Vážení zákazníci dovolujeme si Vás upozornit že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva tzv. copyright. To znamená že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto jako jednoho z parametrù rozhodnout zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit veøejnì èi neveøejnì napø. umis ováním na datová média na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN technická literatura redakce@ben.cz

5 RUŠIVÉ VLIVY PØI PROVOZU HDO A JEJICH OSTRAÒOVÁNÍ Pøedpokládáme-li spolehlivou vlastní èinnost vysílaèù a pøijímaèù ohrožují bezpeènost provozu jen rušivé vlivy ze strany sítì které je možné rozdìlit v zásadì do dvou skupin První skupinu tvoøí poruchy na pøenosové cestì které zároveò pùsobí rušivì i na pøenos energie se sí ovou frekvencí (mechanické pøerušení vedení zkraty pøímý zásah bleskem atd ) Druhá skupina pro tuto úvahu dùležitìjší v sobì zahrnuje rušivé vlivy pùsobící jen na zaøízení HDO a vznikající normálním provozem silnoproudé sítì Poruchy takto vzniklé nemohou být odstraòovány omezováním normálního provozu nýbrž je nutné abychom tyto rušivé jevy znali a snažili se jejich úèinkùm buï vyhnout nebo je vhodnými prostøedky potlaèit tak aby parazitnì nezasahovaly do bezpeènosti provozu zaøízení HDO 5 1 KRÁTKODOBÁ PARAZITNÍ NAPÌTÍ Krátkodobá parazitní napìtí mohou být zpùsobena pøechodovými jevy pøi zapínání a vypínání velkých spotøebièù (hlavnì kompenzaèních kondenzátorù) Mùže to však být i jiskøení (výboje) napø na závìsech trolejového vedení elektrických drah které obsahuje zcela nedefinovatelné spektrum rušivých frekvencí Mezi další pøíèiny mùžeme zapoèítat i pùsobení atmosférické elektøiny popø nìkterých jiných krátkodobých jevù Pozorujme nyní blíže vznik parazitního napìtí pøi zapnutí kompenzaèních kondenzátorù na sí Proudy a napìtí na kondenzátoru jsou ustálené a pøechodné Ustálený proud závisí pouze na stálých konstantách pøipojeného obvodu a jeho kmitoèet je totožný s kmitoètem sítì který oznaèíme f 50 Pøechodný proud o kmitoètu f x který je urèen vlastní rezonanèní frekvencí obvodu a bývá nìkolikanásobkem sí ové frekvence se exponenciálnì zmenšuje v závislosti na èasové konstantì obvodu Poèáteèní amplituda závisí na okamžiku pøipojení kondenzátoru na sí vzhledem k fázi sí ového napìtí Nejhorší pøípad nastane tehdy je-li kondenzátor zapnut v okamžiku maximálního napìtí Oznaèíme-li klidový ustálený proud I 50 pak proudový náraz je I [ I 56 JIØÍ POHORSKÝ: HROMADNÉ DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ A

z èehož plyne že maximální proud èiní» I LPD[ [ ± = ª + ² ½ I Õ (64) Pøechodná složka napìtí má amplitudu rovnou amplitudì ustálené složky U 50 takže maximální napìtí je X PD[ = 8 (65) Optimální pomìry nastanou tehdy jestliže je kondenzátor zapnut v okamžiku nulového napìtí sí ové frekvence Amplituda proudu pøechodné složky má stejnou velikost jako amplituda ustálené složky proudu takže (pøi velké èasové konstantì obvodu) je L PD[ = (66) Amplituda pøechodného napìtí na kondenzátoru bude 8 I I [ a maximální napìtí bude» I ± XPD[ = ª + ² 8 ½ I[ Õ (67) Pøi provozu se pøechodné proudy a napìtí pohybují mezi tìmito krajními hodnotami U kompenzaèních kondenzátorù blokovaných zádržemi jsou pomìry ještì komplikovanìjší Amplitudy rušivých napìtí vznikající spínacími pochody a zmìnami zatížení jsou podle okolností rozprostøeny v celé frekvenèní oblasti užité pro ovládání a jejich velikost mùže dosahovat citlivosti pøijímaèù Zpravidla jde o krátkodobé impulzy nebo skupiny impulzù jejichž napìtí mohou dosáhnout až nìkolika desítek voltù Tyto rušivé impulzy vstupní obvod obvykle indikuje Necitlivosti vstupního obvodu vùèi tìmto vlivùm se dosahuje rùznými zpùsoby A JIØÍ POHORSKÝ: HROMADNÉ DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ 57

5 2 PARAZITNÍ NAPÌTÍ TRVALÉHO RÁZU Pøíèinou tìchto rušivých napìtí je deformace sinusového prùbìhu køivky sí ového napìtí a mohou je vyvolávat všechny elektrické stroje Pøitom se v síti objevují nespojitá spektra vyšších harmonických sí ové frekvence Velké synchronní generátory ve vìtšinì pøípadù vyšší harmonické témìø neprodukují Vyskytnou-li se výjimeènì lze je vhodnou úpravou potlaèit Horší situace je však u malých a zvláštì pomalobìžných generátorù které do sítì dodávají hlavnì 5 ; 7 ; 11 ; a 13 harmonickou sí ového kmitoètu Dalšími zdroji harmonických jsou elektrické pece a polovodièové usmìròovaèe U transformátorù napájejících usmìròovaèe je celkový prùbìh proudu stupòovitý pøièemž vzniká øada harmonických Je-li poèet fází usmìròovaèe y pak mùžeme urèit vzniklé harmonické podle vztahu K = P \ (68) kde m je libovolné celé kladné èíslo Velikost amplitudy jejich proudu urèíme pøibližnì podle dalšího vztahu K = K kde I 50 je velikost proudu základní harmonické 58 JIØÍ POHORSKÝ: HROMADNÉ DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ A (69) Rušivé spektrum vyšších harmonických od trojfázových usmìròovaèù má pøibližnì hyperbolický prùbìh amplitud v závislosti na frekvenci vyjímaje tøetí harmonickou a její násobky Deformace sí ové køivky v urèitém místì závisí na zatížení usmìròovaèe na kvalitì polovodièových prvkù a na vzdálenosti od nich Poslední velkou skupinou produkující vyšší harmonické jsou všechny elektrické stroje se železným obvodem které odebírají ze sítì magnetizaèní proud jehož prùbìh není sinusový Do této skupiny je možné zaøadit transformátory asynchronní motory tlumivky apod V tomto spektru se vyskytují liché harmonické (3 5 7 9 11 13 17 19 atd ) Zapojením spotøebièe do trojúhelníka je však možné odstranit tøetí harmonickou a její celistvé násobky Z uvedeného je vidìt že nejvìtší amplitudy mají kromì základní harmonické také 5 7 11 13 17 19 23 25 a 29 harmonická sí ového kmitoètu Rozborem u asynchronních motorù se zjistilo že rozdìlením vinutí do drážek vzniká pøi otáèení rotoru kolísání impedance motoru které má za

následek vznik vyšších harmonických Jejich frekvence závisí na otáèkách motoru a na poètu drážek rotoru Je-li motor pøipojen pøes delší napájecí vedení (hlavnì venkovní) pak mùže vzniknout rušivý signál o amplitudì i nìkolik voltù Proud vyšších harmonických I h vykazuje ve vodièi vedení úbytek napìtí 8 w K = K/ K (70) Jestliže citlivost pøijímaèe je U min pak nutnì platí že U h < U min Uvažujeme-li zdánlivý výkon motoru N 50 pøi jmenovitém napìtí U 50 a proudu I 50 pak 1 = 8 (71) a vztáhneme-li I h na I 50 pak K 8 1 8 / PLQ w K (72) Za pøedpokladu že venkovní vedení má L = 105 mh km -1 vedení je dlouhé 2 km a U 50 = 380 V dostaneme A K 8PLQ K a pro f 1I h = 1000 Hz a motor 10 kva je K Proto v obdobných pøípadech kde by se pøestoupila z tìchto pøíèin citlivost pøijímaèù je nutné zdroj vyšších harmonických blokovat Aèkoli z tøífázového synchronního nebo asynchronního motoru nemùže vzniknout frekvence napø 1050 Hz pøesto mùže zpùsobit rušivé napìtí které pøestoupí hranici citlivosti pøijímaèe Nejbližší frekvence která se mùže objevit je 1150 Hz; ta se však pøi zatížení snižuje úmìrnì se skluzem Pøi pøetížení asynchronního motoru mùže frekvence klesnout až na 1100 Hz pøi souèasném nárùstu napájecího proudu a pøi omezené selektivitì pøijímaèe pak mùže dojít k jeho nábìhu Ještì horší však je že se pøi rozbìhu motoru objeví zmìnou otáèek celé spektrum frekvencí a tyto nemají rušivý vliv jen pøi dostateènì rychlém rozbìhu Rovnìž pøi pøepínání motoru pøepínaèem hvìzda-trojúhelník se mùže velmi rušivì projevit frekvence 850 Hz Stejné obtíže mohou nastat i u kroužkových motorù JIØÍ POHORSKÝ: HROMADNÉ DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ 59

s regulací otáèek Bližším zkoumáním bylo zjištìno že problém proudù vyšších harmonických je identický s parazitními synchronními toèivými momenty Došlo se k následujícím závìrùm: 1 Optimální zešikmení drážek v rotoru nebo statoru je závislé na poètu drážek na kroku vinutí a na poètu pólpárù Nejvìtší synchronní moment a tím i nejvìtší hodnota vyšších harmonických vzniká pøi rozdílu poètu drážek (d 1 d 2 ) = 2p p Zde i malé výrobní odchylky mají znaèný význam 2 Zmìnou kroku cívek se mùže nìkdy dosáhnout velkých zlepšení hlavnì pro urèitou frekvenci (je ekonomicky výhodnìjší než zmìna poètu drážek nebo zešikmení) 3 Nìkdy místo jednotlivých cívek je vhodné volit skupiny cívek s odstupòovaným poètem drátù Faktor vinutí pro základní harmonickou se mìní jen nepatrnì kdežto pro vyšší harmonické znaènì 4 Paralelní vìtve vinutí mají vliv jen když rozdíl poètu drážek (d 1 d 2 ) ¹ ¹ 2p p 4p p 6p p a mohou tedy výskyt vyšších harmonických znaènì zvìtšit 5 Zapojení do hvìzdy zvìtšuje vyšší harmonické 6 Sycení železa má znaèný vliv a pøi jeho pøesycení vznikají nové vyšší harmonické Vyšší harmonické vzniknou když je splnìna podmínka (d 1 d 2 ) = 2p p 4p p 7 Excentricita rotoru nemá podstatný vliv na vyšší harmonické 8 Zlomení tyèe v kleci rotoru nemá podstatný vliv 9 Zvláštì nevýhodné pomìry jsou u motorù s promìnným poètem pólù u motoru s malým výkonem a s vysokým poètem pólpárù 10 U normálních obchodních motorù se musí poèítat se sí ovými proudy vyšších harmonických 2 až 4 % I 50 Nežádoucí vliv vyšších harmonických by se mìl projevit teprve tehdy kdyby si výkon vysílacího zaøízení vyžádal vìtší citlivosti pøijímaèe a nebylo by možné se vùèi rušivým vlivùm bránit snížením jeho citlivosti V mnoha pøípadech se dá ovšem vyhnout nepøíznivému vlivu vyšších harmonických i volbou vhodné signální frekvence 60 JIØÍ POHORSKÝ: HROMADNÉ DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ A

5 3 REZONANÈNÍ VLIVY Mezi nejnepøíjemnìjší nìkdy krátkodobé jindy dlouhodobé rušivé vlivy patøí jevy rezonanèní Jak již bylo uvedeno mohou vzniknout všude tam kde se vyskytuje souèasnì indukènost i kapacita tedy prakticky v celé síti Pravdìpodobnost markantních jevù je tím menší èím ménì je sí rozlehlá èím ménì kapacit obsahuje (hlavnì kabelù) èím je signální frekvence nižší a èím více je sí ohmicky zatížena Protože se konfigurace sítì bìhem dne mìní a s ní se mìní i odbìr mùžeme oèekávat bìhem dne nejen možnosti výskytu rezonanèních jevù (zmìna velikosti kompenzaèních kondenzátorových baterií zmìna velikosti propojení kabelové sitì) ale i zmìny ve velikosti vzrùstu resp poklesu signálního napìtí ovlivnìném velikostí ohmického zatížení I když se podmínky HDO pøed jeho zavedením zkoumají všechny možné pøípady není možné postihnout Vyskytnou-li se pak za provozu (a s tím se musí vždy poèítat) je tøeba pøíèinu rezonance zjistit a odstranit K tomuto úèelu se používá speciálních mìøících pøístrojù a mìøících souprav Vzniká-li rezonance v kompenzaèních kondenzátorech umístìných pøímo v síti vn a nn pak je tøeba je pøi sériové rezonanci zablokovat vhodnými zádržemi Nìkdy zase naopak je tøeba pøi paralelní rezonanci kapacitu pøíslušnì zvìtšit a tím rezonanèní frekvenci daného úseku snížit natolik aby byla pro danou signální frekvenci dostateènì odlišná 5 4 OMEZENÍ RUŠIVÝCH VLIVÙ BLOKOVÁNÍM KOMPENZAÈNÍCH KONDENZÁTORÙ Jak je všeobecnì známé je nutné z hlediska dosažení co nejlepšího úèiníku nasazovat do sítì kompenzaèní kondenzátory všude tam kde se vyskytuje velké induktivní zatížení Jedná se hlavnì o motorické zátìže ale také napø o výbojková svítidla Tyto kondenzátory znamenají pro ovládací kmitoèet HDO zátìž tím vìtší èím vyšší je použitá tónová frekvence Kromì tohoto lineárního poklesu hladiny tónového napìtí zpùsobují však také tyto kapacity spolu s indukènostmi èástí sítì (vedení transformátory) rezonanèní jevy pro ovládací kmitoèet Proto se v síti provádí výše uvedené úpravy nazvané blokování kondenzátorù Blokování kondenzátorù se provádí tím zpùsobem že se jim pøedøadí urèitý obvod který zpùsobí že se celek pøedøazený obvod kondenzátor jeví pro ovládací kmitoèet jako induktivní zátìž Nejèastìji se používá jako pøedøazeného obvodu jednoduché tlumivky L B (viz obr 16) A JIØÍ POHORSKÝ: HROMADNÉ DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ 61

Vt / % = V & N Obr 16 Blokování tlumivkou (Z s impedance spotøebièe C k kompenzaèní kondenzátor L B blokovací tlumivka) Zádržné tlumivky mají impedanci stoupající úmìrnì se signálním kmitoètem a jsou tedy použitelné pro široký rozsah kmitoètù K dosažení vyhovujícího blokovacího úèinku potøebují však pomìrnì velkou indukènost Z toho dùvodu mùže být jejich použití u velkých kondenzátorù ekonomicky nevýhodné Mají se užívat jen do velikosti kondenzátorù 1 kvar (tøífázovì do 3 kvar) Kromì toho sériové zapojení zádržné tlumivky L a kondenzátoru C pøedstavuje el obvod schopný kmitání které vykazuje sériový rezonanèní kmitoèet f rs Tento kmitoèet nesmí nikdy souhlasit se silnì vyjádøenou vyšší harmonickou v síti protože by nastávalo znaèné proudové pøetìžování tohoto rezonanèního okruhu Blokování kompenzaèního kondenzátoru mùžeme ale také realizovat pomocí zádrže tvoøené paralelním obvodem LC buï podle obr 19a nebo obr 19b D E / % & S = V / S & S = V & N & N Obr 17 Blokování paralelním rezonanèním obvodem Tento blokovací obvod má oproti pøedchozímu lepší zádržný úèinek a vystaèí s menší hodnotou indukènosti Mùže se však použít pouze pro jediný ovládací kmitoèet (zádržné pásmo o šíøce asi ±10 % f rp ) 62 JIØÍ POHORSKÝ: HROMADNÉ DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ A

Vyššími harmonickými které jsou v síti vzniká pøídavné proudové zatížení jak kondenzátorù tak i zádrží (blokovacích èlenù) Kondenzátory musí podle nomy snést 13násobek jmenovitého proudu Také v blokovací tlumivce vyšší harmonické zvyšují protékající proudy a tím zpùsobují pøídavné ztráty jak v mìdi tak i v železe Pøi zvyšování sycení železa v tlumivce klesá její indukènost To je zvláštì dùležité u paralelního rezonanèního okruhu kde tím vzniká nebezpeèí rozladìní Protože musí být bezpodmíneènì zaruèena linearita magnetizaèní køivky kontroluje se pøi 25násobku jmen proudu I 50 Aby železné jádro bylo schopno tuto podmínku splnit musí mít dostateènì velkou vzduchovou mezeru Izolaèní pevnost paralelního rezonanèního okruhu vùèi zemi musí poèítat s pøídavnými napì ovými nárazy které se obvykle pøi pøipínání kondenzátoru na sí objevují U zádržné tlumivky se musí poèítat s tím že se pøi zapnutí v prvním okamžiku objeví celé sí ové napìtí U 50 na tlumivce tzn že vznikne vysoké napìtí mezi prvními závity Pøi zapnutí kondenzátoru s pøedøazeným paralelním rezonanèním okruhem na sí dojde v prvním okamžiku k rozdìlení sí ového napìtí mezi kondenzátory C a C p v obráceném pomìru jejich kapacit Obecnì lze øíci že blokování kondenzátorù je pomìrnì nákladná záležitost V nìkterých pøípadech ji však nelze pominout 5 5 DALŠÍ PROSTØEDKY OMEZUJÍCÍ RUŠIVÉ VLIVY Pro omezení vlivu rušivých signálù v okolí ovládacího kmitoètu mùžeme provádìt urèité zásahy nebo opatøení v ovládané síti Nejdùležitìjší z nich jsou dále uvedeny: A a) Vylouèení tøetí harmonické a všech jejích násobkù dosáhneme zapojením vn strany napájecího transformátoru do trojúhelníka Proto tomuto uspoøádání budeme dávat pøednost b) Kompenzaèní kondenzátory odsávají vyšší harmonické z celé okolní sítì Pokud jsou zablokovány pouze pro urèitou vyšší frekvenci paralelním rezonanèním okruhem pak nám pomáhají odstranit ze sítì alespoò nejmarkantnìji vyjádøené vyšší harmonické (pøedevším 5 a 7 harmonickou) Proto se doporuèuje blokovat pouze ty kondenzátory které pùsobí rušivì a ostatní neblokovat JIØÍ POHORSKÝ: HROMADNÉ DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ 63

c) Dalším velmi úèinným prostøedkem v dobì mimo vysílání je použití vazebního èlenu vysílaèe jako èlenu sacího Tímto zpùsobem velmi úèinnì zabráníme jakýmkoli pøeslechùm z nadøazené sítì a zároveò v napì ové úrovni vysílání odsáváme rušivá napìtí v tìsné blízkosti signální frekvence d) U zdrojù rušivých proudù a napìtí kde se nám nepodaøí vnitøními zásahy v zaøízení potlaèit vyšší harmonické na potøebné minimum je nutné zdroj zablokovat tlumivkou a ke zdroji eventuelnì ještì pøipojit paralelní kondenzátor pro svod vyšších harmonických Jestliže nelze z jakýchkoli dùvodù použít blokovací tlumivku musí se zablokovat zdroj rušení alespoò v okolí signálního kmitoètu paralelním rezonanèním okruhem s dostateènì plochou rezonanèní køivkou aby pøi omezené selektivitì pøijímaèe nedocházelo k jeho nábìhu 64 JIØÍ POHORSKÝ: HROMADNÉ DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ A