1 / 44

Vyššie harmonické prúdu a napätia

Definícia: sínusové priebehy U a I, ktorých frekvencia je celočíselným násobkom základnej frekvencie, na ktorú bola sieť navrhnutá Napr.: 3. H – 150 Hz, 5. H – 250 Hz, 7. H – 350 Hz, 11.H – 550 Hz 13.H – 650 Hz. Vyššie harmonické prúdu a napätia. TRACON EURÓPA 2012.

gerek
Download Presentation

Vyššie harmonické prúdu a napätia

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Definícia:sínusové priebehy U a I, ktorých frekvencia je celočíselným násobkom základnej frekvencie, na ktorú bola sieť navrhnutáNapr.:3. H – 150 Hz, 5. H – 250 Hz,7. H – 350 Hz,11.H – 550 Hz13.H – 650 Hz Vyššie harmonické prúdu a napätia

  2. TRACON EURÓPA 2012

  3. Vyššie harmonické prúdu a napätia

  4. Vyššie harmonické prúdu a napätia • Zariadenia s lineárnymi V-A charakteristikami lineárny zdroj napätia• Zariadenia s nelineárnymi V-A charakteristikami spínaný zdroj napätia

  5. Fourierova analýza Periodické neharmonické priebehy sa dajú vyjadriť pomocou harmonických priebehov Fourierovým rozkladom

  6. Zdroje vyšších harmonických • Elektronicky spínané zdroje Počítačové siete• Jednofázové usmerňovače• Trojfázové usmerňovače• Jednosmerné a striedavé pohony• Oblúková pec• Kompaktné žiarivky s elektronickým predradníkom• Transformátory• Softštartéry, frekvenčné meniče• HDO

  7. Zdroje vyšších harmonických – spínané zdroje • 3., 5., 7., 9., 11. a 13. harmonická

  8. Zdroje vyšších harmonických – 1- a 3-fázové usmerňovače 3-fázový usmerňovač 1-fázový usmerňovač

  9. Zdroje vyšších harmonických – riadené striedavé pohony Menovité otáčky 42% menovitých otáčok

  10. Kompaktné žiarivky selektronickým predradníkom • THDi = 180%, Frekvenčné spektrum obdobné ako pri elektronicky spínaných zdrojoch

  11. M: FUJI, 24 W, 92 mA, cos  = 0,95, THD = 0,25 % Č: OSRAM, 15 W Z: POLARIS, 11 W M: Ief =150 mA Č : Ief =130 mA Z : Ief = 70 mA Kompaktné žiarivky s el. predradníkom

  12. Účinky vyšších harmonických na elektrické zariadenia • Nesprávna činnosť regulačných zariadení a ochrán• Chybná funkcia HDO a iných systémov• Prídavné straty na kondenzátoroch a rotačných strojoch, ich prehrievanie• Prídavný hluk motorov a iných zariadení• Telefónne interferencie• Prídavné činné straty• Zhoršenie tepelného režimu, prehrievanie spotrebičov

  13. Preťaženie neutrálneho „N“-vodiča • Symetrická sieť + nedeformovaný prúd = nulový prúd neutrálnym vodičom• Prierez neutrálneho vodiča menší (rovnaký)• Nesymetria, deformovaný priebeh prúdu – prúd N vodičom• Reálne merania prúdu – 150 až 210 % fázového vodiča

  14. Preťaženie neutrálneho „N“-vodiča • Projekt – nepredpokladá prítomnosť prúdu v neutrálnom vodiči• Prierez neutrálneho vodiča menší (rovnaký)• Oteplenie neutrálneho vodiča• V praxi preťaženie kábla až 60 %

  15. Potlačenie vyplyvu vyšších harmonických • Zníženie prúdov vyšších harmonických generovaných spotrebičmi• Inštalovanie filtrov na odsávanie resp. blokovanie harmonických• Presun frekvenčnej odozvy systému použitím filtrov, kondenzátorov a tlmiviek• Pasívny filter - kombinácia kondenzátorov a tlmiviek: znížená impedancia pre danú harmonickú, 1 filter potláča len 1 harmonickú• Aktívny filter – generuje prúdy vyšších harmonických v protifáze, filtruje vyselektované harmonické na želanú úroveň

  16. Harmonické prúdu – STNEN 61000-3-2, 2006. EMC, Časť 3: Medze. Diel 2: Medze pre emisie harmonických prúdu spotrebičov pre domácnosť, ktoré majú vstupný fázový prúd  16 A • Spotrebiče a zariadenia sú zaraďované do tried: • Trieda A: • všetky zariadenia, ktoré nespadajú • do iných tried, • Trieda B: • prenosné náradie, • Trieda C: • svietidlá vrátane stmievačov, • Trieda D: • zariadenia s príkonom menším ako • 600 W (zariadenia s usmerňovačom a kondenzátorom na vstupe). Medze harmonických prúdu pre zar. triedy A

  17. Digitálny analyzátor siete • Meranie prúdu, napätia, frekvencie, účinníka • Meranie výkonov: činného, kapacitného • a induktívneho jalového, zdanlivého výkonu • Meranie energie (kWh, kVArh_ind, kVArh_cap) • Meranie vyšších harmonických VTHD, ITHD, • V3-13, I3-13 • 2 ks programovateľných prep. kontaktov • pre alarm • Prístroj vykonáva • harmonickú analýzu • fázových napätí • a prúdov

  18. Regulátory jalového výkonu • Zabezpečenie žiadanej hodnoty cos fí: (0,8-1) ind./kap. • Veličiny typu T.R.M.S., algoritmus na báze mikroprocesora • Rýchly riadiaci zásah pre zabezpečenie minimálnej doby • dosiahnutia žiadanej hodnoty cos fí • Testovací režim pripojených kondenzátorových batérií • Typy s meraním v 1 fáze – pre symetrickú sieť s 3~fáz. spotrebičmi • Typy s meraním v 3 fázach – pre nesymetrickú sieť aj s 1~fáz. zar. • Viacúrovňový systém alarmov, zabudovaný analyzátor siete • Vysoká spoľahlivosť • Ekonomicko-efektívne • použitie, s minimalizáciou • dopredného ako aj spätného • jalového výkonu

  19. Novinka! 13A-ový menovitý prúd je normalizovaný! •Nová hodnota menovitého prúdu medzi 10 A a 16 A• Menovitý prúd 13 A pre pohyblivé a pevné zásuvky, predlžovacie prívody – IEC 60884-1• Prierez prívodu pre 13A: 1mm2• Prierez prívodu pre 16A: 1mm2 do 2m, inak 1,5mm2• Nevypínací prúd 16 A-ového ističa je: 18,08 A• Vypínací prúd 13 A-ového ističa je: 18,85 A, je len o niečo viac ako 18,08 A, čo spôsobuje neisté vypnutie 16A-ovým ističom.• istič 16 A vypína pri prúde najmenej 23,2 A.

  20. Ciele projektovania elektrických inštalácií z hľadiska bezpečnosti: • Zabezpečiť ochranu elektrických zariadení a vedení • Zabezpečiť ochranu osôb a používateľov EZ Projekty elektrických inštalácií – 3 typy ochrán: 2. Preťaženie, skratové prúdy 3. Ochrana používateľov EZ 1. Ochrana pred bleskom a prepätím I. Konferencia elektrotechnikov južného Slovenska 2010 Zvodiče prepätia Tavné poistky, ističe Prúdové chrániče

  21. Riziká hroziace pri používaní a obsluhe EZ pre používateľa Kostra, kovový kryt zariadenia, základná doska, rám svietidla, vodovodné, plynové potrubie, zárubne dverí, atď. – neživé časti EZ 1. 4. 2. I. Konferencia elektrotechnikov južného Slovenska 2010 3. Najčastejšie poruchové stavy:

  22. Účinky elektrickej energie na ľudský organizmus • Jednosmerný prúd: elektrolýza krvi • Striedavý prúd: fibrilácia srdca, svalové kŕče Účinky sa diferencujú podľa: času trvania prechodu prúdu ľudským organizmom veľkosti prechádzajúceho prúdu • AC-1 Obyč. žiadne účinky • AC-2 Obyč. bez trv. následkov • AC-3 Svalové kŕče pravde- • podobné, poruchy dých. • (pri pôsobení >0.2s) • AC-4 Možnosť vzniku popá- • lenín, zástavy srdca a • dýchania. Fibrilácia srdca: • 4.1: pravdepod. do 5% • 4.2: pravdepod. ~50% • 4.3: pravdepod. >50% Čas (ms) I. Konferencia elektrotechnikov južného Slovenska 2010 Graf prúd-čas Prúd (mA)

  23. Účinky elektrickej energie na ľudský organizmus • Graf prúd čas je sumarizáciou štúdií: • - Freiberger, Kouwenhoven, Koppen, prof. Biegelmeier Štúdia vykonané na: - psoch, ovciach, ľudských zajatcoch počas 2. sv. vojny Maximálny dovolený čas pôsobenia elektrického prúdu na ľudský organizmus ZT Celková impedancia tela ZP1, ZP2 Impedancia kože Zi Vnútorná impedancia tela

  24. Prúdové chrániče Zo štúdií zistený prah „znesiteľnosti“ dotykového napätia a prúdu prechádzajúceho organizmom: ~50 V, ~30 mA, ~200 ms Prúdový chránič je elektrické zariadenie zabezpečujúce elektrický obvod tak, aby došlo k rýchlemu odpojeniu obvodu v prípade, že dochádza k úniku (aj relatívne malej) časti elektrického prúdu mimo chránený obvod (tzv. chybový alebo poruchový prúd). Citlivosťa reakčná doba prúdových chráničov je navrhnutá tak, aby k odpojeniu obvodu došlo už pri takej veľkosti prúdovej asymetrie (5-30 mA) a v takom krátkom čase (25-40 ms), aby následky priameho dotyku neboli pre zdravého človeka nebezpečné. I. Konferencia elektrotechnikov južného Slovenska 2010

  25. Prúdové chrániče Dvojpólový (1-fázový) prúdový chránič porovnáva veľkosť prúdu, tečúceho fázovým vodičom s veľkosťou prúdu, tečúceho neutrálnym. Pokiaľ sú veľkosti prúdov zhodné (vektorový súčet ich okamžitých hodnôt je nulový), obvod zostáva pripojený. Pri náraste prúdovej asymetrie (rozdielu veľkostí prúdov) nad určitú hodnotu, charakteristickú pre daný chránič (tzv. citlivosť chrániča), dôjde k rýchlemu odpojeniu oboch pólov chráneného obvodu. 4-pólový (3-fázový) prúdový chránič obdobne kontroluje vektorový súčet všetkých štyroch pracovných vodičov (L1,L2,L3 ako aj N).

  26. Využitie prúdových chráničov ochrana pred priamym a nepriamym dotykom ochrana pred požiarom Súčasne platné technické normy vyžadujú použitie prúdových chráničov v novobudovaných rozvodoch. Staršie rozvody je však tiež veľmi vhodné doplniť prúdovými chráničmi, najmä tie vetvy rozvodov, ktoré vedú do priestorov so zvýšeným rizikom úrazu elektrickým prúdom (vlhké prostredie, sociálne zariadenia, kúpelne a pod.). Počet smrteľných úrazov v kalendárnom roku Použitie prúdových chráničov výrazne znižuje riziko vážneho úrazu elektrickým prúdom.

  27. Princíp činnosti prúdových chráničov Princíp činnosti 2-pólového prúdového chrániča: Napájacie vodiče (L: fázový, N: neutrálny) sú vedené stredom feritového jadra (3). V normálnom prevádzkovom režime je vektorový súčet okam- žitých hodnôt prúdov nulový a na sekundárnom vinutí (2)transformátora sa neindukuje žiadne napätie. V prípade rozdielnej veľkosti prúdov, tečúcich fázovým a neutrálnym vodičom sa na sekundárnom vinutí transformátora indukuje napätie, úmerné veľkosti rozdielu (prúdovej asymetrie). Toto diferenciálne napätie sa pomocnou elektronikou zosilňuje, porovnáva s nominál- nou hodnotou a po jej prekročení elektromagnet (1) rozpojí oba napájacie vodiče. Súčasťou chrániča je aj testovacie tlačidlo (4), uzatvá- rajúce obvod s rezistorom, vytvárajúcim umelý poruchový prúd pre overenie funkčnosti chrániča.

  28. Charakteristické veličiny PCH Počet pólov 2-pólové chrániče (1 fázový + 1 neutrálny vodič) 4-pólové chrániče (3 fázové + 1 neutrálny vodič) Menovité napätie Menovité napätie (Un [V]) rozvodu, pre ktorý je dimenzovaný prúdový chránič (typicky 230 V pre 2p resp. 400 V pre 4p chránič). • Citlivosť • je vyjadrená ako menovitý reziduálny prúd alebo menovitý rozdielový • prúd (IΔn [mA]). Určuje veľkosť chybového prúdu, pri ktorej musí • dôjsť k vypnutiu chrániča. Chrániče sa (podľa IEC 60755) delia do • 3 tried podľa citlivosti: • vysoká citlivosť (HS high sensitivity): 6 - 10 - 30 mA (ochrana pred priamym dotykom) • stredná citlivosť (MS medium sensitivity): 100 - 300 - 500 - 1000 mA (ochrana pred požiarom) • nízka citlivosť (LS low sensitivity): 3 - 10 - 30 A (ochrana zariadení)

  29. Charakteristické veličiny PCH Druh chybového prúdu IEC 60755 definuje 3 typy prúdových chráničov podľa charakteristiky chybového prúdu: Typ AC: vypnutie je zaručené pre: striedavý chybový prúd s harmonickým priebehom Typ A: vypnutie je zaručené pre: striedavý chybový prúd s harmonickým priebehom jednosmerný pulzujúci prúd (napr. obv. s usmerňovačom) jednosmerný pulzujúci prúd superponovaný na sínusový striedavý prúd Typ B: vypnutie zaručené pre: podmienky ako pri type A, rozšírené o ďalšie druhy prúdu Vypínacia schopnosť Vypínacia schopnosť (Icn [kA]) charakterizuje maximálny krátkodobý skratový prúd, ktorý dokáže chránič spoľahlivo rozpojiť (predradená poistka)

  30. Charakteristické veličiny PCH • Čas vypnutia • G (z angl. General use): prúdové chrániče s okamžitým vypnutím •  maximálny vypínací čas: 200 ms pre 1x IΔn 150 ms pre 2x IΔn 40 ms pre 5x IΔn • S (z angl. Selective) alebo • T (z angl. Time delayed): • prúdové chrániče s onesko- • reným vypnutím • minimálny vypínací čas: 130 ms pre 1x IΔn 60 ms pre 2x IΔn 50 ms pre 5x IΔn maximálny vypínací čas: 500 ms pre 1x IΔn 200 ms pre 2x IΔn • 150 ms pre 5x IΔn

  31. Praktické používanie PCH Prúdové chrániče 30 mA ochrana osôb pred nebezpečným dotykovým napätím vo vnútorných inštaláciách Prirodezný unikajúci prúd elektrických zariadení: - Vykurovacie špirály, vyhrievacie telesá – niekoľko mA Zvýšenie prirodzeného unikajúceho prúdu elektrických zariadení: - Vonkajšie, vlhké prostredie, dlhotrvajúci intenzívny dážď, nepriaznivé vplyvy ~30-40 mA Prúdové chrániče 100 mA ochrana osôb pred nebezpečným dotykovým napätím vo vonkajších inštaláciách Prúdové chrániče 300 mA protipožiarna ochrana - starnutím izolácie káblov a vodičov el. inštalácií ako aj izolačného stavu EZ dochádza ku vzniku plazivým prúdom spôsobujúcim povrchové oteplenie, čo môže viesť aj k požiaru.

  32. Praktické používanie PCH Nelineárne efekty v elektrických sieťach – vyššie harmonické • Najčastejšie zdroje vyšších harmonických: • Softštartéry, frekvenčné meniče • Spínané zdroje (počítačové siete, laboratóriá) • Elektronické predradníky • Kompaktné žiarivky Pri výskyte vyšších harmonických PCH typu AC nevypí- najú pri menovitom rozdiel. prúde IΔn, ale pri vyšších hodnotách – magnetický obvod diferenciálneho trans- formátora prechádza do saturácie riešenie: PCH typu A

  33. Praktické používanie PCH • Zapojenie PCH pri 3-fázovej záťaži zapojenej do  • Z výstupnej strany PCH chrániča nevedieme vodič N do motora. • Všeobecne: • Symetrická záťaž: prúd tečúci cez vodič N je nulový • Nesymetrická záťaž: cez vodič N tečie nenulový prúd Zapojenie PCH v sieti IT V sieti IT neexistuje vodič N. Prívodnú svorku N prúdového chrániča premostíme rezistorom R z niektorej prívodnej fázy L1/L2/L3. Odpor rezistora R sa riadi odporúčaniami výrobcov prúd. chráničov. „Pohyblivý“ PCH v prevedení zásuvkového adaptéra Používanie v sieťach TNC, TNS, TNC-S. Pripojenie iba max. 1 elektrického zariadenia.

  34. Praktické používanie PCH Prúdové chrániče a zvodiče prepätia V prípade výskytu prepätia (hlavne LEMP) zvodový prúd tečúci do zeme môžu prúdové chrániče vyhodnotiť ako rozdielový prúd a spôsobiť nežiaduce odopnutie elektrického zariadenia.

  35. Praktické používanie PCH PCH s nadprúdovou ochranou Funkcia prúdového chrániča rozšírená o nad- Prúdovú ochranu, vypínacie charakteristiky typu „B“ a „C“ • Poskytujú ochranu pred dotykom neživých častí, pred náhodným dotykom živých častí elektrických zariadení (chráničová časť). • Poskytujú ochranu elektrických zariadení voči nadprúdom a skratom (ističová časť). • Ich hlavnou výhodou je ušetrenie miesta v bytových rozvodniciach – združujú vlastnosti jedného ističa a jedného prúdového chrániča.

  36. Meranie a testovanie PCH Laboratórium TRACON ELECTRIC Technické normy: Prúdové chrániče STN EN 61008-1 Prúdové chrániče s nadprúdovou ochranou STN EN 61009-1 Merací prístroj: Multifunkčný testovací prístroj EUROTEST XE Meranie prúdových chráničov, impedancie vypínacej slučky, izolačného stavu, ročne kalibrovaný

  37. Inteligentný PCH s funkciou automatického znovuzapnutia Okrem funkcií klasického prúdového chrániča slúžia naviac aj na opätovné zapnutie elek- trického zariadenia vypnutého prúdového chráničom po zaniknutí poruchového stavu, ktorý vyvolal odpojenie elektrického zaria- denia. Znovuzapnutie realizuje inteligentný ovládací mechanizmus prístrojov. Ak poruchový stav je len okamihový (napr. krátkodobé zvýšenie rozdielového prúdu prúdového chrániča v dôsledku atmosférického javu), zastavenie pripojeného zariadenia je nežiaduce a môže mať za následok veľké ekonomické straty. Prístroje sa preto výhodne používajú v telekomunikačnej technike, pri riadení dopravy, vo výrobných a technologických procesoch, atď.

  38. Inteligentný PCH s funkciou automatického znovuzapnutia Pohon sa aktivuje prepnutím posuvného prepínača do polohy ON. Je možné nastavenie počtu pokusov o znovuzapnutie (1,2,4,6,8) a doby oneskorenia medzi jednotlivými pokusmi (10,30,60,120,180 s). Celkový počet vypnutí (vrátane vypnutia tlačidlom Test a ručného vypnutia) sa zobrazuje na displeji. Ak ani po nastavenom počte znovuzapnutí pohon nie schopný opätovne zapnúť prúdový chránič (pravdepodobne naďalej trvá poruchový stav), ostáva vo vypnutom stave. Pred údržbou posuvný prepínač je nutné prepnúť do polohy OFF pred vypnutím chrániča, v opačnom prípade dôjde k jeho opätovnému zapnutiu.

  39. Inteligentný PCH s funkciou automatického znovuzapnutia • Inteligentné PCH obsahujú 1 ks prepínací • kontakt, ktorý umožňuje diaľkovú signalizáciu • zapnutého/vypnutého stavu prúdového chrániča. • Pomocný kontakt a ovládacie vstupy • Tlačidlom medzi 6 a 5 je možné diaľkové zapínanie, medzi 6 a 4 je • možné diaľkové vypínanie prúdového chrániča. Pri diaľkovom ovládaní • zapínanie a vypínanie prúdového chrániča realizuje motorový pohon, • obsluha nemusí byť prítomná. • Nastavovacie prvky • Nastavenie počtu pokusov (1,2,4,6,8) o znovuzapnutie PCH • Nastavenie doby oneskorenia (10,30,60,120,180 s) medzi jednot- • livými pokusmi o znovuzapnutie PCH. • Počítadlo vypnutí PCH • Priebežne počíta a zobrazuje celkový počet vypnutí prúdového chrániča • bez ohľadu na to, či došlo k diaľkovému alebo manuálnemu vypnutiu. • Počítadlo je možné vynulovať stlačením tlačidla „Reset”.

  40. Inteligentný PCH s funkciou automatického znovuzapnutia

  41. Prúdové chrániče Záver Používanie prúdových chráničov vo veľkej miere prispeje k zvýšeniu bezpečnosti elektrických inštalácií ako aj obsluhovateľov elektrických spotrebičov a zariadení. Finančné prostriedky vynaložené na zakúpenie a montáž sa mnoho- násobne navrátia, kedy pri neoprávnenom vypnutí za dlhšie trvajúcej neprítomnosti obsluhy prístroj obnoví ovládacie napätie elektrických zariadení a „zachráni“ tým výsledný produkt daného technologic- kého procesu. I. Konferencia elektrotechnikov južného Slovenska 2010

  42. Ďakujem za pozornosť a dobrú chuť! www.traconelectric.com

More Related