовые характеристики делятся на три основных группы: В, С и D. Классификация осуществляется по относительному значению тока I_кз, при котором происходит мгновенное срабатывание электромагнитного размыкания, то есть когда автомат обнаруживает короткое замыкание. Для группы В значение I_кз составляет от 3 до 5 I_н, для С — от 5 до 10 I_н и для D — от 10 до 20 I_н. Нижняя граница соответствует времени срабатывания 0,1 с, верхняя — 0,01 с. Применительно к системам освещения используются защитные автоматы с характеристиками В и С, устройства с характеристикой D применяются для защиты мощных электродвигателей, а также на вводе у крупных потребителей электроэнергии.

При проектировании электроустановок обязательным условием является надежная защита от короткого замыкания на концах проводов. Чем меньше сечение проводов, тем больше их сопротивление и, соответственно, меньше отношение I_кз / I_н. В то же время, чем меньше сечение проводов, тем они дешевле. Вот почему при проектировании систем освещения на традиционных источниках раньше, по умолчанию, всегда использовали автоматы с характеристикой В.

Есть ли пусковые токи у светодиодов?

По своему физическому принципу работы светодиод не имеет никаких пусковых токов — он начинает давать свет практически сразу после того, как на него подали электрический ток, без каких-либо переходных процессов. Данное обстоятельство позволяет некоторым производителям светодиодных светильников утверждать о том, что их продукция якобы тоже не имеет пусковых токов. На самом деле, это не всегда так.

Пусковые токи действительно не имеют светодиодные светильники, построенные по так называемой бездрайверной схеме [Л]. Но из-за большого уровня пульсаций светового потока область применения таких светильников ограничена.

Для защиты систем освещения на основе традиционных источников света по умолчанию использовались автоматы с характеристикой В

В светодиодных светильниках, питающихся от сети переменного тока и предназначенных для широкого применения, как правило, устанавливается конденсатор, сглаживающий пульсации. При включении светильника происходит заряд данного конденсатора, вызывающий резкое увеличение потребляемого тока. Именно таким образом понятие пусковых токов становится применимым и к светодиодным светильникам.

Расчеты показывают, что для определенных типов драйверов происходит срабатывание защитного автомата при простой замене люминесцентных светильников на светодиодные, даже если потребляемый ток в установившемся режиме после замены стал меньше. Эту проблему зачастую можно решить заменой автомата с характеристикой В на автомат с характеристикой С.

Это же можно отнести и к светодиодным лампам-ретрофитам, питающимся от сети переменного тока (за исключением самых простых бездрайверных моделей). В том случае, если в светильнике используется драйвер в виде отдельного модуля, кратность пускового тока и время действия пускового тока определяются именно этим узлом. Пусковые характеристики для некоторых драйверов от ведущих производителей приведены в таблице 2.

Таблица 2. Пусковые характеристики некоторых моделей драйверов с входным напряжением 230 В переменного тока

Номинальный потребляемый ток при полной нагрузке, А

Кратность пускового тока

Рекомендуемый производителем номинальный ток автомата на один драйвер*, А

Для характеристики В

Для характеристики С

Для характеристики В

Для характеристики С

Mean Well LPC-35-1050

Mean Well ELN-30-12

Osram Optotronic Fit 50/220

Osram Optotronic Element LD 30/220

Philips Xitanium Constant Current Xtreme

* Равен отношению рекомендуемого номинального тока защитного автомата для группы параллельно соединенных драйверов (светильников) к рекомендуемому количеству драйверов (светильников) в группе.

Из таблицы видно, что кратность пусковых токов у светодиодных светильников с драйверами превосходит традиционные светильники на один-два порядка!

Кратность пусковых токов драйверов светодиодных светильников составляет несколько сотен из-за наличия сглаживающих конденсаторов

К тому же, длительность пускового тока для светодиодных драйверов принято определять на уровне 50% от максимального значения. Это значение, как правило, лежит в пределах 100-500 мкс. Тем не менее, столь короткий импульс способен вызвать срабатывания электромагнитного размыкателя, но рассчитать его действие не так просто, как для пусковых токов традиционных источников света.

Автор предлагает ввести для оценки драйвера следующий коэффициент:

где I_нд — номинальный ток защитного автомата в пересчете на один драйвер, I_п — потребляемый ток драйвера в установившемся режиме при полной нагрузке.

Чем меньше К, тем меньше вероятность возникновения ситуации с ложным срабатыванием защитного автомата. Коэффициент К всегда больше I, он зависит от характеристики автомата. Для защитных автоматов с характеристикой В коэффициент К выше или равен коэффициенту для характеристики С.

А теперь выясним откуда возникает ситуация с «выбиванием пробок» при замене, например, люминесцентных светильников на более экономичные светодиодные. Предположим, что мы решаем задачу замены старых люминесцентных светильников типа ЛПО 4x18 на современные. У нас есть люминесцентный светильник с потребляемым током в установившемся режиме I_л. Проектировщики учли кратность пускового тока 1,5, тот факт, что длительность пускового тока в реальных условиях может достигать десятки секунд (например, лампа разгорается не с первого раза) и взяли дополнительно коэффициент запаса 1,25. Тогда номинальный ток защитного автомата составит

При замене люминесцентных светильников на светодиодные с тем же световым потоком энергопотребление уменьшается примерно в 2 раза. Значит, потребляемый ток нового светильника I_с = 0,5 I_л, а номинальный ток защитного автомата I_нс = 0,5 К I_л.

Используем светильник с драйвером средней ценовой категории Mean Well LPC-35-1050. Для него при характеристике В имеем К = 5,7.

Это означает срабатывание защитного автомата.

Для автомата с характеристикой С имеем К = 3,3, тогда

Ложного срабатывания защитного автомата при пуске не произойдет.

То есть проблему с «выбиванием пробок» можно решить, заменив автомат с характеристикой В на автомат с характеристикой С и тем же номинальным током. Но при этом следует убедиться, что после замены автомата будут соблюдаться нормы по току короткого замыкания для имеющихся проводов. Конкретная методика расчета выходит за рамки данной статьи, ее можно найти в справочных пособиях для электриков.

Ведущие производители светильников обычно предоставляют информацию о рекомендуемых типах защитных автоматах и максимальном количестве устройств, подключаемых к одному автомату. При отсутствии такой информации следует узнать модель драйвера, используемого в светильнике, и найти рекомендации на сайте производителя драйвера.

При невозможности замены автомата с характеристикой В на автомат с характеристикой С и частично переложить провода, чтобы выполнить рекомендации производителя драйвера (светильника) по максимальному числу устройств, подключенных к одному автомату.

Выбор защитного автомата

В идеале производитель сам должен указать в документации на светильник рекомендуемый тип защитного автомата и максимальное количество светильников, которые можно подключить к нему параллельно. В реальности так бывает не всегда, мало того, как уже отмечалось, производители зачастую скрывают сам факт наличия каких-либо пусковых токов у светильника. Можно запросить у производителя модель драйвера и узнать данные на сайте производителя данного узла. Производители драйверов все чаще публикуют эту информацию на своих сайтах.

Производитель может предложить на выбор использовать совместно с его драйвером автоматы с характеристиками как В, так и С. Если проект требует подключения максимального количества светильников к одному защитному автомату (например, есть сложности с прокладкой проводов или нет места для установки лишних автоматов), то предпочтение следует отдать характеристике С. Но тогда, как уже отмечалось, придется обеспечить дополнительный запас по толщине проводов.

Наличие рекомендаций производителя светильника или драйвера по защитным автоматам является важным преимуществом

Если для светодиодного светильника не даны рекомендации по выбору и нет возможности получить информацию о модели драйвера, приходится фактически «играть в рулетку» с непредсказуемым результатом. Но существуют всевозможные эмпирические правила, например, не подключать к одному автомату более 8 светодиодных светильников, использовать автоматы с характеристикой С вместо характеристики В и т.п. Данные меры позволяют обеспечить надежную работу системы освещения ценой введения избыточных технологических запасов. Вот почему доступность рекомендаций производителя драйвера или светильника по использованию защитных автоматов является дополнительным конкурентным преимуществом.

Борьба с высокими пусковыми токами

Постоянно обсуждаемая в специализированных интернет-форумах тема срабатывания защитных автоматов при замене светильников с традиционными источниками света на светодиодные уже привлекла внимание производители электроники. За рубежом на рынке появились всевозможные устройства, способные, по утверждению их производителей, ограничить пусковые токи. Обычно принцип работы таких устройств сводится к тому, что на время пуска последовательно со светильником включается резистор, который уменьшает пусковой ток. В результате сглаживающий конденсатор в драйвере заряжается медленнее и время пуска увеличивается, но это практически незаметно для пользователей. Недостатком является то, что такие ограничители тока совместимы далеко не со всеми драйверами.

Другой способ, который, по мнению автора статьи, является более перспективным — использование драйверов с небольшой задержкой пуска, время которой в партии различается от экземпляра к экземпляру. Время задержки для каждого драйвера при их производстве устанавливается случайным образом, либо по определенной закономерности. В результате одновременный пуск двух и более драйверов маловероятен или вообще исключается. Добавление такой функции незначительно увеличивает стоимость драйвера, но за счет экономии на монтажных работах прибавка в цене многократно окупается.

Литература

Алексей ВАСИЛЬЕВ

Источник: Материал размещен в журнале «Электротехнический рынок», № 2 (74) Март-Апрель 2017

Нужно ли учитывать пусковые токи светодиодных светильников?

9 сентября 2017 k-igor

Сегодня очень интересная тема про пусковые токи светодиодных светильников. Недавно я был удивлен, когда узнал, что у светодиодных светильников очень большие пусковые токи и я решил в этом вопросе разобраться чуть глубже, ну и конечно же, поделиться с вами.

Далеко не каждый производитель в каталоге указывает пусковые токи на светильники.

В каталоге светильника SLICK.PRS ECO LED 45 5000K указан пусковой ток 35 А.

Мощность светильника при этом указана 42 Вт.

Недавно на моем канале youtube было видео, где я на примере рассказал, как бы я выполнил рабочее освещение. Я надеялся, что у меня спросят, а как же пусковые токи, автомат С6 разве не сработает? Почему-то на это никто не обратил внимание.

Дело в том, что сейчас я вам попытаюсь доказать, что на пусковые токи светодиодных светильников в большинстве случаев можно не обращать внимание.

При выборе автоматического выключателя важно знать не только рабочий ток, но и пусковой ток. Но, даже если вам известен пусковой ток, это не значит, что можно правильно выбрать защитный аппарат. Очень важное значение имеет длительность пускового тока.

Поскольку, в каталоге я не нашел длительность пускового тока, то задал вопрос производителю.

В этот же день я получил ответ:

Пусковой ток светильника SLICK.PRS ECO LED 45 5000K составляет 35А в течении 3 мкс.

Рекомендуемый тип автоматического выключателя: C. На 16A автомат допускается подключать до 50 устройств.

Как видим, пусковой ток данного светильника составляет всего 3 мкс. На мой взгляд, длительность пускового тока всех светильников будет примерно такая.

Давайте займемся математикой и обоснуем все на цифрах.

Расчетный ток одного светильника: 0,2 А.

Расчетный ток 50 светильников: 0,2*50=10 А.

Пусковой ток одного светильника: 35 А.

Пусковой ток 50 светильников: 50*35=1750 А.

Выберем автоматический выключатель с характеристикой С16.

Отношение пускового тока к номинальному току автоматического выключателя: 1750/16=110.

Давайте определим, какая должна быть длительность данного пускового тока, чтобы сработал электромагнитный расцепитель автоматического выключателя С16.

Округлять буду в большую сторону, задавая таким образом задел прочности нашего расчета.

Время-токовая характеристика автоматического выключателя

По графику можно сказать, что пусковой ток должен иметь длительность приблизительно 0,005 с или 5 мс. А это в 100 раз больше (если считать 5 мкс), чем длительность пускового тока нашего светодиодного светильника.

А теперь давайте, проверим, сработает ли автомат, если запас по току будет всего 20%.

Исходные данные: 40 светильников.

Расчетный ток одного светильника: 0,2 А.

Расчетный ток 40 светильников: 0,2*40=8 А.

Пусковой ток одного светильника: 35А.

Пусковой ток 40 светильников: 35*40=1400 А.

Выберем автоматический выключатель с характеристикой С10.

Отношение пускового тока к номинальному току автоматического выключателя: 1400/10=140.

К этому варианту в принципе применим тот же график: пусковой ток должен составлять 0,005 с, чтобы автомат сработал.

Вывод: при выборе светодиодных светильников, пусковые токи практически не влияют на выбор номинального тока автоматического выключателя, если характеристика автоматического выключателя «С», а запас по току составляет не менее 20%. Я же советую запас автоматического выключателя для светодиодных светильников предусматривать 20-40%.

По светильникам, думаю, еще будут статья либо видео на youtube, где расскажу о некоторых особенностях и нюансах, о которых нужно знать при выборе светильников.

Советую почитать:

Удельное сопротивление меди и алюминия для расчетов Определение потерь мощности и электроэнергии в линии и в трансформаторе Программа для расчета потери мощности и электроэнергии Расчет объема монтажной пены для герметизации труб с кабелем Рубрика: Про расчет Метки: пусковой ток Вы можете пролистать до конца и оставить комментарий. Уведомления сейчас отключены.

Производитель светильников выдал Вам не всю информацию. В светильниках МГК "Световые технологии" установлены источники питания (драйвер) DEUS, в спецификации которых кроме "пусковых" фигурируют еще "стартовые" длительностью 1,5 с. Пройдите на сайт DEUS.

Загляните так же в новый каталог ABB, там привели (в предыдущих версиях каталога отсутствовал) график срабатывания АВ при импульсных токах.

Денис все правильно сказал, если углубляться в этот вопрос, то нужно смотреть datasheet на драйвер установки, и, в большинстве случаев, там так же присутствует рекомендация по количеству подключаемых светильников в 1 группу.

В спецификации указано время старта <1,5с и пусковые токи 35А/3мкс, но отсутствует форма тока, которую необходимо отобразить на общей логарифмической сетке рядом с характеристикой (время-токовой зоной) срабатывания АВ, чтобы убедиться в селективности кривых "1 драйвер & АВ". Однако, и этого не достаточно, нужны кривые "драйверЫ & АВ", где драйверЫ — максимальное количество драйверов для конкретного АВ. Но, к сожалению, даже формы тока пуска/старта и выхода в установившейся режим для конкретного (а не какого-то абстрактного или аналога) драйвера у МГК "Световые технологии" и DEUS получить не удалось даже по официальному запросу.

Извлечение из СП 256.1325800.2016:

10.3 К групповым линиям рабочего освещения лестничных клеток, поэтажных коридоров,

холлов, вестибюлей, технических этажей, подполий и чердаков разрешается присоединять на

— до 60 ламп накаливания мощностью до 60 Вт;

— до 75 люминесцентных или светодиодных ламп мощностью до 40 Вт;

— до 100 люминесцентных или светодиодных ламп мощностью 20 Вт и менее.

Прим.: светодиодных ламп — читай источников питания (драйверов).

Пункты 10.3 СП 256.1325800.2016, 9.3 СП 31-110-2003, 6.2.10 ПУЭ. Во всех случаях оперируют мощностью групповой линии рабочего освещения безотносительно номинала автомата и сечения кабеля: 3 и 2 кВт на фазу для ламп мощностью до 40 и 20 Вт соответственно. Принцип нормирования не очевиден. Понятно, что номинал автоматического выключателя и сечение кабеля определяется по расчётному току и коэффициенту мощности (и прочие аспекты: коэфф. спроса, пусковые токи, гармоники, потери напряжения и др.). Чем руководствовались при определении максимального количества светильников на фазу? Почему пункты не распространяется на офисные помещения?

За ранее спасибо за ответ!

Я на этот пункт редко обращаю внимание. Это больше актуально для больших торговых залов. Скорее всего как раз пусковыми токами это все определяется. Некоторые вообще чуть ли не на каждое помещение делают отдельную группу. Я бы ввел негласное правило: не более 2 кВт на фазу в сетях внутреннего освещения (10А расчетный ток и автомат на 16А).

Я считаю, если пусковой ток критичен при выборе автоматического выключателя, то производитель его должен указывать в каталоге, не только номинал, но и длительность. Какое значение "стартового" тока? Если до 5In, то ничего страшного.

Не понял один момент: в начале статьи два раза говорится, что пусковой ток светильника — 35А. А затем Вы считаете пусковой ток как 0,2*35=7 А. Что это за расчет и какой всё-таки пусковой ток в итоге — 35А или 7А?

Как защитить сети наружного освещения?

7 февраля 2020 k-igor

При проектировании сетей наружного освещения со светодиодными светильниками у нас могут возникнуть проблемы с защитой данных сетей от токов короткого замыкания, при этом защитный аппарат не должен срабатывать при пусковых токах светодиодных светильников.

У меня на блоге имеется статья, где я рассказываю, что пусковые токи светодиодных светильников можно не учитывать. Но, это больше относится к проектированию внутреннего освещения, т.к. там в основном происходит раздельное включение освещения по помещениям и мощности групп освещения обычно не превышают 2-х кВт.

С наружным освещением не так все просто. Я имею ввиду протяженные группы освещения. Например, освещение дорог. С освещением прилегающих территорий у меня проблем никогда не было, а освещение дорог мне еще не приходилось проектировать. Но, я представляю, что это такое =)

Какие сложности при выборе защитных аппаратов в сетях наружного освещения?

Длина линии очень большая. Следовательно, чтобы повысить ток КЗ, приходится завышать сечение линии. Очень сильно завышать сечение – нерационально.
Используются светодиодные светильники, которые имеют большие пусковые токи, хоть и длительность их небольшая, но как показывает практика, могут срабатывать автоматические выключатели при включении линии.
Проектировщик закладывает в проект одни светильники, а могут купить совсем другие и пусковые токи могут быть другие.
Большое количество светильников, включаемых одновременно.
Мощность светодиодных светильников порядка 100-150 Вт.

Есть такое правило, что номинальный ток защитного аппарата должен выбираться по расчетному току, при этом линия не должна отключаться при пусковых токах.

Чтобы автомат не сработал при пусковых токах приходится завышать номинальный ток (ток расцепителя) автомата либо вместо характеристики «С» применять «D».

При этом не стоит забывать про токи КЗ. Защитный аппарат должен отключить ток КЗ в конце линии за время не более 5 сек.

Токи короткого замыкания очень быстро посчитать с помощью моей программы.

У нас может возникнуть такая ситуация, что выбрав автомат по условию пусковых токов, он не защитит линию при КЗ.

Как быть в такой ситуации? На днях ко мне в гости заезжал производитель электротехнических изделий, о котором я уже писал ранее, и рассказал, что в одной из проектных организаций их изделия применяют для защиты сетей наружного освещения. Поэтому по горячим следам и решил написать эту статью =)

Выбираем защитный аппарат, который не срабатывает при пусковых токах. Можно взять даже с характеристикой «D».

При этом мне сказали, что они используют однофазные автоматы в трехфазной линии. Я с этим не согласен и считаю, что это нарушение нормативных документов. Может в наружном освещении это допускается?

ТКП 45-4.04-326-2018 (Системы электрооборудования жилых и общественных зданий:

7.1.2 Однофазные групповые линии следует выполнять трехпроводными, двухфазные — четырехпроводными, трехфазные — пятипроводными с отдельными нулевыми рабочими (N) и нулевыми защитными (РЕ) проводниками. При этом в двух- и трехфазных групповых линиях запрещается использовать предохранители и однополюсные автоматические выключатели.

СП 256.1325800.2016 (Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа):

10.1 Групповые линии освещения могут быть одно- , двух- и трехфазными в зависимости от их протяженности и числа присоединенных светильников. При этом в двух- и трехфазных групповых линиях запрещается применение предохранителей и однополюсных автоматических выключателей.

Для защиты линии от КЗ можно применить такое изделие, как УНЗ либо другой аналог. Я о нем уже рассказывал.

Защита сети наружного освещения

УНЗ связываем с независимым расцепителем и задача решена. Может быть даже получится управлять контактором, нужно разбираться…

Хотелось бы все это разобрать на конкретном примере, поэтому если вы сейчас проектируете что-то подобное, то с удовольствием помогу вам подобрать автомат для вашей линии наружного освещения.

Читайте также: