ICL-16系列與斷路器的介紹及選用方式

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文: 吳振源 /工程部
willard@meanwell.com

開關式電源供應器由於輸入端會設計大電容(Bulk Capacitor),作為橋式整流濾波用,藉以降低輸出端2倍頻的漣波;所以當開機瞬間,電容等同短路,故會產生很大的湧浪電流。為了控制湧浪電流的大小,通常開關式電源供應器會設計抑制電路,大多會使用負溫度係數熱敏電阻(NTC)來抑制;但熱敏電阻會有損耗,進而影響效率。為了整體效益考量,熱敏電阻值也不能太大,只需將湧浪電流控制在適當的範圍。但這樣的作法,有些使用者還是無法接受,故ICL-16系列就應運而生。
 
ICL-16系列 ,16A AC湧浪電流抑制器

ICL-16系列是一款16A的湧浪電流限制器,可用於降低電容性負載所產生的高湧浪電流,防止斷路器誤動作。同時ICL-16使得在同一交流線路上可以安裝多台電源,如此可降低系統斷路器的使用顆數,藉以降低整體設備成本。
 
ICL-16的線路方塊圖如圖一所示,是由三個方塊所組成,方塊一是水泥電阻R,這排除了負溫度係數熱敏電阻會因溫度上升降低阻值的問題。方塊二是繼電器,其作用是將水泥電阻短路,減少損耗。至於繼電器什麼時候要短路,就是由方塊三控制電路來決定。

圖一 ICL-16線路方塊圖

此機型依照安裝方式的不同,有軌道安裝的導軌型ICL-16R,如圖二所示。以及接線端子安裝的長條型ICL-16L,如圖三所示。其詳細的規格可參考官網的規格書。其應用配接圖可參考圖四所示。

  
 圖二 ICL-16R 圖三 ICL-16L
 
    
 

      
圖四 應用配接圖


如何計算ICL-16可連接電源供應器的台數
 
首先說明ICL-16要如何計算可連接電源的台數,主要是根據規格書中交流連續額定電流與最大允許電容負載來計算。在計算之前,必須先知道電源的輸入大電容容值與交流電流大小,若是選擇明緯的電源,這兩個參數都可以從明緯的官網取得。以下舉ICL-16R搭配SDR-120-24為例,你可以透過一步一步的流程來計算ICL-16R於230VAC下可以接幾台SDR-120-24。

步驟一:

根據以下ICL-16R規格書得知其交流連續額定電流為16A,最大允許電容負載為2500μF。
 


步驟二:

根據以下明緯官網SDR-120規格書得知於230VAC下,滿載輸入交流電流為0.7A。
根據ICL-16R交流連續額定電流16A與SDR-120-24滿載輸入交流電流0.7A,可依以下公式概算ICL-16R可以接22台SDR-120-24。
16A/0.7A=22.8… →無條件捨去取22

 

步驟三:

根據以下明緯官網SDR-120-24測試報告中環測測試數據得知輸入大電容容值為100μF。
 

 
根據ICL-16R最大允許電容負載2500F與SDR-120-24輸入大電容容值100μF,可依以下公式概算ICL-16R可以接25台SDR-120-24。
2500μF/100μF=25台

步驟四:

最後由步驟二與步驟三分別計算的台數取最少的台數,並乘上0.9的係數,就可以決定ICL-16R可以接19台SDR-120-24。
22*0.9=19.8… →無條件捨去取19


步驟五:

實際裝機驗證台數。

斷路器的一般規格介紹以及選用的方式

(一) 簡介
路器(Circuit Breaker,簡稱CB),又稱遮斷器,是一種過電流保護之裝置,可用於室內配線之總開關與分電流控制開關,也可有效保護電器的重要零件,主要用作短路保護以及防止嚴重超載,如:工業機器上的馬達負載保護也會指定使用斷路器做為保護裝置之一。
 
(二) 種類     
常見斷路器為無熔絲斷路器(日本稱NFB,歐美人稱MCB),依跳脫電流特性曲線可分為4類,A、B、C、D型跳脫特性曲線。A型跳脫電流為(2~3)*In,適用於保護半導體電子線路,有小功率電源變壓器的測量線路,或線路長且短路電流小的系統。B型跳脫電流為(3~5)*In,適用於住戶配電系統,家用電器的保護和人身安全保護。C型跳脫電流為(5~10)*In,適用於保護配電線路,以及具有較高接通電流的照明線路。D型跳脫電流為(10~20)*In,適用於保護具有很高衝擊電流的設備,如變壓器電磁閥等。

搭配明緯的電源供應器,建議至少應使用C型或D型的斷路器。(In:額定電流)

 
(三) 規格   
以下針對斷路器上幾個常標示的重要規格來做介紹:
  1. 額定電壓:斷路器可以使用的額定輸入電壓,如AC 240V、120V。
  2. 極數:可以同時接通、斷開m條線路就是m極;斷路器有1、2、3、4極區分,以P表示,如2P就是2極。一般3、4極用於三相線路。
  3. 額定電流(以AT表示):可承載並使機構跳脫之電流容量。
  4. 框架容量(以AF表示):斷路器的框架容量即表示此斷路器能承受的電流。
  5. 額定極限短路啟斷容量(以Icu表示):指規定條件下的啟斷容量,如380V-30kA;按規定的試驗程序之後,不考慮斷路器繼續承載額定電流,如225A。
  6. 額定使用短路啟斷容量(以Ics表示):指規定條件下的啟斷容量,如380V-15kA;按規定的試驗程序之後,須考慮斷路器繼續承載額定電流,如225A。以上規格若有標示不全者,那此斷路器就不合法規所規定。

(四) 選用方式   
選擇斷路器時,必須遵循以下幾個原則:
  1. 斷路器的額定電流必須大於總負載電流;通常會以實際總負載電流乘上1.25倍的係數。
  2. 負載若為電容性,會有瞬間短路大電流(Inrush Current),由於時間非常短暫,因此只需要考量Ics大於瞬間短路大電流即可。範例:若使用士林電機斷路器BHA32C16,規格如下,額定電壓為AC 380V,額定電流為16A,Ics為380V-6kA,C型斷路器(跳脫電流為5*In);今使用明緯HLP-80H系列的LED電源供應器(230VAC的輸入電流為0.425A,230VAC的Inrush Current為70A),請問最多可以並接幾台?
解答:
  1. 16/1.25=12.8;12.8/0.425=30(台)
  2. 70*30=2100A<6kA

經由上面的計算,我們可以得知最多可以接30台。實際安裝30台確實也不會有跳脫現象。若是沒有乘1.25倍的係數,則應該可以接37台,但實際安裝36台,斷路器就會跳脫了。另外上述的數據是在常溫25℃下的參數,若是環溫更高的話,則必須參考廠商的溫度補正曲線圖來修正(降低)額定電流。


(五) 結論   

並接多台明緯電源供應器時,應慎選合適的斷路器,以避免一開機斷路器即跳脫保護;若實在並接太多台而無法挑選合適的單一斷路器,此時應考量使用多個斷路器分路保護。
上述斷路器的計算方式是屬於大眾化的方式;另外一種方式是還要考慮湧浪電流大小與T50,並搭配斷路器的K係數來計算。但由於K係數不是每家廠商都能提供,故這裡就不多著墨。合以上所說,開關式電源供應器有湧浪電流是無可避免的,若其規格無法滿足系統需求,可以另外選用ICL-16來抑制湧浪電流的大小,同時也可以降低系統前端斷路器的使用顆數,來達到整系統最佳性價比的設計。