Instalace topných zařízení z hlediska elektromagnetické slučitelnosti

2

034

Instalace topných zařízení z hlediska elektromagnetické slučitelnosti Pro architekty, projektanty, montážní firmy a výrobce rozvaděčů

V zásadě platí, že všechny přístroje instalujeme podle pokynů jejich výrobce a v souladu s evropskými normami. Následující pravidla a zásady jsou obecného charakteru; nejsou to návody k instalaci konkrétních výrobků firmy Landis & Staefa. Montážní pokyny, které jsou součástí dokumentace k výrobkům, obsahují specifické údaje, které je nutné dodržet, a které se v určitých případech mohou od těchto obecných pravidel lišit. Úvod Problémy s elektromagnetickým rušením většinou znamenají ztrátu času a bohužel i důvěry zákazníka. Proto je velmi žádoucí věnovat důkladnou pozornost včasnému plánování a správnému technickému řešení instalace. Následující doporučení vám pomohou některé problémy řešit. Každé silové vedení znamená zdroj elektromagnetického vyzařování a tedy i potenciální rušivý prvek. Vznikají na něm krátké špičky napětí, tzv. tranzienty, které jsou způsobovány především spínáním induktivních zátěží, tedy motorů, stykačů, čerpadel, solenoidů a podobně. Tyto špičky se kapacitně vážou na sousední signálová vedení a datové sběrnice, což vede k nežádoucímu rušení elektronických zařízení. V praxi je úroveň rušení velice proměnlivá a s tím souvisí také obtížně předvídatelné riziko poruch.

Tři praktická opatření proti elektromagnetickému rušení:

CE1N2034CZ 17.05.1999

Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

1. Redukce ploch smyček mezi vodiči a plochami spojenými se zemí i mezi vodiči navzájem. 2. Používání stíněných a kroucených kabelů pro sběrnice i signálová vedení. 3. Omezení jiskření na kontaktech pomocí RC článků. Hlavními zdroji rušení jsou induktivní zátěže - relé, stykače a podobně.

Pojmy Ukostření

Galvanické nebo kapacitní propojení přístrojů s referenčním potenciálem. Nejdůležitější opatření, protože stínění funguje pouze při správném ukostření!

Zemnění

Spojení mezi přístrojem a zemí. Zemnění slouží k ochraně osob. Běžně se realizuje pomocí ochranného vodiče PE (protective earth) a je značeno žlutozeleně.

Plochy smyček

Oblasti, uzavřené mezi vedením a zemí nebo silovým a signálovým vedením či sběrnicí.

Vedení kabelů Signálová vedení a sběrnice by měly být vždy vedeny od vedení silových odděleně, to znamená s dostatečným vzájemným odstupem. • Na první pohled se zdá být žádoucí maximální vzájemný odstup. Při velkých odstupech však vznikají velké plochy smyček, které mohou mít za následek silnější vazby, například přepětí způsobené atmosférickými výboji. N2

N1

M

M MSF

is

Cs

ZE SF

2034S01

Zjednodušený princip vazby smyčkou Rušivé pole se indukuje do signálových vodičů N1 N2

is Cs M MSF SF ZE

Regulátor 1 Regulátor 2 Rušivý proud Rozptylová kapacita Zem přístroje Měrná plocha smyčky pro indukční vazbu Elektromagnetické rušivé pole Impedance zemnění

Příklad: Dva regulátory v jedné budově, vzájemně spojené sběrnicí. Sběrnice je dostatečně vzdálena od silového vedení, např. na protější straně budovy. Tak vzniká velká plocha smyčky a tudíž silná vazba!

2/10 Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

CE1N2034CZ 17.05.1999

N1

N2

N1

N2

Bus

Bus Bus

V1

V3

V2

Redukce plochy smyčky Nevhodné vedení kabelů N1 N2 V1 V2 V3

---

—

Bus 2034S03

Bus 2034S02

Bus

V1

V3

V2

Redukce plochy smyčky Vhodné vedení kabelů

Regulátor 1 Regulátor 2 Rozvodná krabice 1 Rozvodná krabice 2 Rozvaděč Kabel sběrnice Síťový kabel Plocha smyčky

• Tedy: pokládat spolu, ale vždy s nutným odstupem 15 až 20 cm! • Rušivá silová vedení jsou také kabely od regulátoru k čerpadlům, kotlům, pohonům atd. • Elektroinstalační předpisy bohužel stále ještě povolují vedení signálových i silových vodičů v jednom plastovém kanálu za předpokladu, že izolace vyhovuje bezpečnostním požadavkům. Z hlediska elektromagnetické slučitelnosti je takováto instalace ovšem nevyhovující. • Vedení pokládejte pokud možno na rošty se vztažným potenciálem, nejlépe do kovových kanálů, které jsou mezi sebou a se zemí dobře galvanicky propojeny. N1

N2

2034S04

N1 N2 V1 V2 V3

V1

V3

V2

---

— ==

Regulátor 1 Regulátor 2 Rozvodná krabice 1 Rozvodná krabice 2 Rozvaděč Kabel sběrnice Síťový kabel Kovový kanál Plocha smyčky

Redukování plochy smyčky Optimální vedení kabelů v kovových kanálech Kovové rošty a správně instalovaná stíněná vedení plochu smyček proti zemi výrazně snižují.

Výběr signálových kabelů a sběrnic Nejlepší ochrany proti rušení dosáhneme při použití stíněného dvoužilového kabelu. • Žíly by měly být kroucené. • Nejlepší výsledky vykazují kabely s hustým pleteným stíněním, následují kabely stíněné fólií. Napařované stínicí vrstvy jsou nedostačující. 3/10 Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

CE1N203CZ 17.05.1999

• Stínění také redukuje plochu smyček proti zemi.

N1

N2 Us

KS

~0 M

M

is

is

MSF ZE SF

2034S05

Oboustranně uzemněné stínění Odolnost proti induktivním vazbám dobrá Rušivé pole je odvedeno stíněním signálových vodičů. Zmenšila se plocha smyčky. N1 N2

Regulátor 1 Regulátor 2 Rušivý proud Rušivé napětí Zem přístroje Měrná plocha smyčky pro indukční vazbu Impedance stínění kabelu ≅ 0 Ω Elektromagnetické rušivé pole Impedance zemnění

is Us M MSF KS SF ZE

is

N1

N2 Us

~0 M

M

i s1

is

i s2 ZE 2034S06

Oboustranně uzemněné stínění Odolnost proti kapacitním vazbám dobrá Kapacitně navázané rušení je stíněním svedeno do země. N1 N2

is Us M ZE

Regulátor 1 Regulátor 2 Rušivý proud Rušivé napětí Zem přístroje Impedance zemnění

• Stínění musí být na obou koncích vodivě spojeno s celým obvodem kabelu a nejkratší cestou (tj. s minimální impedancí) připojeno na referenční potenciál (uzemnění, kostra rozvaděče apod.). • Vhodné jsou speciální svorky pro propojování vodičů s DIN lištou.

4/10 Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

CE1N2034CZ 17.05.1999

2034Z01

2

1

1

3

2 3 4

Svorka ochranného vodiče Svorka pro zemnění Lišta Kovová deska

1 2 3 4

Zemnicí lišta Plechový profil Správné řešení Ještě lepší řešení

4

Připojení stínění bez zásuvky

2034Z02

1

3

2

4

Připojení stínění bez zásuvky

2034Z03

1

1 2

Stínění „Ocásky“

2 Nepřípustné spojování konců stínění: vznikají tzv. „ocásky“ Stíněné kabely

• Nutný odstup správně stíněných vedení od paralelně vedených silových vodičů může být v krajním případě i nulový, lepší je ovšem v každém případě odstup přibližně 15 cm. • Stíněná vedení k pokojovým ovladačům: na straně ovladače není zpravidla možné kabel správně uzemnit, takže se stínění se zemí propojuje jednostranně u regulátoru.

Nestíněné kabely

• Nestíněné kabely jsou rušením ovlivňovány podstatně silněji. Výhodné je používat kabely s kroucenými páry. • Minimální odstup od paralelně vedených silových vodičů je 15 až 20 cm . • Doporučuje se vést silové a signálové kabely v kovových kanálech oddělené kovovou přepážkou. • Při použití kanálů z plastické hmoty musejí být silové a signálové kabely vedeny v oddělených kanálech s odstupem 15 až 20 cm.

5/10 Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

CE1N203CZ 17.05.1999

Silové kabely V prostředích se zvýšenými nároky na elektromagnetickou slučitelnost se vyplácí použití stíněných silových vodičů k motorům (od frekvenčních měničů), pohonům apod. • Jsou to například kabely s minerální izolací a měděným opláštěním (MICC). • Samozřejmě i u těchto kabelů musí být stínění oboustranně dobře spojeno se zemí.

Kabelové kanály Kovové kanály poskytují vysokou odolnost proti rušení, protože signálové, resp. silové kabely jsou v přímém kontaktu s referenčním potenciálem. • Tím se zmenšuje plocha indukčních smyček. Podmínkou ale je, že jednotlivé segmenty kanálu jsou vzájemně dobře vodivě propojeny. • Kanály musejí být minimálně každých 20 m spojeny se zemnicím potenciálem. • Je-li nevyhnutelné vést silové i signálové kabely v jednom kanálu, použijeme třístranně uzavřený kovový kanál. • Silová a signálová část se oddělí pomocí kovové přepážky. 2370Z20

M

S N M

S

Signálová vedení Silová vedení Kovový kanál s kovovou přepážkou

N

Sběrnicová propojení mezi budovami, ochrana proti přepětí Jakmile je sběrnice vedena mimo budovu nebo po její venkovní zdi, je nezbytná kvalitní a správně instalovaná ochrana proti atmosférickému přepětí. Omezení

Zde navrhovaná ochrana proti přepětí nechrání proti trvalému přepětí ze silnoproudé sítě a přechodovým jevům, které na sběrnici působí přes domovní instalace (vodovody, silnoproudé rozvody). • Ideální vstup sběrnice do budovy je ve stejném místě, jako vstup silového vedení (Single Point Entry). • V bezprostřední blízkosti je instalován vodič pro vyrovnání potenciálů, spojený s kostrou budovy. • Přepěťové ochrany se montují na DIN lištu, která je krátkým měděným páskem 20 x 2 mm spojena s referenčním potenciálem. • Pozor: Svodový proud teče přes upevnění ochran na lištu, bez tohoto spojení lišty se zemí je ochrana neúčinná! • Každá budova vyžaduje přepěťovou ochranu např. od firmy PHOENIX, která se skládá ze zásuvné jednotky UFBK-M 2-PE-48AC-ST (třístupňový svodič) a základní jednotky UFBK-BE. • Tyto ochrany jsou testovány pro sběrnice LPB a M-Bus. • Nechráněný vstup vedení se připojuje na svorky 1 a 2 označené „IN“ , chráněný výstup k regulátorům se připojuje na svorky 3 a 4, označené „OUT".

6/10 Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

CE1N2034CZ 17.05.1999

• Plánování topologie sběrnice: Do celkového kapacitního zatížení sběrnice musíme zahrnout i kapacitu ochrany 2,3 nF. • Stínění musí být na vstupu do budovy dobře spojeno s referenčním potenciálem. • Dnes se běžně používá síť TN-S, kde ochranný a neutrální vodič jsou od sebe odděleny. U budov v rámci jednoho nízkonapěťového rozvodu se potenciál vyrovnává přes ochranný vodič. • Pancéřování silových přívodů musí být na vstupu do budovy dobře spojeno s referenčním potenciálem. • Při spojení na delší vzdálenosti již není zaručen stejný referenční potenciál v obou budovách. V těchto případech spojíme stínění s referenčním potenciálem pouze na jedné straně.

W

E SPE A

BUS OUT

BUS IN

N

PAS FUE

2034Z04

TRA

TFS

Vyrovnání potenciálů a ochrana proti přepětí na vstupu do budovy (suterén) N W E A SPE TFS FUE PAS TRA BUS IN BUS OUT

Regulátor Vodovod Silový přívod Anténní kabel Single Point Entry, bod společného vstupu Oddělovací jiskřiště Zem základů Rozvod referenčního potenciálu Ochrana proti přepětí Nechráněná část Chráněná část

Rozvaděče Spojení s kostrou

Rozvaděče představují vztažný bod pro spojení kabelů a koster přístrojů. Musejí chránit proti rušení a rušivá napětí svádět do země. • Je výhodné, když vnitřní stěny nejsou lakovány. • Jako standard vyžadujte pozinkované vnitřní stěny (ochrana proti korozi). • Rošty a lišty musejí být elektricky vodivé a nesmějí být lakované. • Mezi průchodkami a svorkovnicí musí být dostatek místa pro řádné ošetření stínicích vodičů. • Používejte ploché měděné pásky nebo plochá lanka (povrchový jev). • Dveře rozvaděče spojte plochým lankem s kostrou (případně i jako doplňkové opatření k normálnímu ochrannému vodiči).

7/10 Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

CE1N203CZ 17.05.1999

Pravidla ochrany proti rušení a vyzařování

Při výrobě rozvaděče je nutné oddělit silně vyzařující komponenty od jejich potenciálních "obětí". Propojení těchto dvou skupin věnujeme zvýšenou pozornost. • Zdroje elektromagnetického vyzařování: stykače, frekvenční měniče, magnetické ventily, stmívače • Přístroje na rušení citlivé: řídicí členy, regulátory, elektronika, PC

Konstrukce

Oddělení zdrojů rušení od citlivých přístrojů: • U zvláště silných zdrojů (frekvenční měniče) použijte oddělené rozvaděče. • Některé přístroje lze umístit i mimo rozvaděč. Pozor však na dodržení stupně krytí. • V rozvaděči je možné instalovat plechové přepážky. • U kritických spojů dbejte na krátké a přímé vedení.

Pravidla pro připojování:

• Použijte zvláštní svorkovnice a kanály pro stíněná a nestíněná vedení. • Single Point Entry - všechny průchodky na jedné stěně rozvaděče (silnoproud a signálová vedení / vstupy a výstupy). • Kabely nesmějí tvořit smyčky (pozor na tzv. "rezervy" v kanálech). • Vyhraďte dostatek místa pro správné připojení stínění. • Rozvaděč zahrňte do systému vyrovnání potenciálů v budově.

Připojení stínění kabelů

Předpokladem pro správné stínění je přítomnost kvalitního referenčního potenciálu. Smysl ukostření je svést do země rušivé proudy, které se indukují ve stínění.

1 2 3 4

2034Z05

5 6

9

8

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Kontakt stínění s deskou pomocí kovových svorek Stíněné kabely k čidlům Řídicí vedení z procesu Svorkovnice Základní kovová deska Nestíněný společný kabel Stíněný společný kabel Spojení s referenčním potenciálem Spojení se skříní rozvaděče (ukostření)

Správné odstínění kabelů v rozbočovači • Stínění musí být s referenčním potenciálem propojeno nejkratší cestou, v ideálním případě pomocí speciálních svorek nebo objímek. • Čím je větší vzdálenost od konce kabelu ke kostře, tím nižší účinek stínění má. • Připojení stínění pomocí „ocásků“ je neúčinné, i když jsou konce jen několik centimetrů dlouhé. V optimálním případě jsou stínění galvanicky spojena se zemí na obou koncích kabelu. V případě nekvalitní země je možné zabránit vyrovnávání potenciálů přes stínění tak, že jeden konec stínění uzemníme galvanicky a druhý kapacitně.

8/10 Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

CE1N2034CZ 17.05.1999

Přechodové jevy

Komponenty, které obsahují indukčnosti, především stykače a relé, je nutno vybavit RC členem, který je paralelně připojen k cívce. • Vhodné komponenty dodávají např. firmy FINDER a WEIDMÜLLER. • U kritických aplikací mnohdy pomůže nasazení polovodičových relé, která spínají při průchodu nulou. • Při použití varistorů dosáhneme omezení napěťových špiček, ne však dokonalé kompenzace přechodových jevů. • Pokud se i navzdory korektnímu vedení kabelů v budově a použití stíněných kabelů vyskytnou rušení, která nelze objasnit, vyplácí se ošetření všech podezřelých induktivních zátěží v budově. Ke každému spotřebiči (motory, stykače, zářivky apod.) se paralelně připojí RC člen.

Odkazy:

Podrobnější informace o správném projektování budov z hlediska elektromagnetické slučitelnosti doporučujeme firemní dokument L&S č. H 8 000 003774.

Zdroje:

„EMV-gerechte Gebäude- und Schaltschrankinstallation“ Podklady firmy montena emc sa CH-1728 Rossens „EMV von Gebäuden, Anlagen und Geräten“ Anton Kohling (vydavatel) VDE Verlag

Užitečné adresy:

divize Landis & Staefa Novodvorská 1010/14 142 01 Praha 4 tel. 02/ 6134 2316, 18, fax 6134 2357

divize Cerberus Nuselská 116 140 00 Praha 4 tel. 02/ 61 21 75 71, 2

Sprecher Schuh AG Lázeňská 11 Praha 1 tel. 02/ 53 91 77

Silektro Praha s. r. o., Hakel s. r. o. Perunova 17 130 00 Praha 3 tel. 02/ 24 25 01 78, 24 25 12 92

Weidmüller, s.r.o. Vídeňská ul. 340 252 42 Vestec u Prahy tel. 02/ 4400 1400, fax: 02/ 4400 1499

Schrack Energietechnik Dolnoměcholupská 2 Praha 10 tel. 02-81 00 81 11 9/10

Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

CE1N203CZ 17.05.1999

Poznámky:

10/10 Siemens Building Technologies Landis & Staefa Division

ã1999 Siemens Building Technologies AG Změny vyhrazeny CE1N2034CZ 17.05.1999