Dziś jest czwartek, 20 wrzesień 2018 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.6685 -0.36% 1EUR 4.2929 -0.23% 1GBP 4.8406 +0.07%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Przewody do transmisji danych firmy igus, do zastosowań o najmniejszym promieniu gięcia w ruchomych aplikacjach
więcej
Nowość produktowa Rittal
więcej
Signify zajmuje 4. pozycję w rankingu odpowiedzialnych firm
więcej
VX 25 od Rittal: Łatwiejszy montaż dzięki mniejszej złożoności
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
10 październik 2018
9. Międzynarodowe Targi Utrzymania Ruchu, Planowania i Optymalizacji Produkcji MAINTENANCE 
więcej
18 październik 2018
64 Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu 
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
9 lipiec 2018.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe SineSentinel i SineTamer

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe SineSentinel i SineTamer

W ciągu ostatnich 15 lat byliśmy świadkami redukcji napięć roboczych w korelacji z wykładniczym wzrostem prędkości przetwarzania mikroprocesorów. Wraz ze wzrostem szybkości przetwarzania informacji wzrasta potrzeba stabilności napięcia zasilającego. Ta szybkość wzrostu jest mniej wymagająca niż spadek nachylenia powyższych krzywych prędkości przetwarzania lub napięcia roboczego. Jednak popyt na stabilne dostawy energii elektrycznej istnieje i będzie rósł jeszcze bardziej w drugiej dekadzie XXI wieku.Ograniczona odporność udarowa powszechnie stosowanych urządzeń i instalacji elektrycznych, a zwłaszcza urządzeń i systemów elektronicznych, komputerowych i telekomunikacyjnych, wymaga skutecznej ochrony przed przepięciami. Do podstawowych przyczyn występowania przepięć w instalacjach elektrycznych w obiektach budowlanych należą wyładowania atmosferyczne oraz przepięcia łączeniowe przenoszone z sieci zasilających instalacje obiektu, a także przepięcia w urządzeniach wewnętrznych instalacji elektrycznej.

Ograniczanie przepięć

W ciągu ostatnich 25 lat urządzenia SPD (Surge Protective Devices) ewoluowały z pojedynczej rury wyładowczej, szczeliny iskrowej lub innego nieliniowego elementu rezystancyjnego, jak w MOV (warystory tlenku metalu) do wieloelementowych układów hybrydowych. Nauka o ochronie przeciwprzepięciowej stworzyła szeroką gamę produktów, które mogą dotyczyć każdego rodzaju obwodów zasilania prądem przemiennym i prądem stałym, a także urządzeń telekomunikacyjnych i telemetrycznych. Istnieją niezliczone normy bezpieczeństwa i eksploatacji, których celem jest ochrona nie tylko wyposażenia, ale również personelu. Trudnością jaką przedstawia się klientom jest to, jak dokładnie dokonać porównania między marką A, B lub C urządzeń ochrony przed przepięciami. Jakie kryteria należy rozważyć? Jakie kryteria są istotne? Poza tym trwają ciągłe dyskusje na temat, które standardy IEC czy IEEE są bardziej restrykcyjne od drugich. Z pewnością należy honorować obowiązujące w danym kraju standardy inżynierskie. Podstawowym celem wykorzystania SPD jest, oczywiście, ochrona urządzeń elektrycznych / elektronicznych przed uszkodzeniami spowodowanymi przepięciami i innymi zdarzeniami losowymi. Co to właściwie oznacza? Oznacza to zapewnienie akceptowalnego elektrycznego środowiska pracy podłączonych odbiorników

W sposób najprostszy można to przedstawić bazując na 'Krzywej ITIC' odnoszącej się do sprzętu informatycznego. Krzywa ta, wcześniej zwanej krzywą CBEMA, wyraża tolerancję sprzętu na występujące w sieci zaburzenia napięcia. Głównym celem opracowania krzywej ITIC było rozwiązanie problemów jakości dostaw energii elektrycznej do odbiorców, których sieci w wysokim stopniu przesycone są technologią elektroniczną. Można tutaj przytoczyć jako przykład sprzęt, którego zadaniem jest przetwarzanie i akwizycja danych. Powinien on funkcjonować w zakresie napięcia do pięciokrotności wartości nominalnej przez okres 100ms, natomiast w przypadku zaburzenia o czasie trwania 10ms przewyższenie napięcia może wynosić jedynie 20%. Oczywiście w rzeczywistości należy również brać pod uwagę czasookresy w których panujące napięcie jest poniżej wartości nominalnych lub rozważyć jego całkowity zanik. Wówczas całkowity zanik napięcia powinien być tolerowany przez czas do 20ms, natomiast w czasie trwania 100ms wartość napięcia zasilającego nie może spaść o więcej niż 30%. Wprowadzona standaryzacja wymagań w połączeniu z pomiarami 'na miejscu' pozwala w o wiele łatwiejszy sposób ustalić, czy zasilanie było odpowiednie czy nie. Jak się okazuje, przytoczona krzywa ITIC przedstawia raczej optymistyczny obraz pracy sieci zasilającej [1]. Należy również sobie uzmysłowić, że przytoczona Krzywa nie uwzględnia przepięć przejściowych (przebiegów oscylacyjnych tłumionych), które są przyczyną błędnego działania mikroprocesorów i przekłamania danych. Jest to szczególnie istotne podczas wdrażania rozwiązań IoT (Internet of Things, Internetu Rzeczy), tj. ekosystemu w którym wyposażone obiekty w odpowiednie czujniki komunikują się z komputerami, oraz Industry 4.0 do rozwiązań przemysłowych.

W rzeczywistej sieci gdzie występują przepięcia i zapady napięcia problem polega na tym, że nie sposób przewidzieć ani kontrolować zachowania się jakiegoś systemu, ponieważ nieznana jest reakcja poszczególnych urządzeń, takich jak sprzęt do przetwarzania danych lub napędy bezstopniowe na zakłócenia występujące w sieci elektroenergetycznej. Ponowne uruchomienie skomputeryzowanego procesu produkcyjnego na który składa się znaczna ilość stacji roboczych, ponowienie wcześniej rozpoczętych transakcji czy odzyskanie niezapisanych dokumentów może trwać kilka godzin.

Urządzenia do ograniczania przepięć SPD powinny ograniczać napięcia i prądy udarowe do poziomów bezpiecznych dla instalacji elektrycznej i zasilanych urządzeń. Dobierając właściwości poszczególnych układów SPD należy uwzględnić [2, 3]: - wymaganie skoordynowania podziału energii udarów pomiędzy układy SPD zgodnie z ich zdolnościami do jej pochłaniania, - wymagania dotyczące poziomów znamionowych napięć udarowych wytrzymywanych przez urządzenia w różnych miejscach instalacji elektrycznej, - poziomy wytrzymałości udarowej przyłączy zasilania chronionych urządzeń (zgodnie z normami dotyczącymi zagadnień kompatybilności elektromagnetycznej). Układy odpowiednio dobranych i rozmieszczonych SPD różnych typów (1, 2, 3) powinny zapewnić bezawaryjne działanie urządzeń, nie powodować przerw w ich zasilaniu oraz poprawnie współpracować z innymi urządzeniami w instalacji elektrycznej. Zadaniem ograniczników przepięć typu 2 jest ograniczanie przepięć do wartości odpowiadającej I lub II kategorii przepięć. Najczęściej wymagane jest ograniczanie przepięć do wartości poniżej 1,5 kV, gdyż takie poziomy przepięć nie powinny uszkodzić większości przyłączy zasilania urządzeń elektrycznych i elektronicznych [2, 3, 4]. Ograniczniki przepięć typu 3 zapewniają ochronę przyłączy zasilania urządzeń przed przepięciami atmosferycznymi wywołanymi przez odległe wyładowania atmosferyczne , występujące nawet kilkaset metrów od obiektu oraz przed przepięciami łączeniowymi powstającymi w instalacji elektrycznej wewnątrz obiektu budowlanego [2, 3]. Oferowane przez nas ograniczniki przepięć w zależności od rodziny są zbudowane z wysokoenergetycznych macierzy warystorów MOV spełniają wymagania dla SPD typu 2 i/lub 3. W tabeli 1 i tabeli 2 przedstawione zostały parametry elektryczne i użytkowe SineSentinel serii x050 oraz SineTamer serii ST-SPT. Wszystkie nasze ograniczniki posiadają wskaźnik statusu urządzenia w postaci diody LED oraz objęte są co najmniej 5 letnią gwarancją. Dodatkowo nasze ograniczniki przepięć SineTamer serii ST-SPT są wyposażone w filtry EMI/RFI o tłumieniu 40dB w zakresie częstotliwości od 1kHz do 10MHz.

Znamionowe napięcie zasilania przy 50/60 Hz, w [V] 240/380/400/415/480
Nominalny prąd wyładowczy In (8/20 us), w [kA] Nominal Discharge Current 20
Maksymalny prąd wyładowczy Imax (8/20 us), w [kA] Maximum Discharge Current 50
Napięciowy poziom ochrony Up przy In, w [kV] (Voltage Protection Level) 0,8
Wytrzymałość zwarciowa przy maksymalnym bezpieczniku Ip, w [kA] Short Circuit Current Rating 65
Stopień ochrony obudowy (kod IP) Degree of protection provided by the enclosure (IP code) IP50 (opcja IP65)
Szerokość montażowa lub (wys.×szer.×gł.), w [mm] od 185×145×60,1 do 260,3×117,2×83,9
Temperatura pracy (otoczenia), w [oC] od -40 do 65 (opcja do 80)
Tab.1. Podstawowe parametry SineSentinel serii x050
 
Znamionowe napięcie zasilania przy 50/60 Hz, w [V] 240/380/400/415/480
Nominalny prąd wyładowczy In (8/20 us), w [kA] Nominal Discharge Current 5
Napięciowy poziom ochrony Up przy In, w [kV] (Voltage Protection Level) 0,9
Wytrzymałość zwarciowa przy maksymalnym bezpieczniku Ip, w [kA] Short Circuit Current Rating 10
Znamionowy prąd obciążenia, w [A] (Nominal Operating Current) 30(opcja 60)
Stopień ochrony obudowy (kod IP) Degree of protection provided by the enclosure (IP code) IP50
Szerokość montażowa lub (wys.×szer.×gł.), w [mm] 79,4×146×47,6
Temperatura pracy (otoczenia), w [oC] do 80
Tab.2. Podstawowe parametry SineTamer serii ST-SPT
 
IEC/EN 61643-11 czy IEEE C62.41.2-2002 ?
Standardy są niezbędne, konieczne i ważne. Nadal postępuje ewolucja wszystkich standardów, gdyż wieloletnie doświadczenia z eksploatacji i badań oraz rozwój materiałów i technologii powodują rozwój ograniczników przepięć. Obecnie IEC 61643-11 nie zawiera odniesienia do przebiegów oscylacyjnych tłumionych opisanego w standardzie IEEE [5] jako ring-wave 100 kHz. Nasze ograniczniki przepięć mają wbudowany filtr tłumiący przebiegi z zakresu 85-120 kHz. Tłumione przebiegi oscylacyjne powstają w wyniku procesów łączeniowych w obwodach zasilających i sterujących oraz pośredniego oddziaływania wyładowań piorunowych na te obwody. Dopiero w normie PN-IEC 61000-4-12 [6] opisano kształt tłumionego przebiegu oscylacyjnego 0,5?s-100 kHz, zasady jego wytwarzania oraz sposoby doprowadzania do przyłączy wejściowych zasilania badanych urządzeń.

Rys. 4. Przebieg oscylacyjny tłumiony (wg PN-IEC 61000-4-12) [6]
 
Urządzenia do ochrony przed przepięciami są wykorzystane przez ponad trzy dekady. Ich głównym celem jest zabezpieczenie i zapobieganie stratom spowodowanym przez uszkodzenia urządzeń elektrycznych i elektronicznych przez skutki przepięć występujących w sieciach i instalacjach elektrycznych. Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej nie są już opcją; są konieczne. Niestety rozwój i miniaturyzacja urządzeń elektronicznych oraz chęć ograniczenia kosztów produkcji nie sprzyja dobremu zabezpieczeniu przed przepięciami. Mamy szerokie doświadczenia z instalacji naszych ograniczników przepięć w instalacjach w USA i Ameryce południowej oraz RPA.

Nasze instalacje - studium przypadku

Miejsce:North American Healthcare Facilities
Problem:Nadmierne przestoje rezonansu magnetycznego (MRI), CT, RTG (Xray), nawet w przypadku umów serwisowych
Rozwiazanie:Wbrew życzeniom i zobowiązaniom dostawcy usług firma zarządzająca opieką zdrowotną wybrała 5 szpitali. Pod koniec 12 miesiąca zainstalowano ograniczniki przepięć w kaskadzie w 5 różnych obiektach.
Wyniki: Zgłoszenia serwisowe przed instalacją: 441 Zgłoszenia serwisowe po instalacji SPD: 188 Czas przestojów przed instalacją: 806h Czas przestojów po instalacji: 267h Korzyści: 3 000 000 USD redukcji czasu przestojów.

Miejsce: South American Oil field - pole naftowe
Problem: Nadmierne straty w podzespołach elektronicznych i produkcji naftowej. Kontrole ujawniły podstawowe urządzenia zabezpieczające przed przepięciami.
Rozwiązanie: Oceniono scenariusz i zalecono ochronę kaskadową SPD na terenie odwiertu. Przeprowadzone testy potwierdziły zaproponowaną koncepcję.
Wyniki: W ciągu 4 lat okres wymiany podzespołów elektronicznych zmniejszył się o ponad 67%. Czas przestojów spadł radykalnie - powodując mniejsze straty produkcji. Średnio w tym samym czteroletnim okresie produkowano i sprzedano dodatkowo ropę naftową za kwotę 32 000 000 dolarów.

Podsumowanie

Dopiero kaskadowa instalacja ograniczników przepięć przynosi skuteczne tłumienie przebiegów, które mogą spowodować uszkodzenie wrażliwych elementów półprzewodnikowych. Osiągnięte oszczędności dające się zidentyfikować, weryfikować i przekładają się na zyski. Te urządzenia zabezpieczające przed przepięciami nie są ozdobami w pomieszczeniach z urządzeniami elektrycznych. Nasza historia mówi, że handel, przemysł i technologia szybko się rozwinęły, a przemysł SPD nie dotrzymał im kroku - ale nasze rozwiązania SineSentinel i SineTamer są naszymi odpowiedziami na problemy naszych klientów przy wdrażaniu rozwiązań Internetu Rzeczy oraz Industry 4.0 do rozwiązań przemysłowych. Zapraszamy do kontaktu z naszą firmą. Producentem prezentowanych ograniczników przepięć jest amerykańska firma Energy Control System (Texas/USA). Partnerem w Polsce jest firma ELHAND Transformatory Sp. z o.o. z Lublińca. Wszystkich zainteresowanych współpracą zapraszamy do kontaktu podczas trwania targów ENERGETAB-2018 na stoisko nr 45A i do uczestnictwa w prelekcji na temat prezentowanych ograniczników w dniu 12 września 2018.

 
Literatura

1. D. Chapman: Koszty niskiej jakości zasilania. Jakość zasilania - poradnik, zeszyt 2.1, LPQI,
Polskie Centrum Promocji Miedzi SA, Wrocław 2001,
2. Norma PN-EN 61643-11,
3. R. Markowska, A. Sowa: Ograniczanie przepięć w instalacjach elektrycznych w obiektach budowlanych,
DW Medium, Warszawa 2011,
4. A. Sowa: Ochrona przeciwprzepięciowa niskonapięciowych instalacji,urządzeń elektrycznych oraz teletechnicznych wg. aktualnego stanu wiedzy i wymagań norm,
Materiały szkoleniowe, SEP o/Bydgoszcz, Bydgoszcz 2013,
5. IEEE C62.41.2-2002,
6. Norma PN-IEC 61000-4-12.

Źródło: ELHAND Transformatory Sp. z o.o.
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  www.ethernetprzemyslowy.pl  promienniki podczerwieni 

Krańcówka, krańcówki

Copyright © Energoelektronika.pl