12. IMPULZNÍ RUŠENÍ 12.1. Zdroje impulsního rušení •
Definice impulsního rušení: – rušení, které se projevuje v daném zařízení jako posloupnost jednotlivých impulsů nebo přechodných dějů
•
Zdroje: – spínání elektrických přístrojů – řízené polovodičové měniče – elektrostatické výboje – atmosférické výboje
12.2. Rušení spínacími pochody •
Zdroje: •
Kontaktní spínací mechanismy: • sítě vvn, vn: vf oscilace s kmitočty v rozmezí 1 až 10MHz, napětí až tisíce voltů – vypínače, odpojovače • sítě nn: rušivé impulsy s velkou strmostí – stykače, jističe, relé
•
Bezkontaktní spínací prvky: • kombinace spojitého a impulsního rušení: strmý napěťový impuls a tlumené vf oscilace • výkonové polovodičové měniče
•
Důsledky: – vypínání induktivních zátěží • vznik přechodných jevů na prvcích obvodu – rozpojení obvodu kontakty přístroje • jiskrový výboj (=oblouk): silné vf rušení • u kapacitní zátěže: proudový skok při zapnutí • u induktivní zátěže: napěťový skok při vypnutí – amplitudy napěťových špiček při vypínání R-L zátěže 1000 – 5600 V (při napájecím napětí 120 – 600 V) – poškození spínacího přístroje
•
Omezení rušení způsobí: – zvýšení životnosti přístroje – snížení úrovní rušivých napětí, proudů a elektromagnetických polí
•
Řešení: – přepěťové RC členy (sériový RC obvod) • paralelně ke kontaktům • paralelně k vybavovací cívce přístroje • k oběma
– –
• paralelně k polovodičovým součástkám v měniči varistory • napěťově závislý rezistor přepěťové ochrany + vf odrušovací filtry
12.3. Rušení elektrostatickými výboji • Definice: – výboj statické elektřiny (přírodní zdroj) • Původ: – třecí pohyb mechanických částí – výboj způsobený obsluhou • jednotky až stovky kV • Důsledky: – poškození polovodičových součástek – vznik rušivého elektromagnetického pole – zápalný účinek výboje •
Řešení: – výběr vhodného oblečení a materiálů – vodivé podlahové krytiny – uzemnění zařízení – stínění zařízení – zvyšování relativní vlhkosti vzduchu – chemická úprava povrchů • zvyšování povrchové vodivosti – snížení otáček nebo rychlosti posunu pohyblivých částí strojů – znát hlavní vlivy na velikost výboje • vlhkost vzduchu • množství použitých syntetických tkanin
12.4. Rušení atmosférickými výboji Vyvolaná především bouřkami s výboji blesku. Blesk je v podstatě elektrický výboj mezi: – elektricky nabitým mrakem a zemí – mezi dvěma a více mraky navzájem – mezi jednotlivými částmi jednoho mraku Příčinou atmosférických přepětí může být: – přímý úder blesku: Umax stovky kV, Imax desítky i více kA – blízký úder blesku: Umax desítky kV, Imax jednotky kA – vzdálený úder blesku: Umax jednotky kV, Imax do 1 kA Přímý úder: do hromosvodu, kovové konstrukce (i blízký) Nepřímý úder: např. do venkovního vedení
Přepěťová vlna
Kategorie přepětí
•
Důsledky: – zničení zařízení – ohrožení zařízení až do c. 4km od místa úderu blesku – zrychlené stárnutí zařízení – delší přerušení dodávky el. energie – indukování nebezpečných elektromagnetických polí do elektrických rozvodů
•
– elektrodynamické a tepelné účinky Řešení: – vnější ochrany – vnitřní ochrany
12.5. Ochrana před bleskem –
–
–
Ochrana objektů a elektrických zařízení: – vně každého objektu (vnější ochrana) – uvnitř každého objektu (vnitřní ochrana) Vnější ochrana: – před tepelnými a mechanickými účinky blesku • tam, kde blesk může způsobit: ohrožení života nebo zdraví, poruchu s rozsáhlými důsledky, výbuch, škody na kulturních, popř. jiných hodnotách, přenesení požáru na chráněné objekty, ohrožení staveb jako komíny, věže, rozhledny Vnitřní ochrana: – vyrovnáním potenciálů (propojení kovových částí) – jiskřiště, bleskojistky, varistory, omezovací diody Vnitřní ochrana – vyrovnáním potenciálů
Ochrana před atmosférickým i neatmosférickým přepětím: – přepěťové ochranné zařízení (SPD): • omezit přepětí na míru bezpečnou pro chráněné zařízení • SPD typ 1: svodiče schopné svádět při přímých úderech blesku (dílčí) bleskové proudy • SPD typ 2: svodiče schopné svádět pulzní přepětí • SPD typ 3: svodiče sloužící k ochraně jednotlivých spotřebičů nebo skupin spotřebičů před pulzním přepětím a připojované k zásuvkám
•
•
•
SPD typ 1: třída I - hrubá ochrana – jiskřiště, varistory. Instalace do rozvodu elektrické sítě v místě napojení venkovního vedení k pevné instalaci objektu (hl. rozvaděč): mezi kategorii přepětí IV a III SPD typ 2: třída II - střední ochrana – bleskojistky, varistory. Instalace do rozvodu elektrické sítě v místě napojení pevné instalace objektu a instalaci ke spotřebičům (podružný rozvaděč): mezi kategorii přepětí III a II SPD typ 3: třída III - jemná ochrana – varistory, supresorové diody. Pro ochranu citlivých elektronických spotřebičů: mezi kategorii přepětí II a I
Příklad účinku:
