Ketika peralatan industri dihidupkan, arus impuls (disebut arus lonjakan) yang jauh lebih tinggi daripada arus kerja normal akan dihasilkan. Tergantung pada jenis peralatannya, lonjakan start-up ini mungkin 10 hingga 30 kali lipat dari arus kondisi tunak. Arus lonjakan ekstrim ini dihasilkan secara instan, menyebabkan tekanan listrik dan mekanik yang sangat besar.
Jika tidak dikontrol dengan benar, lonjakan arus dapat menyebabkan pemutus arus terputus, sekring putus, kerusakan pada komponen sensitif, dan bahkan menurunkan kinerja konektor dan pasokan daya. Oleh karena itu, mengembangkan strategi manajemen lonjakan arus yang efektif sangat penting untuk pengoperasian sistem industri yang andal dan aman.
Salah satu cara untuk mengelola lonjakan arus startup adalah dengan menghubungkan pembatas arus lonjakan (ICL) secara seri pada input daya perangkat. Dalam berbagai jenis ICL, termistor koefisien suhu negatif (NTC) banyak digunakan karena desainnya yang sederhana dan kemudahan integrasi. Termistor NTC adalah resistor yang peka terhadap suhu yang nilai resistansinya menurun seiring dengan meningkatnya suhu.
Gambar 1: Termistor NTC ERT-J0EG103FA Komponen Elektronik Panasonic, resistansi nominal 10 k Ω pada 25 ° C, toleransi resistansi ± 1%. Sumber gambar: Komponen Elektronik Panasonic)
Ketika peralatan listrik industri dimatikan, resistansi elemen NTC relatif tinggi. Elemen NTC dirangkai seri dengan beban. Resistansi keadaan dingin yang tinggi ini dapat memperlambat arus impuls awal saat startup, yang setara dengan buffer arus.
Ketika mengalir melalui termistor dengan arus masuk terbatas, termistor dipanaskan oleh efek termal resistif. Ketika termistor dipanaskan, nilai resistansinya akan turun tajam, jauh lebih kecil daripada nilai resistansi dingin. Dalam waktu yang sangat singkat, termistor bertransisi ke keadaan resistansi rendah. Pada saat ini, kapasitor masukan terisi penuh dan dapat mengalir melalui arus operasi normal.
NTC sepenuhnya keluar dari kondisi perlindungan setelah peristiwa lonjakan arus, yang mendekati kondisi hubung singkat selama operasi kondisi stabil. Misalnya, NTC dengan resistansi dingin 10 Ohm mungkin turun di bawah 0,5 Ohm setelah pemanasan yang cukup. Hal ini memastikan bahwa peralatan industri beroperasi pada tegangan hampir penuh dalam kondisi stabil sambil meminimalkan kehilangan energi termistor itu sendiri.
Pertimbangan desain saat menerapkan pembatas NTC
Untuk memastikan pengoperasian yang andal dan efisien, beberapa parameter desain harus dipertimbangkan ketika menerapkan pembatas lonjakan berbasis NTC.
Nilai resistensi keadaan dingin
Resistansi keadaan dingin (R25) adalah resistansi pengenal pada 25 ° C dan digunakan untuk menentukan impedansi awal ketika arus masuk dibatasi. Berdasarkan arus lonjakan maksimum dan tegangan suplai, resistansi minimum yang diperlukan dapat diperkirakan. Insinyur akan menggunakan hukum Ohm untuk menghitung hambatan ini: R=Vpeak/Imax (lonjakan). Misalnya, dalam sistem fase tunggal 230 VAC (tegangan puncak sekitar puncak 325 V), resistansi keadaan dingin sebesar 325/20 ≈ 16 Ω diperlukan untuk membatasi arus masuk hingga puncak 20 A.
Produsen seperti TDK Electronics, VisAmetherm, dan Amphenol Advanced Sensors menyediakan produk NTC dengan nilai standar seperti 2 Ω, 5 Ω, 10 Ω, 22 Ω, 47 Ω pada 25 ° C. Pemilihan ketahanan keadaan dingin yang sesuai sangat penting karena R25 yang lebih tinggi memberikan penekanan lonjakan yang lebih baik. Namun, nilai yang terlalu tinggi dapat membatasi arus pengisian, meningkatkan waktu mulai, dan mengakibatkan penurunan tegangan awal yang berlebihan.