Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 10/2018 vyšlo tiskem 26. 9. 2018. V elektronické verzi na webu ihned. 

Téma: Elektroenergetika; OZE; Baterie a akumulátory; E-mobilita

Hlavní článek
Smart Cities (4. část – 1. díl)

Číslo 5/2018 vyšlo tiskem 17. 9. 2018. V elektronické verzi na webu ihned.

Osvětlení interiérů
Výběr svítidla podle konceptu interiéru
Unikátní kniha o interiérech právě v prodeji
Pozvánka na seminář Interiéry 2018 – výjimečná akce již posedmé

Aktuality
Pan profesor Jiří Habel odešel – vzpomínky zůstanou

Aktuality

ČOI začala kontrolovat dobíjecí stanice pro elektromobily Automobily s elektrickým pohonem jsou v České republice stále populárnější. Výrobci…

„Světelný buben“ může změnit automobilový průmysl, architekturu i počítačové hry Tým vedený docentem Vlastimilem Havranem z katedry počítačové grafiky a interakce Fakulty…

FOR ARCH představil novinky ve stavebnictví a konfrontoval Programové prohlášení vlády Proběhl mezinárodní stavební veletrh FOR ARCH 2018, kdy se na ploše zhruba 40 000 metrů…

VUT na strojírenském veletrhu představí kolaborativního robota i továrnu budoucnosti Celkem osmnáct exponátů ze tří různých fakult představí letos Vysoké učení technické na…

Více aktualit

Ochrana před bleskem a přepětím pro měniče frekvence

19.11.2017 | Ing. Jiří Kutáč | Dehn + Söhne | www.dehn.cz

Úvod
Podle normy ČSN EN 62305-2 ed. 2 [1] jsou pro citlivá elektrická a elektronická zařízení důležitá tato rizika (poruchy vnitřních systémů):

Rc – riziko, které vzniká při přímém úderu blesku do budovy,
RM – riziko, které vzniká vlivem elektromagnetického pole při úderu blesku v blízkosti stavby,
RW – riziko, které vzniká při přímém úderu blesku do připojených vedení,
RZ – riziko, které vzniká vlivem elektromagnetického pole při úderu blesku v blízkosti připojených vedení.

Z praxe jsou známy případy, kdy po úderu do budovy byly zničeny citlivé elektronické součásti měniče frekvence nejen v důsledku přímého úderu blesku, ale také působením elektromagnetického pole.


Obr. 1. Stíněný přívod motoru vyhovující podmínkám EMC [2]

Hlavní příčiny škod:
– chybějící stínění kabelů (obr. 1),
– nevyrovnání potenciálů,
– chybějící přepěťové ochrany SPD typu 1, 2 a 3,
– eliminace velkých instalačních smyček, které jsou dány vzájemnou polohou instalace sítě nn a slaboproudou instalací,
– různé hodnoty zemních odporů uzemňovacích soustav, např. měniče a motoru.

Koncepce ochrany před přepětím

Měnič frekvence se v principu skládá z usměrňovače, meziobvodu, střídače a řídicí elektroniky. Na vstupu měniče je jednofázové nebo sdružené třífázové střídavé napětí přeměněno na pulzující stejnosměrné napětí a přivedeno do meziobvodu, fungujícího jako úložiště energie. Kondenzátory ve stejnosměrném meziobvodu a síťové LC filtry zapojené proti kostře (ochrannému vodiči PE) mohou vyvolat problémy s předřazenými proudovými chrániči RCD (Residual Current protective Device). Tyto problémy bývají často mylně spojovány s instalovanými svodiči přepětí. Ve skutečnosti však vznikají krátkodobými poruchovými proudy měniče. Tyto proudové impulzy postačují k tomu, aby vybavil citlivý proudový chránič. Pomůže zde rázově odolný proudový chránič, který má při jmenovitém vybavovacím poruchovém proudu IΔn = 30 mA rázovou odolnost od 3 kA (8/20 μs) výše.

Střídač poskytuje na výstupu pulzující napětí řízené řídicí elektronikou. Čím vyšší je vzorkovací frekvence pro pulzní šířkovou modulaci, tím bližší je výstupní napětí tvaru sinusovky. S každým pulzem je však na výstupu superponována napěťová špička, která může v závislosti na typu měniče dosahovat i více než 1 200 V. Čím lepší je aproximace sinusové křivky, tím lepší je i chod a řízení motoru. To ovšem znamená, že také napěťové špičky na výstupu měniče jsou častější.

Pro výběr správného svodiče přepětí je třeba zohlednit maximální trvalé napětí UC. To udává maximální přípustné provozní napětí, na které smí být přepěťová ochrana připojena. Kvůli napěťovým špičkám vznikajícím při provozu měniče frekvence musí být použity svodiče s příslušně vyšším UC. Tím se zamezí tomu, aby kvůli normálnímu provoznímu stavu a s ním spojeným napěťovým špičkám docházelo k umělému stárnutí vyvolanému zvýšeným oteplováním svodičů. Oteplování svodičů vede k předčasnému ukončení jejich životnosti a tím k odpojení svodičů přepětí od zařízení, jež mají chránit.

Vysoká frekvence pulzů na výstupu měniče vytváří rušivé elektromagnetické pole. Pro to, aby nebyly rušeny ostatní systémy, je nezbytné stínění výstupního vedení. Stínění přívodů k motoru je zapotřebí uzemnit na obou koncích, tzn. jak u měniče, tak i u motoru. Je při tom třeba dbát na velkou styčnou plochu kontaktů stínění. To vyplývá z požadavků elektromagnetické kompatibility (EMC). Je zde výhodné použít kontaktní pružinovou objímku (obr. 1). Pomocí mřížové zemnicí soustavy, tzn. propojením zemniče měniče frekvence se zemničem motoru, se redukují potenciálové rozdíly mezi jednotlivými částmi zařízení a tím i vyrovnávací proudy tekoucí stíněním kabelu.


Obr. 2. Měnič frekvence s pohony v zóně ochrany před bleskem LPZ 0A, popř. LPZ 1 [2]

Při integraci měniče frekvence do systému automatizace budovy je nezbytné všechna signálová a komunikační rozhraní osadit přepěťovými ochranami, aby se tak zamezilo výpadkům systému způsobeným přepětím. Na obr. 2 je znázorněn příklad realizace tohoto opatření pro regulační rozhraní 4 až 20 mA.

Shrnutí

Hlavní zásady koncepce ochrany před přepětím pro měniče frekvence:
– stanovit všechny možné zdroje rušení,
– využít opatření k omezení přepětí,
– snížit účinky bleskových proudů v budově,
– zajistit vyrovnání potenciálů uvnitř objektu,
– určit všechny trasy proniknutí přepětí do elektrických a elektronických systémů,
– návrh přepěťových ochran nesmí mít vliv na provoz elektrických zařízení,
– zpracovat technicko-ekonomický návrh koncepce přepěťových ochran.

Literatura:
[1] ČSN EN 62305-2 ed. 2:2013 Ochrana před bleskem – Část 2: Řízení rizika.
[2] Lightning protection guide. 3rd updated Edition, DS702/E/2014.


Vyšlo v časopise Elektro č. 11/2017 na straně 38. 
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.