Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilacz pomocniczy w aplikacjach energoelektronicznych

magic9 03 Wrz 2018 11:00 1449 15
  • #1 03 Wrz 2018 11:00
    magic9
    Redaktor

    Zmieniająca się wielkość i charakter obciążeń w sieciach elektroenergetycznych SN pogarsza jakość energii dostarczanej do użytkowników sieci. Poprawa parametrów wymaga zastosowania specjalizowanych układów regulacji napięcia.

    Systemy, w których stosuje się urządzenia energoelektroniczne służące do poprawy jakości energii, nazywane są elastycznymi systemami przesyłu prądu przemiennego FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems). Do tej grupy zaliczają się cztery podstawowe grupy urządzeń:

    • bocznikowe (Static Shunt Controllers),
    • szeregowe (Static Series Controllers),
    • szeregowo-bocznikowe (Combined Shunt and Series Controllers),
    • układy przesyłowe prądu stałego (High-Voltage Direct-Current).

    Urządzenia bocznikowe są urządzeniami podłączonymi bocznikowo do określonego węzła systemu. Zadaniem większości z nich jest dostarczanie lub pobieranie określonej mocy w punkcie przyłączenia powiązane z regulacją napięcia w tym punkcie. Jest to realizowane poprzez załączanie tyrystorem dławika lub kondensatora, ogranicznika napięcia lub za pomocą statycznego kompensatora oraz generatora mocy biernej SVG (Static Var Generator). Układy te nazywane są również systemowymi regulatorami energoelektronicznymi, gdyż ze względu na szybkie działanie mogą spełniać wiele korzystnych funkcji w regulacji pracy systemu elektroenergetycznego w czasie trwania w nim stanów nieustalonych. Do regulacji wykorzystują tyrystory i tranzystory dużej mocy. Szczególnie obiecujące są parametry generatorów SVG, gdyż pozwalają one na dynamiczną kompensację parametrów sieci w czasie rzeczywistym, co zapewnia wykorzystanie jako elementu aktywnego mostkowego inwertera z tranzystorami IGBT. SVG są instalowane w farmach fotowoltaicznych, generatorach wiatrowych, systemach zasilania trakcji kolejowej, platformach wiertniczych i innych obszarach, gdzie warunki zasilania z sieci podlegają dużym wahaniom. Przykładowe systemy zasilające z wykorzystaniem SVG pokazane zostały na rysunku 1.

    Konstrukcja systemu SVG

    Typowy system SVG składa się z trzech części: sterującej, reaktancyjnej i przełączników mocy. Obwody elektroniczne wszystkich części muszą być zasilane, a całkowita liczba wymaganych jednostek zasilających jest duża, bo z uwagi na to, że urządzenie jest zasilane wysokim napięciem, wymagane jest użycie wielu gałęzi przełączników półprzewodnikowych połączonych szeregowo.

    Zasilacz pomocniczy w aplikacjach energoelektronicznych

    Całkowita liczba jest uzależniona od napięcia zasilającego, niemniej każda taka gałąź (w praktyce układ mostkowy z IGBT) wymaga oddzielnego zasilacza małej mocy dla drivera. Stabilność pracy takiej gałęzi przełącznika wysokonapięciowego jest wprost powiązana z jakością zasilacza, tak samo jak niezawodność całości systemu jest pochodną jakości takich zasilaczy. Biorąc pod uwagę, że pojedynczy mostkowy układ przełączający z IGBT może pracować przy napięciu 500–1000 V w zależności od wykonania, dla SVG, pracującego przy napięciu zasilającym 35 kV i sieci trójfazowej, potrzeba przeszło 100 jednostek zasilających dla obwodów sterujących i driverów. W praktyce wykorzystując zasilacze o dwóch napięciach wyjściowych, liczbę tę można ograniczyć o połowę, ale nadal z punktu widzenia jakości i niezawodności jest to bardzo skomplikowany i wymagający układ.





    Zasilacz pomocniczy w aplikacjach energoelektronicznych

    Zasilacz pomocniczy w aplikacjach energoelektronicznych

    Konwerter zasilający do aplikacji energoelektronicznych

    Do aplikacji energoelektronicznych przeznaczone są konwertery PV45- -29D1515-15 firmy Mornsun. Ich cechą charakterystyczną jest możliwość zasilania napięciem wejściowym zmieniającym się w bardzo szerokim zakresie (10:1) od 150 do 1500 VDC, a także duża wartość napięcia probierczego izolacji wynosząca 4000 VAC. Zasilacze te mają dwa obwody wyjściowe dostarczające dokładnie stabilizowanego napięcia o wartości 15 V i pracują w przemysłowym zakresie temperatur od –40 do +85°C. Oczywiście cała konstrukcja jest w pełni zabezpieczona przed przeciążeniem, zwarciem, zbyt dużym i za małym napięciem wejściowym, przepięciami (}2/4 kV), odwrotną polaryzacją, dzięki czemu zapewniają one wysoki poziom niezawodności. Zasilacze takie mogą być używane także w innych obszarach energoelektroniki, gdzie zachodzi konieczność przełączania lub regulowania sygnałów o dużych mocach i napięciu przekraczającym 1500 V.

    Micros sp. j. W. Kędra i J. Lic
    ul. E. Godlewskiego 38, 30-198 Kraków
    tel. 12 636 95 66, faks 12 636 93 99
    biuro(malpa)micros.com.pl,
    www. micros.com.pl

    Źródło: "Elektronik" 2016 nr 12, s. 45-46.

    Zasilacz pomocniczy w aplikacjach energoelektronicznych

    Artykuł sponsorowany od Micros http://micros.com.pl/

    0 15
  • #2 08 Wrz 2018 16:04
    CYRUS2
    Poziom 36  

    Do kogo jest adresowany ten artykuł ?
    Gdzie można zainstalować takie urządzenia ?

    0
  • #3 08 Wrz 2018 21:22
    jaszczur1111
    Poziom 32  

    Pewnie do projektantów sieci.

    Jakoś nie przemawia do mnie odporność tych zasilaczy na przepięcia szczególnie od wyładowań atmosferycznych skoro pracują przykładowo na 850V a wytrzymują jedynie 1500V Na pioruny nie ma mocnych poza zakopaniem całej linii.

    0
  • #4 09 Wrz 2018 19:33
    retrofood
    Moderator

    jaszczur1111 napisał:
    Pewnie do projektantów sieci.

    Jakoś nie przemawia do mnie odporność tych zasilaczy na przepięcia szczególnie od wyładowań atmosferycznych skoro pracują przykładowo na 850V a wytrzymują jedynie 1500V Na pioruny nie ma mocnych poza zakopaniem całej linii.

    No sorry, a od czego mamy właściwą ochronę przeciwprzepięciową?

    0
  • #6 09 Wrz 2018 23:37
    retrofood
    Moderator

    jaszczur1111 napisał:
    Rozumiem, że ironizujesz sobie ?

    Wcale nie. Właściwe zaprojektowana i wykonana ochrona przeciwprzepięciowa po kolei na wszystkich stopniach ma za zadanie unieszkodliwić impulsy z wyładowań co najmniej do poziomu 1,5 kV. Stąd pewnie taka wartość wzięła się w zasilaczach.

    0
  • #7 10 Wrz 2018 00:49
    CYRUS2
    Poziom 36  

    jaszczur1111 napisał:
    Rozumiem, że ironizujesz sobie ?
    Myśle że kolega Jaszczur111 ma rację.
    Urządzenia instalowane w rozdzielnicy wymagają III klasy odporności - 4kV.
    Kolega Retrofood by założył, ja nie.

    0
  • #8 10 Wrz 2018 13:03
    jaszczur1111
    Poziom 32  

    Ja miałem do czynienia ze skutkami bezpośredniego wyładowania atmosferycznego i wierzcie mi nie ma na to mocnych. Wynika to m.in. z rezystancji uziomów. Przeważnie jest to kilkanaście omów ale nawet gdyby miało powiedzmy 1Ω to przy średnim prądzie wyładowania 2kA pojawi się napięcie 2kV a przy 10Ω już 20kV. Prąd wyładowań może dochodzić do 250 kA .Warystory odgromowe mają oporność w trakcie przewodzenia rzędu 1Ω, do tego rezystancja przewodów odgromowych. Ale najważniejsze jest to, że liczy się indukcyjność ponieważ prądy piorunowe mają bardzo krótkie czasy narastania. Trudno nawet to wszystko policzyć ale praktycznie na uziomach pojawiają się napięcia liczone w setkach kV. To, że przewody nie ulegają stopieniu zawdzięcza się krótkim czasem trwania. Jednak dla półprzewodników oznacza to śmierć.

    Zabezpieczenia o których piszę są stosowane w liniach napowietrznych NN ale co z liniami 15 kV ?

    0
  • #9 10 Wrz 2018 19:02
    CYRUS2
    Poziom 36  

    jaszczur1111 napisał:
    Wynika to m.in. z rezystancji uziomów. Przeważnie jest to kilkanaście omów ale nawet gdyby miało powiedzmy 1Ω to przy średnim prądzie wyładowania 2kA pojawi się napięcie 2kV a przy 10Ω już 20kV.
    Wcale tak nie jest.
    jaszczur1111 napisał:
    ale praktycznie na uziomach pojawiają się napięcia liczone w setkach kV.
    Nieprawda, nawet nie zdajesz sobie sprawy co to są setki kV.
    Takie napięcie przebije wszystko – wszystkie przerwy w obwodzie.

    Kolego uziom przy wyładowaniu pracuje inaczej.
    Liczy się jego impedancja doziemna, nie rezystancja.
    Doziemna impedancja pojemnościowa przechwytująca ładunek.
    Dzieki temu napięcie na uziomie nie jest aż takie duże.
    IIe wynosi napięcie na zacisku uziomu- nie wiadomo, literatura tego nie podaje.

    Rezystancja uziomu jest w tej aplikacji tylko wskaźnikiem impedancji.
    W zakresie ochrony przeciwporażeniowej – dla prądów zmiennych uziom pracuje na zasadzie prawa Ohma. Ale nie w aplikacji przed wyładowaniami.
    Wymagania na rezystancje uziomu w ochronie przed wyładowaniami określono empirycznie.

    0
  • #10 10 Wrz 2018 21:09
    jaszczur1111
    Poziom 32  

    CYRUS2 napisał:
    jaszczur1111 napisał:
    Wynika to m.in. z rezystancji uziomów. Przeważnie jest to kilkanaście omów ale nawet gdyby miało powiedzmy 1Ω to przy średnim prądzie wyładowania 2kA pojawi się napięcie 2kV a przy 10Ω już 20kV.
    Wcale tak nie jest.
    jaszczur1111 napisał:
    ale praktycznie na uziomach pojawiają się napięcia liczone w setkach kV.
    Nieprawda, nawet nie zdajesz sobie sprawy co to są setki kV.
    Takie napięcie przebije wszystko – wszystkie przerwy w obwodzie.

    Kolego uziom przy wyładowaniu pracuje inaczej.
    Liczy się jego impedancja doziemna, nie rezystancja.
    Doziemna impedancja pojemnościowa przechwytująca ładunek.
    Dzieki temu napięcie na uziomie nie jest aż takie duże.
    IIe wynosi napięcie na zacisku uziomu- nie wiadomo, literatura tego nie podaje.

    Rezystancja uziomu jest w tej aplikacji tylko wskaźnikiem impedancji.
    W zakresie ochrony przeciwporażeniowej – dla prądów zmiennych uziom pracuje na zasadzie prawa Ohma. Ale nie w aplikacji przed wyładowaniami.
    Wymagania na rezystancje uziomu w ochronie przed wyładowaniami określono empirycznie.


    Kolego, a co to jest impedancja Twoim zdaniem? Bo z tego co piszesz wynika, że jest to magiczna wielkość, która przechwytuje ładunek. Niestety ta właśnie impedancja to nic innego jak oporność dla prądu zmiennego a o takim właśnie mówimy. Wyładowanie atmosferyczne nie jest rozpatrywane tutaj jako przepływ prądu stałego, mimo że przeważnie ma jeden kierunek. Wyładowanie to szereg bardzo szybko narastających i zanikających impulsów. Impedancja doziemienia bierze się z indukcyjności całego układu i jego rezystancji. Wpływ indukcyjności jest w tym wypadku wielkością szkodliwą. Jego pojemność jest tutaj czynnikiem korzystnym i tutaj się z kolegą zgadzam. Mimo to napięcia na doprowadzeniach uziemień podczas wyładowań są tak wysokie, że z tychże doprowadzeń zdarzają się przeskoki iskier na kilkadziesiąt cm. (1cm to ok 10kV.) Z tego między in. powodu nie należy przebywać w pobliżu zwodów i ich uziemień.

    Zadaniem typowej instalacji odgromowej w postaci zwodów jest zabezpieczenie konstrukcji budynku przed bezpośrednim wpływem prądu piorunowego. Jego przepływ w razie braku zwodów może spowodować uszkodzenie np. zbrojeń w betonowych konstrukcjach. Zjawisko to powstaje w wyniku oddziaływania pola elektromagnetycznego w kilku równoległych przewodnikach, którymi są zbrojenia. Mogę wrzucić fotki takiego uszkodzenia. Sam przepływ prądu piorunowego niezależnie czy budynek ma instalację odgromową czy nie, potrafi zaindukować w pobliskich przewodach bardzo wysokie napięcia. Już samo to zjawisko uszkodzi większość urządzeń włączonych do sieci energetycznej.

    Osobiście widziałem metalowy dźwig budowlany trafiony piorunem. Dźwig świecił cały mimo że był uziemiony chociażby przez kilkadziesiąt metrów szyn i instalację elektryczną.

    Doskonale zdaję sobie sprawę z wielkości napięć wyładowczych. Zgadza się - przebijają większość przerw.

    Widziałem również przeskok 2m iskry od metalowej siatki rozpiętej na słupkach do jakiegoś rosnącego w pobliżu chwastu, gdzie piorun trafił w słup energetyczny nie mający połączenia z siatką i to ok 100m od miejsca zaobserwowanego wyładowania.

    Przeżyłem też kilka wyładowań w sieć energetyczną 230V. Ma ona uziemienia odgromowe i półprzewodnikowe zwieracze. Nic nie pomaga. Zawsze wyskakują bezpieczniki 40A przed licznikiem i przeważnie pada licznik. Padł nawet stary "rumun". Obecnie już trzeci cyfrowy. W tym roku obyło się bez problemów ale dotychczas miałem każdorazowo uszkodzony sterownik bramy.

    0
  • #11 11 Wrz 2018 07:41
    jack63
    Poziom 41  

    Panowie. Interesująca dyskusja, tylko jaki związek ma ona z tematem?
    Poza tym 1500V jest dopuszczalnym napięciem zasilającym zasilacz o napięciu wyjściowym 15V.

    magic9 napisał:
    Oczywiście cała konstrukcja jest w pełni zabezpieczona przed przeciążeniem, zwarciem, zbyt dużym i za małym napięciem wejściowym, przepięciami (}2/4 kV), odwrotną polaryzacją,

    0
  • #12 11 Wrz 2018 13:19
    jaszczur1111
    Poziom 32  

    Chodzi o to, że rzekoma niezawodność tego zasilacza będzie do pierwszego wyładowania w linię. Co to ma do rzeczy jakie ma napięcie wyjściowe skoro dostanie strzała na wejściu ?

    0
  • #13 11 Wrz 2018 14:07
    jack63
    Poziom 41  

    jaszczur1111 napisał:
    Chodzi o to, że rzekoma niezawodność tego zasilacza będzie do pierwszego wyładowania w linię.

    To zależy czy piorunowi uda się jakąkolwiek drogą przedrzeć przez zabezpieczenia. Zasilacz pewnie jwst montowany w jakiejś szafie rozdzielczej, czyli coś po drodze go chroni a on sam ma wytrzymywać 4kV.
    jaszczur1111 napisał:
    Co to ma do rzeczy jakie ma napięcie wyjściowe skoro dostanie strzała na wejściu ?

    Napięcie wyjściowe jest mało istotne, ale
    jaszczur1111 napisał:
    skoro pracują przykładowo na 850V a wytrzymują jedynie 1500V

    1500V to max napięcie wejściowe zasilacza przy normalnej pracy. Wytrzymuje 4kV.

    0
  • #15 13 Wrz 2018 14:14
    retrofood
    Moderator

    jack63 napisał:
    jaszczur1111 napisał:
    Chodzi o to, że rzekoma niezawodność tego zasilacza będzie do pierwszego wyładowania w linię.

    To zależy czy piorunowi uda się jakąkolwiek drogą przedrzeć przez zabezpieczenia.

    Po to pisałem
    Cytat:
    Właściwe zaprojektowana i wykonana ochrona przeciwprzepięciowa po kolei na wszystkich stopniach ma za zadanie unieszkodliwić impulsy z wyładowań co najmniej do poziomu 1,5 kV. Stąd pewnie taka wartość wzięła się w zasilaczach.

    Zadaniem ochrony przeciwprzepięciowej jest właśnie redukcja impulsu wyładowania do poziomu nie wyższego niż 1,5 kV. Pisanie więc o "pierwszym wyładowaniu w linię" jest niepoważne.

    0
  • #16 13 Wrz 2018 14:42
    jack63
    Poziom 41  

    retrofood napisał:
    Stąd pewnie taka wartość wzięła się w zasilaczach

    Widzę, że Ty też nie zauważyłeś napięcia odporności na przepięcia o wartości 4kV.
    Ile razy muszę pisać, że 1.5 kV to max napięcie zasilające zasilacza, a nie poziom przepięcia.
    retrofood napisał:
    Zadaniem ochrony przeciwprzepięciowej jest właśnie redukcja impulsu wyładowania do poziomu nie wyższego niż 1,5 kV.

    Ta ew. redukcja napięcia jest tylko naszym chciejstwem. Wszystko zależy od miejsca uderzenia i energii pioruna.
    Swoją drogą w propagacji "prądów błądzących" wywołanych piorunem bardzo "pomagają" połączenia wyrównawcze i cała instalacja PE.
    Uszkodzone potrafią być urządzenia NIEpodłączone do zasilania i nieuziemione, czyli nie mające połączenia galwanicznego z jakimkolwiek elementem instalacji. np. II klasy z wyjętą wtyczką z gniazda będące w drugim sąsiednim budynku, gdy piorun uderza w pierwszy a zasilane są oba z tego samego transformatora.

    0
  Szukaj w 5mln produktów