Použití proudových chráničů (RCD) s frekvenčními měniči

Typografie
  • Smaller Small Medium Big Bigger
  • Default Helvetica Segoe Georgia Times

Jak vybrat správný RCD pro použití s frekvenčními měniči a vyhnout se tak nežádoucímu vypínání a dosáhnout maximální doby nepřetržitého provozu?

Úvod

Konstruktéři strojů jsou pod neustálým tlakem nabízet sofistikovanější a energeticky účinnější stroje o vyšším výkonu. Čím dál oblíbenější zpětnou vazbou jsou kmitočtově řízené pohonné jednotky. I když je toto řešení efektivní, může způsobovat vypínání nebo úplnou ztrátu ochranné funkce, pokud není instalován vhodný typ proudového chrániče (RCD). Řešení s harmonizovanými pohony a RCD je neodmyslitelné pro chod strojů, které v sobě spojují energeticky účinné řízení motoru s nejvyšší možnou ochranou zařízení i obsluhy.
Úspěšnost tohoto řešení spočívá v detailním porozumění komponentám pohonu a RCD a jejich interakci. Správný výběr RCD je určen polohou zbytkových proudů generovaných pohony a zároveň amplitudou, tvarem vlny a frekvencí komponent.

RCD FM 1

Základy elektrického pohonného systému a frekvenčního měniče

Plynulá změna rychlosti může výrazně zlepšit funkčnost pohonu systému. Využití kmitočtové modulace umožňuje vysokou přesnost polohy díky nastavení konzistentní proměnné rychlosti. Tato technika však může způsobovat nadměrné svodové proudy nejen při poruše, ale i během normálního provozu.
Pokud dojde k nerovnováze fází střídavého proudu nebo pokud je zapojen velký počet pohonů, mohou být generovány stejnosměrné i střídavé svodové proudy o frekvencích v řádu MHz. Tyto proudy mohou přesahovat 100 mA, což stačí pro nežádoucí vypínání RCD.
Frekvenční měniče upravují dodávku síťového napětí pomocí usměrňovacích můstků. Takto je stejnosměrné napětí vyrovnáno před konverzí převodníkem na výstupní napětí, u kterého lze měnit úroveň a frekvenci.
Všeobecně, když se svodový proud zvyšuje, vyzařované kapacitní rušení a vysokofrekvenční vedená rušivá napětí jsou sníženy. To znamená, že projektanti někdy nechají navýšit svodové proudy pro snížení úrovně vysokofrekvenčního rušení.

RCD, které mohou být použity s pohonem s proměnnými otáčkami

Není možné vypočítat, kolik pohonů může být instalováno za RCD bez způsobování nežádoucího vypínání, protože kvalita instalace má podstatný dopad na úroveň svodového proudu. Avšak obecně by mělo platit, že v rámci správně instalovaného systému mohou být za RCD instalovány nejvýše tři pohonné jednotky.
RCD typu F jsou určeny pro aplikace jednofázových měničů a zajišťují přiměřenou ochranu v případě poruchy uzemnění související s harmonickými vlnami generovanými měničem a současně zvyšují odolnost vůči nežádoucímu vypínání.
Tyto RCD nabízí stejný rozsah ochrany a funkcí jako RCD typu A a rozpoznávají také sinusové střídavé proudy i pulzující stejnosměrné proudy. RCD typu F díky funkcionalitě navíc nabízí vyšší úrovně bezpečnosti a stabilitu systému v porovnání s RCD typu A v aplikacích s jednofázovým frekvenčním měničem.
RCD typu B umí detekovat sinusové střídavé proudy, pulzující stejnosměrné proudy a hladké stejnosměrné proudy vznikající při poruchách, díky čemuž jsou vhodné pro různé aplikace a jsou navrženy pro použití v 50/60Hz třífázových systémech. Pro proudové chrániče typu B jsou definovány také podmínky aktivace pro proudy vznikající při poruchách s různými frekvencemi až 1 kHz.
RCD typu Bfq splňují požadavky typu B (IEC/EN 62423) a jsou určeny pro obvody, které zahrnují frekvenční měniče pro pohony s regulovanými otáčkami. Mají zvláště uzpůsobené aktivační křivky definované do 50 kHz a jsou určeny pro zamezení falešných alarmů. Tyto křivky vykazují sníženou citlivost na svodové proudy o vyšších frekvencích.
RCD typu B+ splňují požadavky normy VDE 0664-400 a vyznačují se frekvenční aktivační odezvou definovanou až do 20 kHz. Jejich maximální aktivační proud při vyšších frekvencích je omezen na 420 mA. Poskytují tedy vynikající ochranu před rizikem požáru způsobeným poruchou uzemnění v aplikacích s elektronickými pohony.
Nezapomeňte, že pokud skrze RCD prochází složitý tvar vlny proudu, RCD přepne i v případě, že pouze jediná frekvence dosáhne aktivační křivky, protože aktivační proud RCD je stanoven právě na 50/60 Hz.
RCD typu B, Bfq a B+ (do 63 A) jsou standardně vybaveny digitálními RCD, které nabízí dvě klíčové výhody při použití s frekvenčními měniči. Za prvé, digitální RCD disponují indikací svodových proudů pomocí LED diod. To pomáhá uživateli pozorovat, zda je svodový proud hraniční. Za druhé, nabízí vyšší přesnost, která umožňuje dosažení úrovně vypínání RCD blíže ke 100 % IΔn. Ve výsledku se můžeme vyhnout předčasnému přepnutí.
RCD typu F, B, Bfq a B+ všeobecně zvyšují dostupnost systému, protože mají vysokou odolnost vůči nežádoucímu vypínání (odolání rázovému proudu ≤3 kA a vypínání s prodlevou).

RCD FM 2

Strojírenské podpůrné nástroje RCD

Společnost Eaton jako všestranný poskytovatel nabízí kompletní řešení od vstupu střídavého napětí do motoru včetně ochrany proti zkratu a přepětí, tlumivky motoru, sinusového filtru a všech nezbytných systémových komponent pro energeticky účinné řízení motoru a jeho ochranu. Společnost Eaton dále zjednodušuje konstruktérům strojů výběr vhodného vybavení pro jejich aplikaci.
Pomocník pro výběr PowerXL™ Selection Aid nabízí jednoduché plánování řešení on-line a konstruktérům pomáhá rychle vybrat pohonnou jednotku potřebnou pro danou aplikaci a příslušný rozvaděč, ochranné prvky, tlumivky a filtry s odpovídajícími produktovými čísly.
Tento nástroj také pomáhá konstruktérům vybrat správný typ RCD. Na základě vybrané pohonné jednotky pomocník doporučí správný typ a velikost (RCD nebo MCCB s RCD jako zásuvným blokem). Konstruktéři musí pouze definovat požadovaný cíl ochrany a podle toho bude použit 30 mA RCD pro dodatečnou ochranu nebo 300 mA RCD pro ochranu při poruše.

Závěr

Pro udržení konkurenceschopnosti musí být konstruktéři strojů schopni navrhnout harmonizované řešení RCD a pohonů, které zaručí nejvyšší možnou úroveň ochrany spolu s energeticky účinným řízením motoru. Protože životní cykly produktů stále zkracují, na konstruktéry a společnosti je vyvíjen stále větší tlak pro nepřetržité zvyšování účinnosti pohonů a produktivity.
Pro vyřešení těchto výzev musí společnosti neustále optimalizovat své procesy, zkracovat čas a snižovat náklady u fází návrhu, vývoje, provozu a optimalizace svých automatizačních systémů.
Řešení s harmonizovaným RCD a frekvenčním měničem poskytne konstruktérům strojů další konkurenceschopný prvek pro návrh vybavení, který jejich koncovým výrobním zákazníkům sníží dobu prostoje a sníží provozní náklady. Se správnou volbou produktu nebude k jejich standardnímu návrhu přidáno žádné riziko.

Aktuální číslo časopisu

ElektroPrumysl cz cervenec 2019s

ElektroPrůmysl.cz, září 2019

Číslo je zaměřené na elektrické pohony, měniče frekvence, řízení polohy a pohybu.

Najdete nás na Facebooku

Bezplatný odběr časopisu

Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.
 Souhlasím se zpracováním osobních údajů pro potřeby zasílání časopisu zdarma. Informace o zpracování osobních údajů
Časopis vychází 1x měsíčně.

Zajímavé odkazy

TERMOKAMERY.cz – novinky a akční ceny! Vyberte si termokameru přesně dle Vašeho požadavku. Technické poradenství, profesionální přístup, prodej, odborná školení, servis a kalibrace. Vyžádejte si předvedení termokamer zdarma přímo ve vaší firmě!
VOLTWORLD.cz - Svět měřicí techniky! Internetový obchod s kvalitní měřicí technikou osvědčených světových značek. Akční ceny, výhodné sady, půjčovna, servis, kalibrace, školení a semináře.
Vyšší úroveň bezpečnosti – NKT instal CYKY Dca Inovovaný kabel s vylepšeným materiálem pláště, nešíří plamen, splňuje požární klasifikaci „Dca“.
ProfCom, s.r.o. (Professional Component Services) Autorizované zastoupení a distribuce produktů průmyslové automatizace značky Delta pro ČR a SR.
Bezplatný odběr časopisu
Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.
 Souhlasím se zpracováním osobních údajů pro potřeby zasílání časopisu zdarma. Informace o zpracování osobních údajů
Časopis vychází 1x měsíčně.