Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Transformator 400/230V zanik fazy

Drako1988 24 Aug 2020 00:00 1032 20
  • #1
    Drako1988
    Level 20  
    Witam

    Rozważam taki teoretyczny problem. Mamy maszynę zasilaną L1, L2, L3 + PE czyli dość standardowy przykład. Ponieważ w środku znajduje się sterowanie, mamy transformator separujący załóżmy 400/230V. Transformator po stronie pierwotnej wpięty jest np.: pomiędzy fazy L1 oraz L2. Teraz załóżmy, że mamy takich maszyn w niewielkiej odległości kilkanaście.

    Dla takich założeń następuje awaria, mamy zanik fazy L1. Ponieważ transformator traci zasilanie, całe sterowanie się wyłączy, ale co z potencjałem na przewodzie L1? Pojawi się tam napięcie fazy L2, a ponieważ maszyn jest kilka, to sumaryczna impedancja będzie niewielka, co może spowodować przepływ znacznych prądów. Czy w systemach automatyki stosuje się jakieś zabezpieczenia przed takim scenariuszem? Wiem, że można np.: zamontować czujnik kolejności faz, który odepnie całkowicie transformator w sytuacji awaryjnej, jednak takie automaty mają zazwyczaj zwłokę. Czy powinno się stosować dodatkowy stycznik z cewką 400V wpiętą pomiędzy L1 oraz L2 który odłączy trafo przy zaniku którejkolwiek z nich? Należy dodać, że przez taki stycznik również może nastąpić upływ prądu do fazy sąsiedniej.
  • #2
    ArturAVS
    Moderator HP/Truck/Electric
    Drako1988 wrote:
    co może spowodować przepływ znacznych prądów

    W którym miejscu? Transformatory sterownicze są od bardzo dawna używane i nic takiego nie ma miejsca.
  • #3
    Drako1988
    Level 20  
    Chodzi mi mniej więcej o coś takiego
    Transformator 400/230V zanik fazy
  • #4
    kaz69
    Level 34  
    Wstaw przekaźnik i czujnik zaniku fazy i po problemie.
  • #5
    ArturAVS
    Moderator HP/Truck/Electric
    To teraz pomyśl jakie napięcie może się pojawić na uzwojeniu pierwotnym trafa (nominał 400VAC)? Jeśli nawet obwód zamknie się poprzez inne fazy (różne maszyny, różna kolejność faz), to napięcie nie przekroczy tych 400V bo nie ma fizycznie takiej możliwości a co za tym idzie nie będzie żadnego wzrostu prądu.

    kaz69 wrote:
    Wstaw przekaźnik i czujnik zaniku fazy i po problemie.

    W jakim celu?
  • #6
    Drako1988
    Level 20  
    Wiem, że tak można, jak już wcześniej napisałem, jest wtedy niestety pewna zwłoka. Chodzi mi bardziej o to, jakie rozwiązania stosuje się profesjonalnie, czy nie stosuje się nic?
  • #7
    ArturAVS
    Moderator HP/Truck/Electric
    Drako1988 wrote:
    Chodzi mi bardziej o to, jakie rozwiązania stosuje się profesjonalnie, czy nie stosuje się nic?

    Zależy od konstrukcji maszyny, najczęściej czujnik zaniku i asymetrii faz a jeśli sytuacja tego wymaga to dodatkowo kolejności faz( ale to bardziej w przypadku "przewoźnych" maszyn, przy stacjonarnych wystąpienie zmiany kolejności jest raczej nikłe).
  • #8
    jack63
    Level 43  
    Drako1988 wrote:
    Chodzi mi mniej więcej o coś takiego

    Ten "schemat" w ogóle nie odzwierciedla opisywanej przez ciebie sytuacji. Narysuj porządny schemat uwzględniający inne urządzenia 3f to się przekonasz że nie popłyną żadne wielkie prądy. Jednak w urządzeniach z prymitywną automatyką sterowniczą zasilaną z 230V mogą się dziać "cuda".
    Istotne jest gdzie następuje przerwa zasilania jednej z faz. Gdy przerwa nastąpi w części wspólnej kilku obwodów, to niektóre odbiorniki mogą zostać połączone szeregowo z zupełnie przypadkowym rozkładem napięć między sobą.
    PS. Na schemacie zastąp impedancje rezystancjami. Dla uproszczenia.
    Podejrzewam, że chodzi ci o inny przypadek. Przerwa przewodu N w obwodzie 3f i odbiornikach 1f jest bardzo niebezpieczną dla tych urządzeń sytuacją.
    Natomiast "utrata" L1 lub L2 lub L3 może być groźna dla odbiorników 3f pozbawionych zabezpieczeń przed taka sytuacją.
    Zauważ, że w twoim przykładzie utrata l1 lub L2 spowoduje wyłączenie odbiorników 3f, ale utrata L3 tego nie dokona, więc zabezpieczenie zawsze musi obejmować kontrolę trzech faz.
    Rozwiązanie z transformatorem 400/230 stosuje się głównie w urządzeniach po to aby nie prowadzić niepotrzebnego w tej sytuacji przewodu N. Szczególnie gdy urządzenie jest oddalone na sporą odległość od rozdzielni zasilającej. Typowe rozwiązanie dla urządzeń chłodniczych na dachu.
    Jednak projektanci elektrycy olewają ten pomysł i, z jakiejś nieznanej mi przyczyny, ten niepotrzebny przewód N w projektach się znajduje, co prowadzi do zupełnie zbędnych, a czasami sporych kosztów.
  • #9
    Drako1988
    Level 20  
    Chodzi o coś takiego. Tutaj konkretny przykład. Brak fazy L2 powoduje Przepływ prądu pomiędzy L1 i L3. W efekcie na układach sterowniczych mamy około 110V co może spowodować nieprawidłową pracę całego układu. Wydaje mi się, że widziałem kiedyś w maszynie podpięte trafo jedynie przez bezpiecznik co nie zapobiegnie takim sytuacjom i może spowodować nieprawidłowe działanie. Czy standardowe zabezpieczenie to czujnik zaniku faz? Jak rozwiązywało się to w czasach, kiedy istniały jedynie styczniki?

    Przepraszam za jakość zdjęcia ale soczewka telefonu miła niekontrolowane spotkanie z gwoździem ;)
    Transformator 400/230V zanik fazy
  • #10
    ArturAVS
    Moderator HP/Truck/Electric
    Drako1988 wrote:
    W efekcie na układach sterowniczych mamy około 110V co może spowodować nieprawidłową pracę całego układu.

    A sterowanie przy napięciu o około połowę mniejszym zadziała? Wątpię aby jakiś stycznik z cewką 230VAC zadziałał, co najwyżej po brzęczy trochę i tyle.
    Drako1988 wrote:
    Jak rozwiązywało się to w czasach, kiedy istniały jedynie styczniki?

    Trzy styczniki połączone kaskadowo stykami roboczymi( zasilanie na wejście pierwszego,wyjście pierwszego na wejście drugiego, wyjście drugiego na wejście trzeciego, wyjście trzeciego do zasilanego systemu), cewki styczników każda do innej fazy i N. :D Tak się robiło przed wejściem elektroniki.
  • #11
    Drako1988
    Level 20  
    Quote:
    A sterowanie przy napięciu o około połowę mniejszym zadziała? Wątpię aby jakiś stycznik z cewką 230VAC zadziałał, co najwyżej po brzęczy trochę i tyle.


    Pierwszy z brzegu: SIEMENS SIRIUS 3RF2330-1AA22, cewka na 110 - 230V. Co prawda przekaźnik półprzewodnikowy ale to nic nie zmienia. Poza tym wiele urządzeń automatyki przemysłowej działa w tej chwili w zakresie uniwersalnym 85 - 265V. Inny przykład to zamiast 230V to 24V na wtórnej. Nie jestem pewien czy po załączeniu każdy stycznik 24V rozłączy przy 12V (Bo przy 12V pewnie nie załączy ale czy rozłączy?).

    Quote:
    Trzy styczniki połączone kaskadowo stykami roboczymi( zasilanie na wejście pierwszego,wyjście pierwszego na wejście drugiego, wyjście drugiego na wejście trzeciego, wyjście trzeciego do zasilanego systemu), cewki styczników każda do innej fazy i N. :D Tak się robiło przed wejściem elektroniki.


    W tym układzie nie ma N, ale wystarczy 2 styczniki z cewkami na 400V. Pytanie moje jest natomiast, czy taki się robi w profesjonalnych rozwiązaniach? Czy zawsze jest czujnik zaniku faz na wejściu? Bo nie jestem tego pewien.

    Nie chcę, żeby wyszło, że się czepiam, chce mieć tylko 100% pewność jak powinno być ;)
  • #12
    Krzys55
    Level 26  
    ArturAVS wrote:
    , cewki styczników każda do innej fazy i N.
    Tu nie zadziała, bo autor nie ma N.
  • Helpful post
    #13
    kaz69
    Level 34  
    Jeżeli cenowo wyjdzie taniej kupić stycznik na 400V niż czujnik zaniku + przekaźnik na 220V to sprawa jasna.
  • Helpful post
    #14
    jack63
    Level 43  
    Drako1988 wrote:
    W efekcie na układach sterowniczych mamy około 110V co może spowodować nieprawidłową pracę całego układu.

    To jakie będzie napięcie w układzie sterowniczym jest trochę loterią. Przypadek 110VAC praktycznie nie wystąpi.
    Podział napięcia między szeregowo połączone impedancje zależy od rodzaju transformatorów, ale przede wszystkim od obciążeń po stronie wtórnej, bo impedancja strony wtórnej przenosi się na stronę pierwotną.
    W każdym razie taka sytuacja jest awarią i jest niedopuszczalna, bo może stanowić zagrożenie dla ludzi, sprzętu lub procesu obsługiwanego przez ten sprzęt.
    Drako1988 wrote:
    Czy standardowe zabezpieczenie to czujnik zaniku faz?

    Tak to standardowe zabezpieczenie, choć obsługa, zgłoszonego zmianą stanu styku, błędu może być różnie realizowana.
    Także tzw. CKFka powinna być instalowana w praktycznie każdym 3f układzie zasilającym. W praktyce różnie z tym nawet dziś bywa. Natomiast w bardziej skomplikowanych układach odbiorczych zadanie CKFki z reguły przejmuje układ sterujący, więc nie instaluje się jej osobno.
    Drako1988 wrote:
    ak rozwiązywało się to w czasach, kiedy istniały jedynie styczniki?

    Najczęściej ...nijak. Przy silnikach sprawę załatwiał termik. Można było stosować przekaźniki z wąskim polem prawidłowych napięć zadziałania. Tak jak i dziś, wszystko zależało od wyobraźni i inwencji projektanta oraz przewidywanych zagrożeń związanych z przerwą zasilania jednej fazy.
    Z resztą dziś układy automatyki się tak pokomplikowały, że algorytmy sterowania przejęły programy zawarte w procesorach lub pamięciach z nimi współpracujących. Niesie to pewne zagrożenie, gdyż utrata jednej fazy natychmiast oddziałuje na elementy wykonawcze (mocy), a układ sterowania zasilanie może mieć podtrzymane w kondensatorach jeszcze "chwilę". Dlatego często jest wymagane to o czym pisałem wyżej.
  • Helpful post
    #15
    ArturAVS
    Moderator HP/Truck/Electric
    Drako1988 wrote:
    Co prawda przekaźnik półprzewodnikowy ale to nic nie zmienia

    Zmienia bardzo wiele. W przypadku klasycznych styczników elektro-mechanicznych żaden nie zadziała przy tak obniżonym napięciu. Półprzewodnikowe to całkiem inna bajka.
    Drako1988 wrote:
    Czy zawsze jest czujnik zaniku faz na wejściu?

    Tak jak pisałem zależy to od konstrukcji maszyny. Pracując kilkanaście lat temu w UR, w żadnej z maszyn nie widziałem fabrycznie takiego zamontowanego( maszyny niemieckie i włoskie do obróbki drewna, niektóre z dużą ilością napędów), sterowanie właśnie poprzez trafo 400/230. W prostych maszynach wystarczy prawidłowo dobrany wyłącznik silnikowy (tzw. termik), w nowszych i bardziej skomplikowanych maszynach sprawę załatwia przekaźnik bezpieczeństwa lub wbudowany PLC (spotkałem się, że kilka wejść analogowych "nadzoruje" parametry zasilania).
    Drako1988 wrote:
    Nie chcę, żeby wyszło, że się czepiam, chce mieć tylko 100% pewność jak powinno być ;)

    O jakie dokładnie maszyny chodzi?
  • #17
    Drako1988
    Level 20  
    Quote:
    O jakie dokładnie maszyny chodzi?

    Są to maszyny w stolarni, różnego rodzaju obrabiarki. Leciwe a czasem trzeba je modernizować od strony sterownia.

    Quote:
    Co prawda przekaźnik półprzewodnikowy ale to nic nie zmienia

    Chodzi bardziej o to, że taki układ może być użyty w sterowaniu i w efekcie zadziałać nieprawidłowo.

    Quote:
    To jakie będzie napięcie w układzie sterowniczym jest trochę loterią. Przypadek 110VAC praktycznie nie wystąpi.
    Podział napięcia między szeregowo połączone impedancje zależy od rodzaju transformatorów, ale przede wszystkim od obciążeń po stronie wtórnej, bo impedancja strony wtórnej przenosi się na stronę pierwotną.

    Oczywiście masz rację, ja założyłem sytuację czysto teoretyczną, której zresztą nigdy nie można wykluczyć.

    Bardzo dziękuję za odpowiedzi, chyba już zostałem nakierowany. CZF lub CKF na wejściu i to on dopiero załącza napięcie na trafo zasilające sterowanie. Całe sterowanie po stronie wtórnej trafa więc jeżeli zniknie któraś z faz to wyłączam trafo i w efekcie całe sterowanie zostaje wyłączone.

    Ale UWAGA! A co z trafami np 400/24V, które służą do hamowania silników napięciem DC? Rozumiem, że w takiej instalacji nie można takiej metody hamowania wykorzystać (bo trafo może nie mieć zasilania) i pozostają jedynie hamulce mechaniczne zamontowane bezpośrednio na wałach silnika? Czy normy przewidują możliwość hamowania prądem DC? Czy po prostu zależy to od maszyny, i tam gdzie hamowanie ma wystąpić nawet podczas awarii (np windy) stosuje się jedynie hamulce mechaniczne, a w takiej pilarce, której bezwładność jest dużo mniejsza normy zezwalają używanie hamowania prądem DC?
  • Helpful post
    #18
    jack63
    Level 43  
    Drako1988 wrote:
    CZF lub CKF na wejściu i to on dopiero załącza napięcie na trafo zasilające sterowanie. Całe sterowanie po stronie wtórnej trafa więc jeżeli zniknie któraś z faz to wyłączam trafo i w efekcie całe sterowanie zostaje wyłączone.

    Nie. Nie wolno tak podchodzić do sprawy. Wszystko musi być przemyślane i powinny być przewidziane przynajmniej typowe stany awaryjne i sposoby reakcji na nie.
    Sam niżej piszesz o przypadku gdy takie odcięcie zasilania (tej reszty sprawnych faz) może być niebezpieczne.
    Chodzi o to aby nie "wyganiać diabła Belzebubem". Nie ma automatu. Jest analiza konkretnego przypadku.
    Krzys55 wrote:
    Najlepsze wyjście jest takie

    Wcale nie jest najlepsze ani najgorsze. Jedno z wielu. Ja czytając opis działania z linku na pewno bym nie kupił tego wyrobu.
    Tylu marketingowych bzdur w kilku zdaniach już dawno nie znalazłem.
  • #19
    ArturAVS
    Moderator HP/Truck/Electric
    jack63 wrote:
    Nie ma automatu. Jest analiza konkretnego przypadku.

    Dokładnie. Trzeba brać pod uwagę przede wszystkim bezpieczeństwo operatora/obsługi, a później samej maszyny. Co innego wyłączenie awaryjne przez obsługę, a co innego przez automatykę. Miałem przypadki, gdzie operatorowi nie chciało się wyłączyć frezarki wielowrzecionowej w odpowiedniej kolejności i wyłączał głównym wyłącznikiem. Wrzeciona stawały, a posuw siłą bezwładności wpychał materiał na stojące głowice frezarskie. Pewnego razu węglik na frezie pękł i "raził" kilku ludzi w okolicy maszyny (inne stanowiska), szczęście że żaden odłamkiem w oczy nie dostał. Maszyna miała tak zrobione sterowanie, że najpierw uruchamiało się napędy głowic frezujących, a następnie posuw. Zatrzymanie w odwrotnej kolejności, a wyłączniki awaryjne najpierw odcinały zasilanie posuwu i podawały DC na uzwojenia, a po ułamku sekundy to samo z napędami głowic. Odcięcie głównego zasilania skutkowało powyższym. Tak że tak jak @jack63 pisze, tylko analiza możliwych zagrożeń i indywidualne rozpatrywanie każdej maszyny ma sens. Nie ma rozwiązania uniwersalnego i idealnego.
  • #20
    Krzys55
    Level 26  
    jack63 wrote:
    Tylu marketingowych bzdur w kilku zdaniach już dawno nie znalazłem.
    Tak piszesz, bo piszesz, czy jakoś uzasadnisz?
  • #21
    jack63
    Level 43  
    Krzys55 wrote:
    Tak piszesz, bo piszesz, czy jakoś uzasadnisz?

    To offtopic, ale... Przeczytaj sobie na spokojnie i zanalizuj pod kątem logicznym to co jest napisane na tej stronie z linku pod zdjęciem tej CKFki. Jak nie widzisz w tym nic nielogicznego lub "maślano-maślanego" napisanego typową marketingową nowomową, to... współczuję.
    Napiszę, że nie jest to jakiś specjalny wyczyn bełkotu marketingowego, ale wpisuje się idealnie w obecną modę. Napisać dużo i bez sensu równocześnie podając minimum informacji. Wszystko pisane dla laika i przeniesione na poziom emocji z poziomu wiedzy/informacji.
    Nie rozumiem czemu to ma służyć? Przecież laik nie będzie kupował takiego wyrobu, a fachowiec potrzebuje krótkich rzetelnych informacji interesujących go parametrach, a nie marketingowego zachwalania jakie to jest piękne, wspaniałe i jak się dobrze człowiek poczuje to kupując. Przecież CKFka to nie jest sukienka czy inny zbędny bibelot aby się podniecać jego zakupem.
    Przepraszam autora za ten offtop. Sorry.