KMB systems, s.r.o. Dr. M. Horákové 559, 460 06 Liberec 7, Czech Republic tel. +420 485 130 314, fax +420 482 736 896 email :
[email protected], internet : www.kmb.cz
KATKA Tyristorové spínací moduly
5/2014
KATKA
KMB systems
1. Popis a zapojení 1.1 Použití Tyristorové spínací moduly řady KATKA jsou navrženy především pro spínání kompenzačních kondenzátorů při rychlé kompenzaci (až 20 regulačních zásahů za 1s) ve spojení s rychlými regulátory řady NOVAR. Lze je však samozřejmě použít i v jiných aplikacích, kde je potřeba bezkontaktní spínání zátěže. Jsou určeny pro spínání v sítích 400/230V, 440/250V a 690/400V, zátěž může být symetrická či nesymetrická, zapojení do hvězdy či do trojúhelníku, kapacitní,odporový či indukční charakter zátěže. K sepnutí zátěže dochází při nulovém napětí (typ. 5V) na spínacím prvku a k rozepnutí spínače dochází při průchodu proudu nulou. Výhody bezkontaktního spínání jsou: dlouhá životnost spínače (vysoký počet sepnutí a rozepnutí), omezené proudové a napěťové rušení do sítě (spínání a rozpínání v nule) a rychlost sepnutí a rozepnutí. Nevýhodou jsou vyšší pořizovací cena a tepelné ztráty. Při použití pro spínání kompenzačních kondenzátorů se výhradně doporučuje použít hrazenou kompenzaci. Hrazená kompenzace zároveň zvyšuje i životnost kompenzačních kondenzátorů a dále zvyšuje přesnost regulace. Moduly obsahují varistorovou přepěťovou ochranu, na hlavním přívodu je nutno instalovat první a druhý stupeň přepěťové ochrany, nejlépe kombinovaný typ T1+T2 podle normy ČSN EN 61643-11 vůči bleskovým proudům, například od firem OEZ, HAKEL, EATON, SCHRACK, SALTEK ... . Řídící napětí je galvanicky odděleno od ostatních obvodů. Moduly obsahují signálky „Pwr“ – přítomnost napětí a „Cntr.L“ – řídící napětí = spínač je sepnut. Moduly řady Katka 80 obsahují termostatem spínaný ventilátor pro nucené chlazení a tepelnou ochranu.
1.2 Popis zapojení Jedná se o kompaktní spínací moduly, které se v současnosti vyrábějí ve třech typech. • Katka 20-T, Katka 80-T – 3 spínače, spíná současně všechny spínače v L1, L2 a L3. Je určen pro třífázovou zátěž zapojenou do trojúhelníka či hvězdy. Zapojení dle obr. 1, 2 a 3. • Katka 20-ST, Katka 80-ST – 3 spínače, spíná jednotlivě spínače v L1, L2 a L3. Je určen pro třífázovou zátěž zapojenou do trojúhelníka či hvězdy, kde lze jednotlivé spínače spínat zvlášť. Zapojení dle obr. 1, 2, a 3. Používá se pro kompenzaci po jednotlivých fázích při nesymetrické zátěži. • Katka 20-D, Katka 80-D – 2 spínače, spíná současně spínače v L1 a L3, L2 prochází přímo. Je určen pro třífázovou zátěž zapojenou do trojúhelníka. Zapojení dle obr. 4. Zde jsou uvedeny jednotlivé používané zapojení, porovnání jejich výhod a nevýhod především z hlediska rychlé kompenzace a doporučení pro konstrukci. • Obr. 1 – tři spínače v sérii se zátěží.
Spínači prochází proud 1,73 krát menší než v zapojení dle obr. 5. Nejnižší tepelné ztráty ze všech zapojení. Proto lze stejnou jednotkou spínat vyšší výkony. Zátěž je rozdělena do „tří jednofázových“ a připojena na sdružené napětí. Při použití pro kompenzaci se kondenzátory při vypnutí nabijí na max. 1,4 násobek napětí a lze je tudíž okamžitě opětovně zapnout. Rychlovybíjecí obvod odpadá, přesto však doporučujeme použít přídavné vybíjecí odpory R, které eliminují vliv kolísání napájecího napětí. Protože nedochází k přebíjení kondenzátorů, je jejich životnost vyšší a zároveň je i nižší napěťové namáhání spínačů. Z těchto důvodů je často toto zapojení pro rychlou kompenzaci i ekonomičtější než zapojení na obr. 4. Určeno především pro moduly řady „T“ a „ST“ pro napěťovou soustavu 400/230V. Toto zapojení se pro rychlou kompenzaci používá nejvíce a i my jej doporučujeme !
L1-L3
L1-L3 N Fu
Fu
DL
PE
Power
L1 L2
L3
DL
PE
24VDC Control
N LT L Power
L1 C1 L2 C2 L3 C3
2
L1 L2
L3
24VDC Control
L1 C1 L2 C2 L3 C3
C1
C2
C3
C1
C2
C3
R1
R2
R3
R1
R2
R3
KATKA
KMB systems
• Obr. 2 – modifikace zapojení z obr. 1
Při hrazené kompenzaci se tlumivka zapojuje mezi jistič a spínací modul viz obr. 1. Lze ji však zapojit i mezi spínací modul a kondenzátory viz obr. 2. V tomto případě se ale musí použít hradící tlumivky o jiné indukčnosti než v předchozím zapojení. Jinak jsou obě zapojení shodná. V tomto zapojení může vyjít hradící tlumivka levněji. Určeno především pro moduly řady „T“ a „ST“ pro napěťovou soustavu 400/230V. Pro kompenzaci platí to samé, co pro zapojení dle obr. 1.
L1-L3 N PE Fu
N LT L Power
L1 L2
24VDC Contr ol
L3
L1 C1 L2 C2 L3 C3
DL
• Obr. 3 – zapojení do hvězdy.
Kompenzační kondenzátory (případně jiná zátěž) je zapojeny do hvězdy na fázové napětí. Při nesymetrické nebo kapacitní zátěži je nutno připojit vodič N. Rychlovybíjecí obvod odpadá, přesto však doporučujeme použít přídavné vybíjecí odpory R, které eliminují vliv kolísání napájecího napětí. Určeno především pro moduly řady „T“ a „ST“ pro napěťovou soustavu 690/400V. Pro kompenzaci se především používá pro napěťovou soustavu 690/400V, případně pro jednoduché jednofázové kompenzace.
L1-L3
C1
C2
C3
R1
R2
R3
L1-L3
690/400V
690/400V
N
N
L (230V) N
Fu
Fu
DL
DL +24V C1 C2 C3
PE
L1 L2 L3
24V DC Control
N LT L Power
L1 C1 L2 C2 L3 C3
C1
• Obr. 4 – „ekonomické“ provedení, pouze dva spínače.
Kompenzační kondenzátory (případně jiná zátěž) jsou zapojeny do trojúhelníka na sdružené napětí. Při použití pro kompenzaci se vždy jeden z kondenzátorů při vypnutí nabije na 2,1 násobek efektivního napětí, pro 400V to je kolem 820Všp, viz obr. 7. To má za následek nižší životnost kondenzátorů a vyšší napěťové namáhání spínačů. Pro opětovné zapnutí je nutno jej částečně vybít na 1,4 násobek, to je 560Všp. Z toho důvodu je nutné použít rychlovybíjecí obvody, výkonové vybíjecí odpory v sérii s tlumivkami DR a dále před opětovným zapnutím tohoto stupně počkat určitou dobu, než se kondenzátor částečně vybije, jinak nedojde k sepnutí tohoto kondenzátoru. Tím je podstatně omezena rychlost regulace a zvyšuje se tepelná ztráta rozváděče (330W pro výkon stupně 50kvar a 5 regulací/sekundu). Určeno pro moduly řady „D“ pro napěťovou soustavu 400/230V. Proto se toto zapojení pro rychlou kompenzaci nedoporučuje ! • Obr. 5 – vyšší tepelné ztráty, tři spínače. 3
R C2
R C3
+24V C1 C2 C3
PE
24V DC Control
L1 L2 L3
L1 C1 L2 C2 L3 C3
C1
R
L1-L3
R C2
R C3
R
L1-L3 N Fu
Fu
DL
PE
Power
L1 L2
L3
DL
PE
24VDC Control
N LT L Power
L1 L2
24VDC Control
L3
L1-L3 N
C1 L2 C3 Fu
C1 L2 C3
DL
PE
DR1
C
DR2
DR1
DR2
C N LT L Power
L1
L2
L3
24VDC Control
L1 C1 L2 C2 L3 C3
DR1
C
DR2
KATKA
KMB systems
Jedná se o modifikované zapojení z obr. 4, pouze se použije modul řady „T“, kde se vypínají všechny 3 fáze. Kompenzační kondenzátory případně jiná zátěž je zapojena do trojúhelníka na sdružené napětí. kde se vypínají všechny 3 fáze. Pro kompenzaci platí to samé, co pro obr. 4 – viz výše. Proto se toto zapojení pro rychlou kompenzaci nepoužívá ! • Obr. 6 – Nehrazená kompenzace.
Při nehrazené kompenzaci je nutno zapojit tlumivky pro omezení nárůstu proudu dI/dt min. 20uH mezi spínač a kondenzátory viz obr. Nehrazenou kompenzaci v žádném případě nedoporučujeme a ani pro rychlou kompenzaci se nepoužívá !
1.3 Poznámky k zapojení (a) Pomocné napětí pro ventilátor u modulů s nuceným chlazením se přivede na svorky L a N. Svorka LT je vývod za termostatem, zkratováním svorek L a LT bude ventilátor trvale zapnut (lze tak i zkontrolovat jeho funkci). (b) Zapojení typů Katka 20-ST a Katka 80-ST je shodné s typy Katka 20-T a Katka 80-T, pouze pro řízení je nutno přivést tři řídící signály pro každý spínač zvlášť. U těchto typů záleží na polaritě řídících signálů, viz obr. 3. (c) Doporučené hodnoty jednotlivých komponent pro hrazenou kompenzaci jsou uvedeny v tabulce 2, hodnoty platí pro zapojení dle obr. 1.
L1-L3 N PE Fu
N LT L Power
L1
L2
L3
24VDC Control
L1 C1 L2 C2 L3 C3
L1
L2
L3
C1
C2
C3
R1
R2
R3
obr. 7 : Průběh napětí na kondenzátorech při rozepnutí a následném sepnutí stupně 20 kvar
Přebití kondenzátoru mezi fázemi L3 a L1 na 814 V při rozepnutí ( t = -300 ms ), při následném pokusu o sepnutí stupně ( t = -120 ms ) sepnul pouze kondenzátor mezi fázemi L2 a L3 ! Rychlovybíjecí odpory DR nezapojeny.
4
KATKA
KMB systems
2. Technické údaje Tabulka 1: Technické parametry modulů Katka Parametr Jmenovité napětí spínané Blokovací napětí max. Spínaný proud max. Strmost nárůstu proudu max. dI/dt Průřez připojovacích vodičů Počet spínačů v modulu Typ zátěže Pomocné napětí (pro ventilátor) Příkon ventilátoru (spínaný teplotou) Průřez připojovacích vodičů Spínací teplota ventilátoru Ovládací napětí / proud - DC 1) Průřez připojovacích vodičů Teplotní ochrana (odepnutí modulu) Třída přepětí / stupeň znečištění Přepěťová ochrana Stupeň krytí Teplota - provozní (max. proud) - provozní (75% max. proud) - skladovací Relativní vlhkost – nesráživé prostředí Rozměry š x v x h Váha
Jedn.
KATKA 20 D 400
V
400/230±10%
V A A/us mm2 V VA mm2 °C V / mA mm2 °C IP
1600 29 50 10 2 C/R/L 24 / 10 1) 2,5 3 / II „C“ 20 -20 až + 45 -20 až + 60 -40 až +100 5 až 95 122x192x117 2,05
°C % mm kg
KATKA 20 T 400, KATKA 20 ST 400 400/230±10% 440/250±10% 1600 22 50 10 3 C/R/L 24 / 10 resp. 30 1) 2,5 3 / II „C“ 20 -20 až + 45 -20 až + 60 -40 až +100 5 až 95 122x192x117 2,15
KATKA 20 T 690, KATKA 20 ST 690
KATKA 80 D 400
690/400±10%
400/230±10%
1600 22 50 10 3 C/R/L 24 / 10 resp. 30 1) 2,5 3 / II „C“ 20 -20 až + 45 -20 až + 60 -40 až +100 5 až 95 122x192x117 2,15
1600 87 50 25 2 C/R/L 230±10% 32 2,5 60±5 24 / 10 1) 2,5 100±5 3 / II „C“ 20 -20 až + 45 -20 až + 60 -40 až +100 5 až 95 122x245x157 3,35
Poznámka 1) : Typy „D“ a „T“ - nezáleží na polaritě, po domluvě s výrobcem též 230V / 50-60Hz / 5mA, nebo 24V / 50-60Hz / 10mA. Typy „ST“ - společný + pól, jednotlivé spínače se aktivují sepnutím na – pól ovládacího napětí 24V DC, 10mA pro 1 spínač, 30mA na modul 5
KATKA 80 T 400, KATKA 80 ST 400 400/230±10% 440/250±10% 1600 67 50 25 3 C/R/L 230±10% 32 2,5 60±5 24 / 10 resp. 30 1) 2,5 100±5 3 / II „C“ 20 -20 až + 45 -20 až + 60 -40 až +100 5 až 95 122x245x157 3,45
KATKA 80 T 690, KATKA 80 ST 690 690/400±10% 1600 67 50 25 3 C/R/L 230±10% 32 2,5 60±5 24 / 10 resp. 30 1) 2,5 100±5 3 / II „C“ 20 -20 až + 45 -20 až + 60 -40 až +100 5 až 95 122x245x157 3,45
KATKA
KMB systems
Tabulka 2: Hodnoty komponent pro vybranou řadu kondenzátorů (platí pro zapojení dle obr. 1) Hrazená kompenzace ( f = Výkon bloku kondenzátor-tlumivka ( 3-fázový ) [kvar]
Výkon Kapacita kondenzátoru kondenzátoru při 440V [kvar] [uF]
2,7 5,3 6,7 10,7 13,3 21,3 26,7 40,0 53,3 66,6 80,0 106,6 133,3 160,0
1 2 2,5 4 5 8 10 15 20 25 30 40 50 60
16,4 32,9 41,1 65,8 82,2 131,5 164,4 246,6 328,8 411,0 493,2 657,7 822,1 986,5
189 Indukčnost tlumivky [mH] 14,376 7,188 5,751 3,594 2,875 1,797 1,438 0,958 0,719 0,575 0,479 0,359 0,288 0,240
Hz )
Uc/U = 107,5%
Proud Proud spínacím pojistkou tyristorem [A] [A] 2,2 4,4 5,6 8,9 11,1 17,8 22,2 33,3 44,4 55,5 66,6 88,9 111,1 133,3
3,8 7,7 9,6 15,4 19,2 30,8 38,5 57,7 77,0 96,2 115,4 153,9 192,4 230,9
Požadovaný modul Katka 20 T Katka 20 T Katka 20 T Katka 20 T Katka 20 T Katka 20 T Katka 20 T Katka 80 T Katka 80 T Katka 80 T Katka 80 T -------------
3. Vyráběné typy
KATKA 80 T 400 Typ přístroje KATKA = tyristorový spínací modul Konstrukce a výkon 20 = pasivní chlazení, až 22A (T, ST) / 29A (D) 80 = aktivní chlazení ventilátorem, až 67A (T, ST) / 87A (D) Způsob spínání D = třífázové, dva sínací tyristory (obr. 4), pouze pro 400/230V T = třífázové, tři sínací tyristory (obr. 1, 2 a 3) ST = spínání každé fáze zvlášť, tři sínací tyristory (obr. 1, 2 a 3) Napěťová soustava 400 = 400/230V až 440/250V 690 = 690/400V
6
KATKA
KMB systems
4.Mechanické rozměry KATKA 20-D / KATKA 20-T / KATKA 20-ST:
KATKA 80-D / KATKA 80-T / KATKA 80-ST:
7
KATKA
KMB systems
5. Doplňky 5.1 Vybíjecí odpory Pomocné vybíjecí odpory 33kΩ / 13W se dodávají společně s tyristorovým modulem, počet 3ks / 1 stupeň. Odpory jsou určeny pro použití v zapojení dle obr. 1, 2 a 3 (R). Odpory lze zapojit přímo do svorek kondenzátorů. Odpory nenahrazují výkonový vybíjecí obvody dle obr. 4 !
5.2 Pomocný zdroj ZP 24 Pomocný zdroj 24 Vss je nutný pro napájení spínacích obvodů tyristorových modulů, případně budících cívek pomocných relé. Maximální proudové zatížení zdroje je 100 mA, to odpovídá max. 10 připojených tyristorových modulů řady „D“, „T“ nebo 3 modulů řady „ST“. Při větším zatížení je třeba použít odpovídající počet zdrojů ZP24. Zdroj je v otevřeném provedení, stupeň krytí IP20, a umisťuje se na montážní lištu DIN 35 mm.
54
58
230 V L N
24 V
-
+
8
KATKA
KMB systems
Servis, záruka Výrobek nevyžaduje během svého provozu žádnou údržbu. Pro spolehlivý provoz je pouze nutné dodržet uvedené provozní podmínky a nevystavovat jej hrubému zacházení a působení vody nebo různých chemikálií. Zařízení je nutno udržovat v čistotě, zejména je nutno zajistit čistotu chladících otvorů pro dobrý odvod tepla. Případné nečistoty odstraňovat čistým měkkým suchým hadrem nebo štětečkem. Přístroj je v provozu pod nebezpečným napětím. Práce na údržbě přístroje smí provádět jen kvalifikovaní pracovníci. Opravy přístroje může provádět pouze výrobce nebo autorizovaný servis. Výrobek byl před expedicí řádně přezkoušen. V případě poruchy výrobku je třeba uplatnit reklamaci u výrobce na adrese: Dodavatel : Výrobce : KMB systems, s.r.o. Dr. M. Horákové 559 460 06 LIBEREC 7 tel. 485 130 314, fax 482 736 896 e-mail :
[email protected] , url : www.kmb.cz Výrobek musí být řádně zabalen tak, aby nedošlo k poškození při přepravě. S výrobkem musí být dodán popis závady, resp. jejího projevu. Nárok na záruční opravu nebude uznán, pokud byla závada způsobena nesprávným zapojením, přetížením nebo mechanickým poškozením. Pokud je uplatňován nárok na záruční opravu, musí být zaslán i řádně vyplněný záruční list. Pokud je požadována mimozáruční oprava, je nutné přiložit objednávku na tuto opravu.
Záruční list Na přístroj je poskytována záruka po dobu 12 měsíců ode dne prodeje. Vady vzniklé v těchto lhůtách prokazatelně vadným provedením, chybnou konstrukcí nebo nevhodným materiálem, budou opraveny bezplatně výrobcem. Záruka zaniká i během záruční lhůty, provede-li uživatel na přístroji nedovolené úpravy nebo změny, zapojí-li přístroj na nesprávně volené veličiny, byl-li přístroj porušen nedovolenými pády nebo nesprávnou manipulací, nebo byl provozován v rozporu s uvedenými technickými parametry. Typ výrobku : KATKA ......................................... Datum vyskladnění : ............................................. Výstupní kontrola : …............................................
v.č..............................................
Razítko výrobce :
Datum prodeje : .................................. Razítko prodejce :
9
