Přechodné děje v síti NN vyvolané perspektivními světelnými zdroji

Transkript

1 Přechodné děje v síti NN vyvolané perspektivními světelnými zdroji Doc. Ing. Pavel Mindl, CSc. Praha, září 2016

2 Obsah Přechodné děje v síti vyvolané perspektivními světelnými zdroji Úvod do problému EMC světelných zdrojů Přehled současných druhů světelných zdrojů Technika měření transientních zapínacích proudů Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zhodnocení aktuálních a potenciálních problémů

3 Úvod do problému EMC světelných zdrojů Poměrně rozsáhlý sortiment moderních zdrojů osvětlení sebou přináší nové problémy s elektromagnetickou kompatibilitou. Světelné zdroje jsou napájeny z měničů napětí, které provádějí následující transformace: Usměrnění a následné zvýšení síťového napětí pro napájení výbojek Transformaci střídavého napětí z 230 V na 12 V pro napájení halogenových žárovek Přeměnu střídavého napětí 230 V na cca 12 V stejnosměrných pro napájení LED těles Konverzi napětí sítě na zdroj stejnosměrného konstantního proudu pro napájení LED těles Transformace jsou prováděny na kmitočtech řádově khz Je nutno řešit problém filtrace vf složek napětí a proudu, produkovaných měniči. 3

4 Přehled současných druhů světelných zdrojů Samostatnou kapitolou jsou přechodné proudové zapínací děje. Zapínací děje působí přímo na spínací přístroje, jimiž jsou osvětlovací tělesa spínána i na napájecí síť. S ohledem na dosavadní zkušenosti z reklamací bylo proto provedeno sondážní měření reprezentativní skupiny světelných zdrojů z hlediska velikosti jejich zapínacích proudů. Byly měřeny: Klasické žárovky Výbojky s integrovaným elektronickým předřadníkem Výbojky s externím induktivním předřadníkem Halogenové žárovky 12V s externím elektronickým transformátorem Halogenové žárovky 230 V (bez předřadníku) LED žárovky 230 V s integrovaným předřadníkem LED reflektor s externím elektronickým předřadníkem. 4

5 Technika měření transientních zapínacích proudů Technika měření transientních zapínacích proudů 5

6 Ukázky typických průběhů zapínacích proudů - žárovky Zapnutí žárovky 60 W v okolí maxima napětí I: 1A/d, T: 1 ms/d, Ip = 4 A 6

7 Ukázky typických průběhů zapínacích proudů - halogenové žárovky Zapnutí halogenové žárovky 77 W I: 1A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 5,32A 7

8 Zapnutí halogenové žárovky Osram 57 W I: 1A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 4A 8

9 Měření výbojek Ilustrativní příklad zapojení měniče výbojek (nevztahuje se ke konkrétnímu prezentovanému svítidlu) 9

10 Zapnutí výbojkového svítidla GSU 423 s integr. předřadníkem I: 5A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 12,6A 10

11 Zapnutí výbojkového svítidla KLE 3U 15W s integr. předřadníkem I: 2A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 11,3A 11

12 Zapnutí výbojkového svítidla KLE 3U 23W s integr. předřadníkem I: 2A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 13,4A 12

13 Zapnutí výbojkového svítidla LIH x26 Ws indukčním předřadníkem I: 1A/d, T: 5 ms/d, Ip = 1,52A 13

14 Zapnutí výbojkového svítidla LIH x26 W s elektronickým předřadníkem I: 1A/d, T: 5 ms/d, Ip = 7A 14

15 Zapnutí výbojkového svítidla PHILIPS 20 W s integrovaným el. předřadníkem I: 2 A/d, T: 2,5 ms/d, Ip = 4,48A 15

16 Měření halogenových žárovek Halogenové žárovky 12V s elektronickým transformátorem 230V/12V 230V - přímé připojení na síť Ilustrativní příklad zapojení elektronického napáječe 12 V halogenových žárovek (nevztahuje se ke konkrétnímu prezentovanému svítidlu) 16

17 Zapnutí halogenové žárovky 12V/50 W s elektronickým transformátorem TB W I: 2 A/d, T: 0,025 ms/d, Ip = 9,76A. Kmitočet oscilací 125 khz. 17

18 I: 2 A/d, T: 2,5 ms/d, Ip = 3,5A Zapnutí halogenové žárovky 230 V/50 W (bez předřadníku) I: 2 A/d, T: 2,5 ms/d, Ip = 3,5A 18

19 LED světelné zdroje Porovnání světelného spektra různých zdrojů Zdroj: 19

20 Napáječe LED žárovek varianta 1 s malými vstupními kapacitami Ilustrativní zapojení měniče LED s malými filtračními kapacitami v síťové části a soft startem (nevztahuje se ke konkrétnímu prezentovanému svítidlu) 20

21 Varianta 2 s elektrolytickým kondenzátorem na výstupu usměrňovače Ilustrativní zapojení měniče LED s velkou filtrační kapacitou v síťové části (nevztahuje se ke konkrétnímu prezentovanému svítidlu) 21

22 Zapnutí LED žárovky MEGAMAN 230V/16,5 W I: 2 A/d, T: 0,1 ms/d, Ip = 10 A 22

23 Zapnutí LED žárovky MEGAMAN 230V/9,5 W I: 2 A/d, T: 0,1 ms/d, Ip = 5 A 23

24 Zapnutí LED reflektoru 6W s předřadníkem SLV, LI I: 2 A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 6,6 A 24

25 I: 1 A/d, T: 0,25 ms/d, Ip = 2,64 A Zapnutí LED reflektoru FOODLIGHT 7028B -36W I: 1 A/d, T: 0,25 ms/d, Ip = 2,64 A 25

26 Zapnutí LED reflektoru SLV W I: 2 A/d, T: 0,25 ms/d, Ip = 7,6 A 26

27 Přehled zapínacích transientních jevů u různých druhů svítidel Druh svítidla Příkon /W/ Klasická žárovka Halogenová žárovka na 230V Halogenová žárovka na 12V/50W + ext. předřadník Výbojka na 230V s integrovaným předřadníkem KLE 3U Výbojka na 230V s integrovaným předřadníkem KLE 3U LED žárovka na 230V s integrovaným předřadníkem MEGAMAN (1) LED žárovka na 230V s integrovaným předřadníkem MEGAMAN (2) , ,5 121 LED reflektor 6W + ext. předřadník LED reflektor FOODLIGHT LED reflektor SLV Poměr I peak /I ust RMS 27

28 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdroj Závěr Naměřené špičkové zapínací proudy vykazují značný rozptyl. Žárovky W Výbojky 15 26W I max = 4 6 A (zaokrouhleno nahoru) I max = 7 14 A Výbojka 26W s ind. předřadníkem Imax = 1,52 A Halogenová žárovky 230V/50W Imax = 3,5 A Halogenová žárovka 12V/50W s el. předř. Imax = 9,76A Na trhu lze nalézt i LED žárovky s integrovaným předřadníkem jejichž zapínací proud dosahuje několik desítek A Lze proto konstatovat, že náhrada běžných žárovek úspornými žárovkami by měla být velmi obezřetná s ohledem na zapínací proudy a použité spínací přístroje. Sdružování nových typů svítidel do větších skupin bude vyžadovat zvýšenou obezřetnost. Poměr Izap / Iust má u moderních světelných zdrojů značný rozptyl a je často řádově vyšší než u klasických žárovek. 28

29 Děkuji za pozornost 29