Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Jak rychle nalézt zdroj rušení, poklesů a výpadků napětí na vedení

číslo 10/2003

Inovace, technologie, projekty

Kolísání napětí

Napětí rozvodů nízkého napětí s pracovní frekvencí 50 Hz je definováno 230 V/400 V +6 %/–10 %. V praxi však tato jmenovitá hodnota napětí kolísá vlivem různých příčin. Toto kolísání lze rozdělit na následující skupiny. Na rychlé a pomalé změny napětí, které mohou být náhodné nebo pravidelné.

Následkem těchto poklesů může být obyčejné „blikání“ žárovek až zničení velmi nákladných zařízení a strojů. Poruchám napájení v bezpečnostně citlivých oblastech je třeba i částečně předcházet. Příkladem mohou být jednotky intenzivní péče, operační sály, centrály záchranné služby, požární výtahy, ale také řídicí sály ve výrobě. Počítačové systémy jsou částečně citlivé na rychlé změny napětí. Zde napětí monitorující systém v napájecím zdroji počítače může zareagovat a resetovat celý systém.

Podpětí, tedy velmi snížené napětí například až na úroveň 50, kdy je vlákno žárovky ještě viditelně žhavé, může způsobit škody za desítky milionů. Tyto poklesy napětí, které občas nastávají, jsou velmi nebezpečné především pro asynchronní motory. Zastaví je a vedou k jejich tepelnému přetížení.

Opakem tohoto jevu je přepětí tedy velmi zvýšené napětí, které může být způsobeno například odpojeným neutrálním vodičem. Neutrální strana rozvodu nn nemá v tomto případě definován referenční potenciál. Fázové napětí jej volně určuje samo v závislosti na velikosti zátěže. Výsledkem může být fázové napětí 400 V v zásuvce uživatele, které zničí připojené spotřebiče.

Přechodné jevy se velmi často objevují jako napěťové špičky. Mohou být často velké až několik tisíc voltů. To pak může vést k napěťovému průrazu připojených zařízení. Častým a každodenním případem přechodných jevů je proces zapínání. Dalším příkladem může být činnost pojistek či jističů na vedení nn. Pojistka svým působením omezí proud v daném obvodu, současně však způsobí napěťovou špičku.

Flicker se viditelně projevuje, jak plyne z jeho anglického názvu, „blikáním„ světel. Lidské oko je částečně citlivé na rychlost změny světelné intenzity s frekvencí 5 až 30 Hz. Obecně tyto změny intenzity během jedné nebo více period představují nebezpečí pro mnohá zařízení, například výrobních zařízení a jejich řídicích a regulačních systémů.

Měření a zjištění směru poruch

Pro to, abychom mohli eliminovat výše popsané poruchy, je třeba zjistit směr jejich šíření a umístění zdroje. Podíváme-li se na obr. 1, který představuje záznam dlouhodobých fluktuací napětí, můžeme si všimnout několika ostrých poklesů napětí. Tento obrázek zatím neumožňuje jakoukoliv představu o směru poruchy. K tomu je třeba zachytit na druhý záznam další vlivy.

Obr. 1. Obr. 2. Obr. 3.

K zjištění směru např. flickeru nebo poklesů napětí můžeme velmi jednoduše použít přístroj Fluke 43B. Toto měření se pokusíme popsat na příkladu.

V jednom poschodí budovy se objevuje flicker. Pro řešení tohoto problému můžeme postupovat následujícím způsobem:

Napěťové svorky přístroje Fluke 43B připojíme na přívodní svorkovnici patrového rozváděče. Nyní postupně připojujeme proudové kleště připojené na proudový vstup Fluke 43B na odchozí obvody rozváděče (jednotlivé zásuvkové, světelné, motorové atd. obvody) a na každém provedeme krátký záznam příslušného průběhu proudu a současně s tím i záznam napětí na přívodu do rozváděče.

Tab. 1.

Typ poruchy Rychlost změny Příčina
výpadek sítě vysoká zkrat obvodu, přerušení kabelu, vybavení ochrany, vypnutí vypínače
pokles napětí nízká regulační proces na vedení, pokles napětí vlivem zvětšení zátěže
pokles napětí vysoká pokles napětí vlivem zvětšení zátěže
podpětí nízká velký pokles napětí (kolem 50 %) vlivem přetížení nebo poškození vedení nebo transformátoru
zvýšení napětí vysoká regulační proces na vedení, zvýšení napětí vlivem zmenšení zátěže
zvýšení napětí vysoká zvýšení napětí vlivem zmenšení zátěže
přepětí vysoká nebo nízká, delší trvání velké zvětšení napětí (např. na 400 V na vedení 230 V) z důvodu poškození
přechodový jev velmi rychlá, < 1 polovina periody proces spínání, zkrat, frekvenční měniče
flicker rychlá, s pravidelnou nebo náhodnou frekvencí změny zátěže od mnoha zákazníků, těžké stroje, kopírky, svářečky atd.

Jestliže je trend (směr poklesu nebo nárůstu) u proudu i napětí (obr. 2), shodná porucha pochází ze strany přívodu do rozváděče. Je tedy v nadřazeném rozvodu (napěťové poklesy vyvolávají proudové poklesy a naopak). Nyní je třeba hledat zdroj rušení v nadřazeném rozvodu, tzn. v rozvodu napájejícím jednotlivé patrové rozváděče.

Jestliže je trend změny proudu a napětí opačný (obr. 3), nárůst proudu vyvolává pokles napětí a naopak a porucha se nachází na straně odběru – spotřebičů připojených na daný vývod. Dále opakujeme stejná měření na jednotlivých připojeních spotřebičů. Na tomto jednoduchém třístupňovém rozvodu je pak možné velmi rychle najít místo či odběr, které způsobují flicker.

Bude-li se například na výstupu rozváděče na zásuvkovém obvodu vyskytovat nesouhlas trendu napětí a proudu, znamená to, že je rušení na některé zásuvce. Jestliže nyní provedeme měření na všech zásuvkách a zjistíme na některé (či spotřebiči) opačný trend proudu a napětí, znamená to, že rušení vzniká ve spotřebiči. Pokud zjistíme shodný trend, je zdrojem rušení nadřazené vedení mezi zásuvkou a rozváděčem. Může to být uvolněný spoj v zásuvce či rozváděči a podobně.

Je-li křivka zobrazující průběh napětí či proud velmi „hrbolatá“, je ke zjištění trendu možné použít kurzor přístroje. Kurzor lze použít také pro zjištění impedance vedení. Vypočteme podíl mezi změnou U a I.

Obr. 4.

Kromě rychlého a snadného zjišťování rušení a poruch na síti lze Fluke 43B použít i k dlouhodobým záznamům. Jestliže je přístroj připojen k PC a doba záznamu je neomezená, můžete například provést samostatný záznam dlouhý až 16 dní.

Další možností dlouhodobých záznamů je použití Fluke VR101S – multifunkčního záznamníku událostí. VR101S poskytuje úplnou možnost zachycování poklesů a výpadků napětí ve tvaru síťového adaptéru.

VR101S zaznamená až 4 000 událostí, jako jsou pokles napětí, výpadek, vzrůst napětí, přepětí nebo frekvence. Není monitorováno jen fázové napětí, ale i napětí mezi N a PE. Po nastavení prahových hodnot přístroj jednoduše zasunete do zásuvky. Po uplynutí požadované doby přenesete naměřené údaje do PC pomocí infračerveného rozhraní do dodávaného programu k jejich vyhodnocení (obr. 4).

V tomto malém přístroji je nové to, že může zaznamenat směr šíření přechodného jevu. Systém je velmi ekonomický. Použijeme dvě jednotky VR101S. Jednu umístíme na stranu napájení (přívodní část rozvodu), druhou na stranu spotřebičů. Nastane-li přechodný jev, můžete v programu navzájem porovnat jeho průběh v obou místech.

Obr. 5.

Přístroj Fluke 43B (obr. 5), jehož použití bylo výše popsáno na příkladu, je určen k analýze kvality elektrické sítě. Umožňuje měřit nejen proudy, napětí a výkony (vše jako skutečnou efektivní hodnotu), ale provádí i harmonickou analýzu všech uvedených veličin do 50. harmonické. Proud můžete měřit pomocí proudových kleští s převodem proud/napětí v podstatě s libovolným převodním poměrem, neboť je možné tento poměr volně v přístroji nastavit. Při měření výkonu měří samozřejmě výkon činný, jalový i zdánlivý a účiník. Při harmonické analýze napětí, proudu a výkonu můžete měřit fázový úhel každé harmonické a určit THD (celkové harmonické zkreslení). Kromě těchto vlastností přístroj také dovoluje dlouhodobý záznam napětí, proudu s možností kurzorového čtení s datovým a časovým záznamem, zachytávání napěťových či proudových špiček a deformace průběhu. Může zachytit až 40 napěťových přechodných jevů včetně uložení přesného času jejich výskytu do paměti. Vzhledem k možnosti měření výkonu je přístroj vybaven dvěma samostatnými vstupy. Vstup označený jako A je vstupem napěťovým do 1 000 V, do kterého můžete v případě potřeby připojit i teplotní převodník (například Fluke 80T150U/80TK) a zaznamenávat průběh teploty při měření kanálem B. Tento kanál je využíván pro připojení klešťového adaptéru při měření proudu a má nastavitelný dělicí poměr. Můžete kromě standardně dodávaných proudových kleští 500 A použít téměř jakékoliv kleště s vhodným převodem. Snadno tak změříte nejen velmi velké výkony, ale i velmi malé. My jsme použili při našich měřeních vzhledem k velmi malým proudům (řádově desítky miliampérů) proudové kleště japonské firmy KYORITSU, model KEW 8112, s rozsahem 20/200 mA/20 A pro zlepšení přesnosti měření.

Fluke 43B umožňuje také komunikaci s počítačem pomocí opticky odděleného sériového rozhraní, takže se dají naměřené výsledky uložit do paměti přístroje a poté je, pomocí programu Conect and View®, přenést do počítače a zde je zobrazit, archivovat atd. Samotný Fluke 43B je vybaven velkým grafickým zobrazovačem LCD s velmi dobrým podsvětlením, známým z populárních Scopemetrů řady Fluke 123, ze kterých vlastně konstrukčně vychází. Proto jej můžete kromě výše popsaných funkcí použít i jako dvoukanálový vzorkovací osciloskop 20 MHz.

Další podrobnosti o přístrojích F 43B a VR101S získáte u společnosti

Blue Panther s. r. o.
Na Schůdkách 10
143 00 Praha 4
tel.: 241 762 724-5, 244 403 022
e-mail: info@blue-panther.cz
http://www.blue-panther.cz