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

Moduly PhaseMod

číslo 4/2005

Moduly PhaseMod

Ing. Petr Šimák,
EPCOS s. r. o.

Nutnost zlepšení kvality dodávané elektrické energie spolu se spolehlivostí dodávek hraje ve společnosti stále větší roli. S tím je úzce spojena klíčová role kompenzace jalového výkonu (dále jen kompenzace) v jejích různých provedeních a formách (tradiční kompenzace, filtry vyšších harmonických, dynamická kompenzace, aktivní filtry). Správně navržená kompenzační zařízení nejen splňují základní požadavky na stabilitu a kvalitu dodávek elektrické energie, ale zároveň také účinně pomáhají redukovat platbu za dodávky, minimalizují investice a při správném dimenzování také zkracují dobu amortizace. V porovnání se zdroji alternativních energií často uváděnými v tisku, jako např. energie z větrných elektráren, je možné pomocí kompenzace dosáhnout mnohem zřetelnější úspory energie, a to nehledě na další pozitiva, kterými jsou:

  • eliminace pokut, redukce spotřeby energie a nákladů,
  • snížení zdánlivého výkonu přenášeného distribuční soustavou,
  • redukce ztrát,
  • ochrana životního prostředí redukcí plynů ohrožujících ozonovou vrstvu,
  • zlepšení kvality energie, snížení úbytku napětí.
Obr. 1.

Obr. 1. Nová generace modulů pro automatickou kompenzaci PhaseMod; 1 skříňka 2 přípojnice 3 přípojnicový držák 4 pojistky s velkou vypínací schopností 5 spodky pojistek s velkou vypínací schopností 6 montážní lišta 7 ovládací kabely 8 regulátor kompenzace účiníku 9 vybíjecí tlumivky 10 stykače 11 kabeláž 12 kondenzátor

Pro zlepšení účiníku jsou již mnoho let používány výkonové kondenzátory spolu s příslušenstvím, jako jsou například regulátory, tlumivky a stykače. Jednotlivé prvky jsou sestavovány do automatických kompenzačních zařízení. Tato kompenzační zařízení kladou nároky na místo a rovněž představují požadavek na investice, ale kondenzátor, klíčový prvek kompenzačního zařízení, představuje pouze 10 – 20 % ceny takovéhoto zařízení –skutečnost, která přiměla EPCOS, aby vyvinul produkt, který podstatně zmenšuje rozměry a snižuje náklady na investice.

Tímto produktem je rodina modulů PhaseMod (obr. 1), která představuje zcela novou generaci zařízení, resp. modulů pro automatickou kompenzaci. Tradiční technologie se skládá ze sestavy na trhu dostupných prvků, které výrobci propojují pásnicemi a kabely. Řada PhaseMod představuje technologický průlom v integraci těchto součástí a nabízí správně dimenzované komponenty ve spolehlivém propojení již od výrobce. PhaseMod zlepšuje kvalitu energie a současně prodlužuje životnost kondenzátorů díky vícestupňové bezpečnostní koncepci.

Hlavní myšlenkou při návrhu tohoto nového systému bylo umožnit montáž jednotlivých prvků a jejich propojení na nosné elektricky nevodivé základně, ve které již bude integrováno elektrické propojení, takže odpadá veškerá kabeláž. Tato nosná deska již obsahuje také přípojné body pro elektrické a mechanické uchycení pojistek a stykačů. Při volbě materiálu pro nosnou desku padla volba na plast z lisovací směsi s vysokým potenciálem uplatnění v elektrotechnice – SMC (Sheet Moulding Compound). Díky této pokrokové integraci přinášejí moduly PhaseMod úsporu materiálu a místa, a tím snižují cenu celého systému. Zvláštní pozornost byla věnována výběru jednotlivých integrovaných součástek. Ty jsou optimálně vybrány pro použití v modulech PhaseMod, čímž garantují optimální výkon a maximální provozní spolehlivost. Zachovaná technologie MKK AC s koncentrickým vinutím, vlnovým řezem, zesíleným okrajem, impregnací plynem byla ještě doplněna o chlazení vinutí a optimalizovanou metalizaci, aby odolala vysoké hustotě energie (obr. 2).

Obr. 2.

Obr. 2. Konstrukční provedení modulů PhaseMod; 1 regulátor účiníku 2 pojistky s velkou vypínací schopností 3 diody LED stupňového provozu 4 stykač kondenzátoru s omezováním zapínacího proudu 5 vybíjecí odpor 6 základna z plastu SMC 7 kondenzátory s technologií MKK AC 8 ocelový kryt, IP54 9 přípojnice pro paralelní připojení do výkonu 500 kvar 10 přetlakový spínač 11 konektor pro ovládací kabel 12 plastový čelní kryt, IP20

Spínání výkonových kondenzátorů představuje působením zapínacích proudů enormní zátěž stykačů a kondenzátorů. K omezení zapínacích proudů se používají patentované kondenzátorové stykače s předřazeným odporem a magnetickou spojkou, které představují ve svém oboru špičkový produkt. Jako ochrana před zkratem kondenzátoru se používají nízkonapěťové pojistky s velkou vypínací schopností. V oboru je obvyklé použití pojistek se standardní vypínací charakteristikou, které se převážně používají pro jištění motorů. Na trhu nejsou dostupné žádné pojistky, které by byly specificky navrženy pro použití s kondenzátory. Proto byla pro zvýšení ochrany kondenzátoru pro moduly PhaseMod navržena pojistka se zvláštní charakteristikou. Díky přímé montáži na propojovací desku je také zajištěna lepší kvalita a spolehlivost spoje. Odpadají tak problémy s nedostatečně zasunutými, popř. málo dotaženými kabely pod kontakty, vlivem čehož vznikaly tepelné ztráty na přechodovém odporu, které mohly vést až ke zničení stykače, a tedy i k poruše zařízení. Sériová produkce modulů PhaseMod, které jsou založeny na 20leté zkušenosti s kondenzátory MKK AC, na aplikačních a odborných zkušenostech z více než 70 zemí, zajišťuje spolu s vysokou kvalitou zpracování dlouhou životnost, provozní spolehlivost a bezpečnost kompenzačního zařízení. Tento nový výrobek prošel mnohými testy a typovými zkouškami, které prováděly i nezávislé instituce (jako např. TÜV Rheinland).

Výhody modulů PhaseMod ve zkratce:

  • revoluční koncepce ve světě kompenzace,
  • snížení nákladů až o 50 %,
  • zmenšení objemu a hmotnosti až o 80 % díky kompaktnímu designu,
  • snadná rozšiřitelnost díky modulární koncepci,
  • jednoduchá a rychlá instalace i údržba,
  • dlouhá životnost,
  • vysoká spolehlivost,
  • vysoká impulsní odolnost kondenzátorového vinutí MKK AC,
  • patentované omezení zapínacího proudu,
  • logistické přednosti, omezení počtu nakupovaných dílů,
  • za návrh modulu ručí EPCOS,
  • opravitelnost.

Při návrhu kompenzace stojí v popředí, kromě životnosti kondenzátorů a cenových aspektů, především bezpečnost. PhaseMod poskytuje v tomto směru vícestupňový bezpečnostní systém, který v případě přetížení spolehlivě odpojí zařízení od sítě:

  • samoregenerační technologie,
  • suchá technologie – plnění plynem,
  • čidlo tlaku,
  • vybíjecí odpory,
  • ochrana proti zkratu,
  • sledování teploty jednotlivých kondenzátorových vinutí.

Řada modulů PhaseMod se dělí do dvou skupin: A-PhaseMod pro zabudování do automatických kompenzačních zařízení – to znamená pro vestavbu do větších zařízení do jalového výkonu 500 kvar, a S-PhaseMod, obsahující i regulátor, který představuje kompletní kompenzační zařízení menšího výkonu. Současná nabídka zahrnuje 108 standardních typů pro napětí od 230 V do 480 V, frekvence 50 a 60 Hz a výkony 50 až 100 kvar.

Tab. 1. Nabídka standardních typů modulů PhaseMod

Celk. vý-kon (kvar)

Stupně

A-Pha-seMod

S-Pha-seMod

230 V 60 Hz

380 V 60 Hz

400 V 50 Hz

415 V 50 Hz

440 V 50 Hz

440 V 60 Hz

480 V 60 Hz

100

2 × 50

x

   

x

x

x

x

x

x

100

2 × 25 + 50

x

   

x

x

x

x

x

x

100

12,5 + 25 + 12,5 + 50

x

x

   

x

x

x

x

x

87,5

12,5 + 25 + 50

 

x

 

x

x

x

x

x

x

75

2 × 12,5 + 2 × 25

x

x

 

x

x

x

x

x

x

75

25 + 50

x

   

x

x

x

x

x

x

62,5

12,5 + 2 × 25

 

x

 

x

x

x

x

x

x

50

2 × 12,5 + 25

x

x

x

x

x

x

x

x

x

50

50

x

   

x

x

x

x

x

x

První dvě série A-PhaseMod a S-PhaseMod jsou základem pro celou komplexní řadu produktů. Tato revoluční koncepce dovoluje mnohem vyšší stupeň volnosti při řešení požadavků trhu. Uvažujeme-li vzrůstající počet nelineárních spotřebičů v dnešní elektrické síti a tomu odpovídající harmonické zkreslení, je třeba na tento fakt adekvátně reagovat. To vede k rychlému nárůstu poptávky po laděných systémech s tlumivkami. Tato kombinace kondenzátoru a tlumivky, známá též jako harmonický filtr, zamezuje vzniku rezonancí mezi kondenzátorovou baterií a impedancí sítě a zároveň omezuje harmonické zkreslení. Na tyto požadavky reaguje série AF-PhaseMod a SF-PhaseMod, které umožňují připojení tlumivek.

Dalším směrem ve vývoji modulů PhaseMod je rychlá kompenzace, ve které jsou stykače nahrazeny elektronickými spínači – tyristory. Základna z plastu SMC u modulů PhaseMod umožňuje přímou integraci polovodičového spínače, který v porovnání s klasickým stykačem generuje více ztrátového tepla. Právě tato technologie integrace polovodiče do základny SMC může být dalším průlomem do systémů rychlé kompenzace.

V České republice a na Slovensku distribuuje inovační moduly A-PhaseMod a S-PhaseMod firma Ing. Jiří Karban EL-INSTA, Hrušovany u Brna (www.el-insta.cz).

Další informace:
EPCOS s. r. o.
Evropská 33a
160 00 Praha 6
tel:. +420 2 33 03 22 82
fax: +420 2 33 03 22 89
e-mail: petr.simak@epcos.com