Sollten wir Lieferanten für Spannungseinbrüche und Transienten verantwortlich machen?

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Anonim

Nun, ja und nein

.

Üblicherweise werden dem Lieferanten Spannungseinbrüche und Transienten zugeschrieben, was jedoch oft unfair ist. Es gibt viele mögliche Ursachen vor Ort; Beispielsweise kann das Starten von schweren Lasten zu Spannungseinbrüchen führen, und das Schalten von induktiven Lasten führt zu Spannungsspitzen.

Sollten wir Lieferanten für Spannungseinbrüche und Transienten verantwortlich machen? (Foto: microfluidics.utoronto.ca)

Lassen Sie uns darüber sprechen, wie Spannungseinbrüche und Transienten tatsächlich entstehen und wie sie das Stromnetz beeinflussen:

  • Spannungseinbrüche
  • Übergänge

Spannungseinbrüche

Schwere Lasten, wie z. B. große Motoren, ziehen einige Sekunden lang sehr hohe Anlaufströme, wenn der Rotor beschleunigt, was zu einem Spannungsabfall in der ihn versorgenden Verdrahtung führt. Dieser Spannungsabfall wird viel größer sein, wenn die Verdrahtung nicht sorgfältig bemessen wurde, um die Größe des Startstroms zu berücksichtigen.

Wenn andere Geräte vom selben Feeder gespeist werden, unterliegen sie dem gleichen Spannungsabfall und können dadurch ausfallen.

Abbildung - Aufzeichnung eines Spannungseinbruchs

Eine gute Installationspraxis ist der Schlüssel zur Verringerung dieses Problems . Große Lasten sollten bis zum Punkt der gemeinsamen Kupplung (PCC) spezielle Speiser mit ausreichendem Querschnitt haben, so dass die schwere Last von anderen, empfindlicheren Lasten getrennt ist. Wartungsmaßnahmen sollten sicherstellen, dass diese Stromkreistrennung während der Systemerweiterung nicht zerstört wird.

Moderne elektronische Geräte mit niedriger Leistungsaufnahme sind oft so spezifiziert, dass sie über einen sehr großen Versorgungsspannungsbereich arbeiten - tatsächlich wird behauptet, dass viele Einheiten ohne Anpassung im Bereich von 100 V bis 250 V arbeiten. Dies kann irreführend sein - Die meisten Geräte verwenden ein Schaltnetzteil (SMPS), das einmal pro Halbzyklus Stromimpulse von der Stromversorgung zieht, um einen internen Kondensator zu laden. Die Last wird über einen Regler entnommen und entlädt den Kondensator, der beim nächsten Versorgungsimpuls wieder aufgeladen wird.

Wenn die Ladung auf dem Kondensator ausreichend hoch ist, dann wird eine stabile Ausgabe für eine kurze Zeit in Abwesenheit einer Versorgung noch verfügbar sein. Diese Periode ist als Überbrückungszeit bekannt und ist für eine Einheit hoher Qualität bei Nennversorgungsspannung üblicherweise größer als ein Versorgungszyklus bei Volllast .

Da jedoch die im Kondensator gespeicherte Energie proportional zum Quadrat der Versorgungsspannung ist, führt eine Verringerung der Versorgungsspannung um 10% zu einem Abfall der gespeicherten Energie um fast 20%. Niedrigere Kosteneinheiten haben begrenztere Überbrückungszeiten und liefern möglicherweise nicht die erforderliche Last während eines Spannungseinbruchs.

Insbesondere können weite Versorgungsspannungsbereichseinheiten sehr niedrige Überbrückungszeiten am unteren Ende des Eingangsbereichs haben. Es ist wichtig, daran zu denken, dass viele Computerperipheriegeräte, wie Drucker und Kommunikationsmodems, diese Art von Versorgung verwenden.

Wenn die Stromversorgung die Quelle von Spannungseinbrüchen ist, muss eine Spannungsregelung entweder für den gesamten Standort oder für ausgewählte empfindliche Geräte vorgesehen werden.

Ferroresonant-Transformator, auch als Konstantspannungstransformatoren bekannt, große Eingangsspannungsschwankungen führen zu sehr kleinen Schwankungen der Ausgangsspannung (Bildnachweis: gettysburgtransformer.com)

Ferroresonanztransformatoren (Bild oben), die manchmal als Konstantspannungstransformatoren bezeichnet werden, arbeiten mit einem gesättigten Kern und einem Resonanzkreis, um die Ausgangsspannung zu halten, wenn sich die Eingangsspannung ändert, wobei der Primärstrom variiert, um zu kompensieren. Die Vorrichtung arbeitet zufriedenstellend über einen schmalen Bereich von Ausgangsbelastungen.

Ältere variable Transformatorregler verwendeten einen servomotorbetriebenen Bürstenabgriff um eine ringförmige Autotransformatorwicklung. Reaktionszeit war langsam - mehrere Sekunden, Kontrolle Auflösung schlecht und Wartungsbedarf hoch.

Das moderne Äquivalent verwendet einen mehrstufigen Transformator und einen Festkörper-Stufenschalter und ist schnell, genau und wartungsfrei. Der Transformator kann ein Autotransformator sein, aber in diesem Fall ist die Geräuschisolierung schlecht und zweifach gewickelte abgeschirmte Transformatoren sind bevorzugt.

Es ist wichtig, dass die Steuerschaltung für solche Vorrichtungen eine echte Effektivwertmessung ist, andernfalls wird eine Verzerrung an der Versorgung falsch als Spannungsänderung interpretiert.

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Übergänge

Transienten werden am häufigsten durch Schalten von induktiven oder kapazitiven Lasten verursacht . Wo immer möglich, sollte eine Unterdrückung an der Quelle angewendet werden, um zu verhindern, dass sich die transiente Strahlung ausbreitet und mit anderen Schaltungen koppelt. Wenn die Quelle der Transiente außerhalb des Standorts liegt, sollten die unten beschriebenen Unterdrückungstechniken verwendet werden.

Stoßspannung mit oszillierendem Zerfall

Geringfügige Transienten führen wahrscheinlich nicht zu Schäden, verursachen jedoch Rauschen und können durch die Bereitstellung von Netzfiltern oder Trenntransformatoren verringert werden. Typische kleine Ausrüstungsleitungsfilter (6 Ampere) haben Dämpfungswerte von 22 dB für differentielle und 8 dB für Gleichtaktrauschen bei 150 kHz, wobei sie bei 30 MHz auf ein Maximum von 70 dB ansteigen.

Trenntransformatoren bieten eine gute Geräuschisolierung, vorausgesetzt, dass eine ausreichende elektrostatische Abschirmung zwischen den Wicklungen vorgesehen ist. Es sind ein-, zwei- und dreifach abgeschirmte Typen mit zunehmender Geräuschdämpfung erhältlich.

Dreiphasen-Trenntransformator

Transienten können mehrere tausend Volt erreichen und können Geräte ernsthaft beschädigen, aber glücklicherweise wird der Schutz leicht und ökonomisch durch die Verwendung transienter Spannungsstoßunterdrücker erreicht.

Typischerweise werden Metalloxidvaristoren (MOV) verwendet; diese Geräte haben einen sehr hohen Widerstand bei normaler Spannung, aber oberhalb ihrer Durchbruchsspannung wird der Widerstand sehr niedrig, wodurch der Übergang auf die Durchbruchsspannung des Gerätes geklemmt wird. Der Klammereffekt erfordert das
Die Spannung der Transiente wird in der Impedanz der Versorgung verringert, so dass ein hoher Übergangsstrom fließen muss, und dies führt oft zu einer Rauschkopplung zu benachbarten Leitungen, einschließlich Signal- und Netzwerkverkabelung. Aus diesem Grund ist es besser, Suppressoren in die Nähe der Ursache des Problems zu bringen, als bei jedem anderen Gerät, das betroffen sein könnte.

Beachten Sie, dass die Transiente nicht vollständig entfernt wird, sondern auf die Durchbruchspannung des MOV reduziert wird, die, um einen übermäßig häufigen Betrieb zu verhindern und Fertigungstoleranzen zu berücksichtigen, wahrscheinlich bei etwa 120% der Spitze liegt (170% von RMS). Stromspannung.

Es wird oft als notwendig erachtet, dem Suppressor mit einem Filter zu folgen, um die Transiente weiter zu dämpfen. MOVs können sehr große Ströme von kurzer Dauer durchlassen, aber aufgrund ihrer geringen Leistungsfähigkeit sind sie nicht zum Festklemmen von Wiederholungsspitzen geeignet.

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Referenz // Elektrisches Design - Eine gute Praxisanleitung - Copper Development Association

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