Elektrische voeding van IT systemen

Elektrische voeding van IT systemen

Overzicht van deel 7 • Reglementering - Kwaliteitsmerk • Beveiliging tegen overstroom • Bescherming tegen elektrische schokken • Keuze van het UPS systeem • Aarding en afscherming Elektrische voeding van IT systemen

2

HOOFDSTUK 1


3

Inleiding - REGLEMENTERING - KWALITEITSMERK Psychologische Implicaties Juridische Implicaties

Sociologische Implicaties Elektrisch Probleem

Medische Implicaties

Financiële Implicaties Technische Implicaties


4

Reglementering - Kwaliteitsmerk • • • • • •

Gevaren Reglementering Normen Kwaliteitsmerk CE markering Beschermingsgraden Elektrische voeding van IT systemen

5

Gevaren • • • •

Personen en dieren Boogvorming Te hoge stromen Overspanningen


6

Reglementering • ARAB • AREI • Wetgeving


7

Normen • • • •

NBN IEC CENELEC BIN


8

Kwaliteitsmerk CEBEC


9

Kwaliteitsmerken CEBEC

België

ASE

Zwitserland

VDE

Duitsland

ÖVE

Oostenrijk

UTE

Frankrijk

DEMKO

Denemarken

IMQ

Italië

NEMKO

Noorwegen

KEMA

Nederland

SEMKO

Zweden

CENELEC

Europa

UL.NEC OSHA

V.S.A.


10

CE markering


11

Beschermingsgraden - vast 1 2 3 4 5 6

Bescherming tegen het indringen van voorwerpen groter dan 50 mm Bescherming tegen aanraking met de vingers en tegen het indringen van voorwerpen groter dan 12 mm Bescherming tegen aanraking met gereedschap en tegen het indringen van voorwerpen groter dan 2,5 mm Bescherming tegen aanraking met fijn gereedschap en tegen het indringen van voorwerpen groter dan 1 mm Volledige bescherming tegen aanraking en tegen schadelijke neerslag van stof Volledige bescherming tegen aanraking en tegen indringen van stof Elektrische voeding van IT systemen

12

Beschermingsgraden (vocht) 1

Verticaal vallende waterdruppels

2

Vallende waterdruppels (tot 15° van de verticale)

3

Regen (tot 60° van de verticale)

4

Waterprojecties uit willekeurige richting (360°)

5

Waterstralen uit willekeurige richting (360°)

6

Omstandigheden zoals op de brug van een schip

7

Onderdompeling

8

Langdurige onderdompeling Elektrische voeding van IT systemen

13

Isolatie van elektrisch materiaal (AREI art.30) • • • • •

Basisisolatie Dubbele isolatieÆ Totale isolatie Bijkomende isolatie Versterkte isolatie


14

Klassen elektrisch materiaal

• • • • •

Klasse 0 Æ basisisolatie Klasse 01 = klasse 0 + geen aarding Klasse 1 Æ met aarding Klasse 2 Æ Klasse 3 Æ zeer lage veiligheidsspanning


15

HOOFDSTUK 2


16

Beveiliging tegen overstroom • Inleidende begrippen • Uitschakelcurven • Onderbrekingsvermogen of kortsluitvermogen • Selectiviteit • Smeltveiligheden • Installatie-automaten Elektrische voeding van IT systemen

17

Inleidende begrippen

If = (conventionele) aanspreekstroom

Iz = toelaatbare stroom

Inf = (conventionele) niet-aanspreekstroom

Uitschakelcurve

In = nominale stroom Ib = belastingsstroom


18

Uitschakelcurven I proefstroom

uitschakeltijd

1,13 In

Als In ≤ 63A moet tu ≥ 60min

1,45 In

Als In ≤ 63A moet tu < 60min

2,55 In

Als In ≤ 32A moet 1s < tu < 60s


19

Uitschakelcurven II type automaat

B

C

D

proefstroom

uitschakeltijd

toepassing

3 In

tu ≥ 0,1s

5 In

tu < 0,1s

5 In

tu ≥ 0,1s

verlichting, stopcontacten,

10 In

tu < 0,1s

kleine motoren

10 In

tu ≥ 0,1s

bij hoge inschakelstromen,

20 In

tu < 0,1s

zoals zware motoren


resistieve belasting

20

Uitschakelcurven III


21

Onderbrekingsvermogen of kortsluitvermogen • • • •

vermogen van de bron inwendige impedantie van de bron doorsnede van de geleiders lengte van de geleiders tussen bron en sluiting


22

Selectiviteit


23

Smeltveiligheden • • • •

Schroefveiligheden (diazed zekeringen) Penveiligheden Miniatuursmeltveiligheden Industriële zekeringen


24

Schroefveiligheden (diazed zekeringen) d g h a c b f

e


25

Penveiligheden I Hartafstand

20 mm

Nominale stroomsterkte

van 2 tot 50 A

Nominale spanning

230/400 V

Kortsluitvermogen

10 kA voor zekeringen van 2 tot 25 A 6 kA voor 32 en 50 A zekeringen


26

Penveiligheden II inspectievenster smeltdraad

contactpen

kalibreerstift


27

1,5 mm

Doorsnede van de te beschermen geleider

Kalibreerelementen met geprofileerde openingen

Kleurencode Overeenkomstige pensmeltveiligheden

mini - fus e

2

2,5 mm

2

4 mm

2

6 mm

2

10 mm

2

1,5 mm 2

2 ,5 mm 2

4 mm 2

6 mm2

1 0 mm 2

vync kie r

vync kie r

vync kie r

vync kie r

vync kie r

oranje

grijs

blauw

bruin

groen

mini - fus e

mini - fus e

mini - fus e

mini - fus e

mini - fus e

mini - fus e

mini - fus e

mini - fus e

mini - fus e

2A

4A

6A

10A

16A

20A

25A

32A

40A

50A

220 380~

220 380~

220 380~

220 380~

220 380~

220 380~

220 380~

220 380~

220 380~

220 380~

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

CEBEC

CEBEC

CEBEC

CEBEC

CEBEC

CEBEC

CEBEC

CEBEC

CEBEC

CEBEC

4000

4000

4000

4000

4000

4000

4000

4000

4000

4000

1,5 mm 2

1,5 mm 2

1,5 mm 2

1,5 mm 2

2,5 mm 2

4 mm 2

6 mm 2

6 mm 2

10 mm 2

10 mm 2

vync kie r

vync kie r

vync kie r

vync kie r

vync kie r

vync kie r

vync kie r

vync kie r

vync kie r

vync kie r


28

Miniatuursmeltveiligheden I a

1

b

2

3

4

c

5

6


7

29

Miniatuursmeltveiligheden II


30

Industriële zekeringen I 2

1 4

5 3

2


31

Industriële zekeringen II


32

Installatie-automaten 1 OMHULSEL 2 UITGANGSKLEM 3 VONKENKAMER 4 ELEKTROMAGNEET 5 BEDIENINGSHENDEL

6 VAST CONTACT 7 BEWEEGBAAR CONTACT 8 BOOGAFLEIDER

9 BIMETAAL 10 INGANGSKLEM

11 RAILHAAK

Zelfdovende thermoplast Mantelklem met schroef voorzien van kruiskop met 9 vonkenplaten De kern kan naar beneden bewegen. Het is de slagpin voor de onmiddellijke opening van de contacten. met vrijloopmechanisme. Bij een overstroom is de onderbreking verzekerd. Tevens veiligheidsonderbreker, waardoor de automaat ook als scheidingsschakelaar mag dienen (AREI art. 235) De nulgeleider sluit het eerst, en opent het laatst. Verbonden met het bimetaal. Bij kortsluiting vloeit de stroom via deze boogafleider, en niet via het bimetaal. voor de thermische werking. Gelijk aan de uitgangsklem. Spanningsvoerende delen worden maximaal afgeschermd. Dient voor het bevestigen van de automaat op een rail.


33

doorsnede van de geleider [mm2]

Nominale stroom van de smeltveiligheid [A]

Nominale stroom van de automaat [A]

1,5

10

16

2,5

16

20

4

20

32

6

32

50

10

50

63

16

63

80

25

80

100

35

100

125


34

Schroefautomaten


35

Railmontage


36

Penautomaten


37

Bimetalen

BIMETALEN met resetdruktoets

STROOMTRANSFORMATOREN met aansluitklemmen


38

Motorbeveiliging


39

Thermische beveiliging


40

Elektronische motorbeveiliging


41

HOOFDSTUK 3


42

Bescherming tegen elektrische schokken • Aarding • Differentieelschakelaar of aardlekschakelaar


43

Bescherming door aarding • Verdeelnetten • Aarding • Wat mag niet geaard worden?


44

Verdeelnetten Relatie tussen het verdeelnet Relatie tussen de massa’s van de (distributietransfo in ster) en de verbruiker en de aarde (Tweede letter in aarde (Eerste letter in de aanduiding) de aanduiding) sterpunt geaard

T

nulgeleider en aarding gemeenschappelijk

N-C

sterpunt niet geaard, eventueel verbonden via een impedantie

I

nulgeleider en aarding gescheiden

N-S

nulgeleider en aarding deels gescheiden , deels gemeenschappelijk nulgeleider en aarding gescheiden. Metalen behuizingen van verbruikers zijn geaard. Elektrische voeding van IT systemen

N-C-S

T

45

TT-net Net

Verbruiker

L1 L2 L3 N

PE

aarde


46

IT-net Net

Verbruiker

L1 L2 L3 N

PE

aarde


47

TN-C-net Net

Verbruiker

L1 L2 L3

PEN

PE

aarde


48

TN-S-net Net

Verbruiker

L1 L2 L3

N PE

PE

aarde


49

TN-C-S-net Net

Verbruiker

L1 L2 L3

N PEN

PE

PE

aarde


50

Aarding


51

Hoofdaardklem met scheidingsstrip


52

TT-net met isolatiefout bij een van de verbruikers Net secundaire transformatorwikkeling

Verbruiker met isolatiefout tussen L3 en de aarde

Zekering

L1 L2 L3 N Isolatiefout PE

Foutstroom

aarde


53

IT-net met isolatiefout bij een van de verbruikers Net

Verbruiker met isolatiefout

Verbruiker

L1 L2 L3 N capacitieve lijnkoppeling PE

Isolatiefout PE

aarde


54

TT-net met isolatiefout bij twee verbruikers I Net

Verbruiker

L1 L2 L3 N

Isolatiefout PE

Foutstroom

Breuk aarde


55

TT-net met isolatiefout bij twee verbruikers II Biijkomende Equipotentiaalverbinding Net

Verbruiker

L1 L2 L3 N

Isolatiefout PE

Foutstroom

Breuk

Equipotentiaalverbinding


aarde

56

Verbindingsklem


57

Niet aarden toestel op lage spanning (vb.bel)

Veiligheidstransformator

toestel op een andere spanning PE

230V

24V


58

Differentieelschakelaar of aardlekschakelaar • • • • •

Doel van de differentieelschakelaar Samenstelling Werking Gevoeligheid Uitvoeringen


59

Differentieelschakelaar of aardlekschakelaar


60

Differentieelschakelaar • Werking • Gevoeligheid


61

Differentieelschakelaars 3

2

8

5

4

1


6

7

62

Differentieelschakelaar met onverzadigbare kern


63

Selectiviteit van differentieelschakelaars 300mA

30mA


100mA

64

Differentieelrelais I contactor

meetmodule ∆I torus

tijd

230V


65

Differentieelrelais II


66

Differentieelautomaat


67

Differentieelschakelaar voor verplaatsbare toestellen


68

HOOFDSTUK 4


69

Keuze van het UPS systeem • • • • • • • •

Inleiding Toepassingen van UPS systemen Aankoop criteria Technische begrippen Dynamische systemen met batterijstockage Roterende systemen met een integrale dieselmotor Statische UPS-systemen met batterijstockage Toekomst


70

Gelijkstroom-motor-generator GELIJKSTROOMMOTOR WISSELSTROOMGENERATOR

GELIJKRICHTER NET

LAST

BATTERIJLADER

BATTERIJ


71

Dynamische en statische UPS WISELSPANNINGSGENERATOR

NET

LAST

LAST


72

UPS in normale werking


73

UPS werking bij uitgevallen netspanning


74

Uitval van de UPS, voeding via de bypass-schakelaar


75

Meervoudige module UPS (parallel redundant)


76

Meervoudige module UPS (serie redundant)


77

Aankoop criteria

Graad van bescherming (betrouwbaarheid) bij storingen Elektrische voeding van IT systemen

78

Spanningstollerantie BELASTING

tijd

Spanning


79

Crestfactor I

Ieff tijd


80

Kortsluitstroom


81

Faseverschuiving PF last = 1

I wisselrichter = 78A

I filter = 27A

I last = 73A

U last

Wisselrichter I wisselrichter I last

PF last = 0,8 inductief

C Z

U last I filter

I wisselrichter = 78A

I filter = 27A

I last = 91A


82

Eindontlaadspanning


83

Omgevingstemperatuur 6

4

2

0 10

20

30

40

50

Bron : Plannung und Auswahl van USV-AnlagenISDN 3-7723-4433-X BLZ.60/fig.2.10


84

Autonomie Invertor (wisselrichter)

Batterij


85

Uniblock omvormer WISSELSTROOMSYNCHRONE MOTOR HULPMOTOR (START)

ANKER MET VELDWIKKELING en DEMPKOOI

WISSELSTROOMSYNCHRONE GENERATOR

VELDREGELLUS


86

UPS systeem met “uniblockomvormer” AFVLAKSPOEL GELIJKRICHTER

WISSELRICHTER

NET WISSELSTROOM MOTOR HULPMOTOR (START)


BATTERIJLADER

WISSELSTROOM GENERATOR

BATTERIJ

LAST

REGELLUS VAN HET VELD


87

Lijnstroom


88

UPS systeem NET

STATISCHE SCHAKELAAR

AFVLAKSPOEL GELIJKRICHTER

WISSELRICHTER LIJNSPOEL

WISSELSTROOM (SYNCHRONE) MOTOR HULPMOTOR (START)


BATTERIJLADER

WISSELSTROOM GENERATOR

BATTERIJ

LAST

REGELLUS VAN HET VELD


89

“Uniblockomvormer” 100

η [%]

a b

90 80 70 60

a: netwerking b: batterijwerking

50 0

100

200

300

400

500

P [kW] Elektrische voeding van IT systemen

90

Vast vliegwiel

NET

LAST

BY-PASS SCHAKELAAR


91

Vast vliegwiel en frequentieomvormer

FREQUENTIEOMVORMER NET

LAST

BY-PASS SCHAKELAAR


92

Inductiekoppeling NET

N12

N23

X”d


LAST

SYNCHRONE GENERATOR

93

Filterwerking I N12 = 3* N23

N23

NET

LAST

X”d = 3 * XN12 = XN23

E


94

Filterwerking II N12 = 3* N23

N23 LAST E

0,75E

0,25E

0,25E

X”d E

50Hz


95

Netspanning op niet fundamentele frequentie N12 = 3* N23

N23 LAST

0,75

un

un

0,25E X”d = X”2

50Hz 0,25

0

un


96

Systeemconfiguratie


97

Systeem HOLEC - vliegwiel


98

Systeem HOLEC – werking bij aanwezigheid van netspanning


99

Werking bij afwezigheid van netspanning


100

Werking bij dieselvoeding en afwezigheid van netspanning


101

Statische UPS


102

Indeling volgens het spanningssysteem Lage vermogens (max.5kVA)

Vermogens tot ongeveer 30kVA Het kunnen parallelwerkende UPS toestellen zijn

Hoge vermogens (.10...4000kVA)


103

Indeling volgens de schakeling Ongeschikt voor kritische verbruikers. Geen filterwerking

Spanningsvariaties worden vermeden.

Zowel f- als U- regeling met filterwerking


104

Gelijkrichter I


105

Gelijkrichter II


106

Driefasige spoel


107

Batterijopstelling in een kast en op een rek


108

UPS-opstelling met individuele en gemeenschappelijke batterijen Belasting

Belasting

~

M1

M2

~

M3

M4

M1


M2

M3

M4

109

Invertor met thyristoren


110

Schakelpatroon


111

Spannings-invertor met transistoren of IGBT’s


112

Principe van invertor brug


113

Principeschakeling van een driefasige transistor omvormer uitgang

DC voeding

last transfo

UITGANGSFILTER

MICRO PROCESSOR CONTROLE & MONITORING


114

Principe van pulsbreedtemodulatie U

tijd


115

Spanningsafwijking bij 100% belastingsverandering U

100% belastingsverandering

tijd


116

Overbelastbaarheid tijd [ sec ] 120

30

10 3

Inom

1

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4


1,5

117

Statische bypass


118

Evolutie in 100 kVA UPSontwerp gedurende 25 jaar 70

Vermogendichtheid [kVA/m³]

60

50

40

30

20

10

0 1973

1978

1983

1988

1993


1998

119

HOOFDSTUK 5


120

Betrouwbare energievoorziening: wat moet er gevoed worden • Computersystemen • Telefonie


121

HOOFDSTUK 6


122

Installaties voor de tertiaire sector 1. 2. 3. 4.

Aardingen en equipotentialiteit Afscherming van kabels Keuze van de aardverbinding Gevoeligheid voor elektromagnetische storingen (EMS) 5. Overspanningsbeveiligingen Elektrische voeding van IT systemen

123

1. Aardingen en equipotentialiteit Æ Steraarding


124

Meervoudige aardingen Netvoedingskabel Informatiekabel


125

2. Afscherming van kabels


126

Verbinding van het kabelscherm met de aarde of toestelmassa


127

3. Keuze van de aardverbinding


128

TT-net N

PE

Persoons-beveiliging

Brandveiligheid

Vermogenbeschikbaarheid

EMC-gedrag

•GOED Æ differentieelschakelaar verplicht

•GOED

•GOED Æ differentieelschakelaar verplicht

•GOED Æ Zorgen voor goede bliksemafleider


•

129

IT net N

PE


Brandveiligheid


EMC-gedrag

•GOED•differentieelschakelaar NIET verplicht Æ plaatsen kort bij de verbruiker.

•GOED

•ZEER GOED•Bij een eerste aardfout volgt er geen uitschakeling van de voeding.

•GOED maar met beperking Æ Commonmode filters kunnen niet gebruikt worden.


130

TN-C net P


Brandveiligheid


EMC-gedrag

•GOED

•SLECHT•Hoge stromen in de PEN geleider.

•GOED

• SLECHT

•differentieelschakelaar NIET mogelijk.

•Verboden in ruimte met explosiegevaar

• Er vloeien stromen in de massa’s en de PENgeleider •Bovendien is er een lus met een groot oppervlak •Daardoor storingen !


131

TN-S net N

PE


Brandveiligheid


EMC-gedrag

•GOED

•SLECHT

•GOED

•ZEER GOED

•Er is een aardingspunt!

•Differentieelschakelaar van 500 mA plaatsen

•Differentieelschakelaar NIET mogelijk.

•Hoge foutstromen in de PE •


132

4. Gevoeligheid voor elektromagnetische storingen (EMS)


133

Stroom buiten de PEN-geleiders H

toestel 1

toestel 2

H

datakabel H

H

H

L1

PEN


134

Monitor afschermingen


135

EMS 1. 2. 3. 4. 5.

Kortsluitvermogen Selectiviteit van de beveiliging Onderlinge plaatsing van de geleiders Indeling van de installatie Transformator


136

Horizontale selectiviteit A

B

C


137

Verticale selectiviteit A 10A (C10)

B 20A (C20)

C 20A (C20)

100A (C40)

100A


138

Groepering van eenfasige kabels in een driefasige installatie

1 2 3

3

1 2


139

Parallelschakeling van driefasige kabels

L1 L1 L1

L2 L2 L2

L3 L3 L3

L1 L2 L3


L1 L2 L3

L1 L2 L3

140

Globale indeling van de installatie


141

Overspanningsbeveiligingen


142

Driefasige overspanningsbeveiliging N

L1

L2

L3


143

Zenerdiode


144

Varistor


145

Vonkbrug


146

Overspanningsbeveiligingen eigenschappen VONKBRUG

VARISTOR

ZENER/TAZ

Zener-spanning

90...10.000V

20...2.000V

3...200V

Afleidvermogen

max.150kA

max 45kA

max.1kA

Aanspreektijd

100ns...1ms

minder dan 25ns

max.10ps

40....15000pF

8...12000pF

(hangt af van du/dt) Capaciteit

1...8pF

Symbool


147

Elektrische voeding van IT systemen

Recommend Documents