TECHNIKA VYSOKÝCH NAPĚŤÍ. Zdroje vysokých napětí

Podobné dokumenty
Technika vysokých napětí. Zdroje vysokých napětí

Elektroenergetika 1. Vysokonapěťové zkušebnictví

Zkušebnictví, a.s. KEMA Laboratories Prague Podnikatelská 547, Praha 9 Běchovice

Flyback converter (Blokující měnič)

9/10/2012. Výkonový polovodičový měnič. Výkonový polovodičový měnič obsah prezentace. Výkonový polovodičový měnič. Konstrukce polovodičových měničů

AD1M14VE2. Přednášející: Ing. Jan Bauer Ph.D. bauerja2(at)fel.cvut.cz. Speciální aplikace výkonové elektroniky + řízení pohonů

Diagnostika a zkušebnictví

ZDROJ 230V AC/DC DVPWR1

Energetická účinnost elektrické trakce

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

Digital Control of Electric Drives. Vektorové řízení asynchronních motorů. České vysoké učení technické Fakulta elektrotechnická

Hrozba nebezpečných rezonancí v elektrických sítích. Ing. Jaroslav Pawlas ELCOM, a.s. Divize Realizace a inženýrink

TECHNIKA VYSOKÝCH NAPĚŤÍ. Měření vysokých napětí a velkých proudů

KOVOVĚ KRYTÉ ROZVÁDĚČE S KOVOVÝMI PŘEPÁŽKAMI TYP SR 7,2-25 kv. METAL-CLAD SWITCHGEAR TYPE SR 7,2-25 kv

Centrum výzkumu a využití obnovitelných zdrojů energie (CVVOZE) Regionální výzkumné centrum

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, měření elektrického napětí

Zdroje napětí - usměrňovače

Moderní trakční pohony Ladislav Sobotka

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu

Technika vysokých napětí. Měření vysokých napětí a velkých proudů

PŘÍKLAD PŘECHODNÝ DĚJ DRUHÉHO ŘÁDU ŘEŠENÍ V ČASOVÉ OBLASTI A S VYUŽITÍM OPERÁTOROVÉ ANALÝZY

Rozdělení transformátorů

ABB S. R. O., POWER GRIDS, 03/2017 Centrum pro automatizaci energetických soustav

Tel-30 Nabíjení kapacitoru konstantním proudem [V(C1), I(C1)] Start: Transient Tranzientní analýza ukazuje, jaké napětí vytvoří proud 5mA za 4ms na ka

Elektrické stanice a vedení (MESV)

FEROREZONANCE. Jev, který vzniká při přesycení jádra induktoru v RLC obvodu s nelineární indukčností (induktor s feromagnetickým jádrem).

MS - polovodičové měniče POLOVODIČOVÉ MĚNIČE

Parametry a aplikace diod

Vnitřní spínací přístroje pro trakční aplikace. jednopólové provedení jmenovité napětí do 27,5 kv jmenovitý proud do 4000 A

TECHNIKA VYSOKÝCH NAPĚŤÍ. #4 Elektrické výboje v elektroenergetice

Kompenzační transformátory proudu Proudové senzory

VYSOKONAPĚŤOVÉ ZKUŠEBNICTVÍ. #3 Napěťové zkoušky

X14POH Elektrické POHony. K13114 Elektrických pohonů a trakce. elektrický pohon. Silnoproudá (výkonová) elektrotechnika. spotřeba el.

Nabijte se energií s námi MEDIUM VOLTAGE SURGE CAPACITORS OCHRANNÉ KONDENZÁTORY VYSOKÉHO NAPĚTÍ ECA - OMG

5. POLOVODIČOVÉ MĚNIČE

Regulované pohony jako zdroj provozních úspor

Střídavé měniče. Přednášky výkonová elektronika

Rozvod elektrické energie v průmyslových a administrativních budovách. Sítě se zálohovaným a nepřetržitým napájením. A 5 M 14 RPI Min.

České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky. Komunikace po silových vedeních Úvod do problematiky

Měniče a jejich vliv na vyšší harmonické v síti

Zdeněk Kučera, Seminář Energetika v průmyslu, Hotel Vista Dolní Morava, Prediktivní diagnostika a analýza stavu motorů a generátorů

Úvod. Rozdělení podle toku energie: Rozdělení podle počtu fází: Rozdělení podle konstrukce rotoru: Rozdělení podle pohybu motoru:

Příloha P1 Určení parametrů synchronního generátoru, měření provozních a poruchových stavů synchronního generátoru

SINEAX U 554 Převodník střídavého napětí s různými charakteristikami

Stejnosměrné měniče. přednášky výkonová elektronika

Rozvaděče vn D D s odpínači H27 a vypínači ISM/TEL jmenovité napětí 12 a 25 kv jmenovitý proud 630 A

Naďa Pavelková, ABB s.r.o., 04/2014 Regulované pohony jako zdroj provozních úspor

Témata profilové maturitní zkoušky z předmětu Souborná zkouška z odborných elektrotechnických předmětů (elektronická zařízení, elektronika)

Třísystémová lokomotiva ŠKODA 109E řada 380

MĚŘENÍ ELEKTRICKÉHO NAPĚTÍ

Omezovače napětí v kombinaci s přepěťovou ochranou. Pro trakční kolejové soustavy

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

Synchronní stroje. Φ f. n 1. I f. tlumicí (rozběhové) vinutí

Oddělovací zesilovač VariTrans P 15000

Třída přesnosti proudu. Principy senzorů

SURGE CAPACITORS MEDIUM VOLTAGE OCHRANNÉ KONDENZÁTORY VYSOKÉHO NAPĚTÍ ECA - OMG

Zesilovače. Ing. M. Bešta

XU1-E - Napěťové relé zemního spojení

Technika vysokých napětí. Elektrické výboje v elektroenergetice

LC oscilátory s nesymetrickým můstkem II

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

Datový list PRO INSTA 16W 24V 0.7A

Řízení asynchronních motorů

Transformers. Produkt: Zavádění cizojazyčné terminologie do výuky odborných předmětů a do laboratorních cvičení

VYSOKONAPĚŤOVÉ ZKUŠEBNICTVÍ. Diagnostika izolátorů, svodičů přepětí a výkonových vypínačů

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

EGU - HV Laboratory a.s. High voltage testing laboratory Podnikatelská 267, Praha 9 - Běchovice

Neřízené diodové usměrňovače

KATEDRA ELEKTROENERGETIKY A EKOLOGIE

Energetická bilance elektrických strojů

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Mgr. Ladislav Blahuta

Universální přenosný potenciostat (nanopot)

Mˇeˇren ı vlastn ı indukˇcnosti Ondˇrej ˇ Sika

SIMULACE JEDNOFÁZOVÉHO MATICOVÉHO MĚNIČE

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

TWG II. CAG Electric Machinery. Trojfázové synchronní generátory v bezkartáčovém provedení. Úvod: Hlavní ukazatele: Požadavky na prostředí:

U01 = 30 V, U 02 = 15 V R 1 = R 4 = 5 Ω, R 2 = R 3 = 10 Ω

3. Kmitočtové charakteristiky

Základy elektrotechniky

i β i α ERP struktury s asynchronními motory

Calculation of the short-circuit currents and power in three-phase electrification system

8. MOŽNOSTI PRO OMEZOVÁNÍ HARMONICKÝCH Úvod. Míra vlivu zařízení na napájecí síť Je dána zkratovým poměrem (zkratovým číslem)

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

VÝKONOVÉ TRANZISTORY MOS

Rezonanční obvod jako zdroj volné energie

Statické měniče v elektrických pohonech Pulsní měniče Jsou to stejnosměrné měniče, mění stejnosměrné napětí. Účel: změna velikosti střední hodnoty

Řídicí obvody (budiče) MOSFET a IGBT. Rozdíly v buzení bipolárních a unipolárních součástek

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

musí být odolný vůči krátkodobým zkratům při zkratovém přenosu kovu obloukem,

Měření parametrů sítě

Digitální učební materiál

Metody řízení moderních soustav s

Řídící a regulační obvody fázové řízení tyristorů a triaků

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, měření elektrického proudu

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Základy elektrotechniky

Centrum výzkumu a využití obnovitelných zdrojů energie (CVVOZE)

technický list PCB MOUNT SOLID STATE RELAY ESR2 SERIES FEATURES PART NUMBERING SYSTEM

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Transkript:

TECHNIKA VYSOKÝCH NAPĚŤÍ Zdroje vysokých napětí

Zkušebny a laboratoře vysokých napětí S nárůstem přenášeného elektrického výkonu (transmitted power) roste i hladina potřebného napětí (voltage level) V současné době je většina výkonu přenášena střídavými systémy (a.c. system) s jmenovitým napětím 400 kv (rated voltage) Zároveň roste i podíl HVDC (high-voltage direct current) systémů (stávají se ekonomicky atraktivní) s nejčastějšími jmenovitými napětími 800 kv

Napěťové namáhání (voltage stress) Provozní napětí (operating voltage) vážně nenamáhá izolační systém (insulation system), nicméně určuje jeho rozměry (dimensions) Napěťové namáhání nastává při různých přepětích (overvoltages), jejichž velikost může být závislá - spínací přepětí (switching overvoltages) nebo nezávislá - atmosférická přepětí (lightning overvoltages) na jmenovitém napětí Při návrhu izolačního systému je důležité stanovit: Jakému napěťovému namáhání bude systém vystaven Jaká bude odezva systému (system response) při působení takového namáhání

Napěťové zkoušky Izolační systém musí být testován během vývoje (during its developement) zařízení a před uvedením do provozu (before commissioning) Typy napěťových zkoušek Napěťová zkouška střídavým napětím síťové frekvence (power frequency voltage test) Napěťová zkouška atmosférickým impulzem (lightning impulse voltage test) Napěťová zkouška spínacím impulzem (switching impulse voltage test) Napěťová zkouška stejnosměrným napětím (d.c. voltage test) Volba testu a hodnota zkušebního napětí závisí na druhu zařízení a jeho jmenovitém napětí

Zkušebny vysokých napětí

Zkušebny vysokých napětí

Zdroje vysokých napětí (high voltage generators) Zdroje vysokých napětí se používají jak ve zkušebnách tak v celé řadě dalších aplikací Základní dělení (classification) Zdroje stejnosměrného napětí Zdroje střídavého napětí Zdroje impulzní (tranzientní)

Zdroje stejnosměrného napětí Transformací ze střídavého napětí - usměrňovače (rectifiers) i t (t) i z (t) u t (t) C R z u z (t) Náboj (charge) přenesený do zátěže Rz za periodu T: Q = T i z t dt = 1 R z Tu z t dt = = I z T = I z f kde I z je střední hodnota proudu (mean value), dále platí že u(t) i t (t) u t (t) U max U min 2 U Q = i t t dt = i z t dt αt T Exaktní řešení je složité. Předpokládáme, že =0 pak zvlnění (ripple) U lze vyjádřit ze vztahu T Q = 2δUC δu = Q 2C = I z 2Cf T

Zdroje stejnosměrného napětí Napěťový násobič (Greinacher doubler) C 1 D 2 u C u A u B u C u B u A D 1 C 2

Zdroje stejnosměrného napětí Napěťový násobič Cockcroft-Walton (voltage multiplier) C n-1 C 1 C 3 D 1 D 2 D 3 D 4 D n-1 D n C 2 C 4 C n

Zdroje stejnosměrného napětí Elektrostatické generátory - Van de Graaffův generátor + VN + + + + + + + U 2 + + - + + U 1 -- + + + - + - + + - + - + - motor + - Lze dosáhnout extrémních hodnot stejnosměrného napětí (až 8MV) Velkého náboje na kulové elektrodě (sphere electrode) je dosaženo kontinuální akumulací náboje z pásu pomocí sběrače (from belt by collector) Náboj přechází z vyššího potenciálu (higher potential) U 1 do nižšího potenciálu (lower potential) U 2

Zdroje střídavého napětí Zkušební zdroje jsou obvykle jednofázové (usually single phase) Tvar musí pokud možno odpovídat čisté sinusovce (pure sinusoidal) Poměr mezi vrcholovou a efektivní hodnotou (peak and rms value) napětí musí být 2 ± 5% Při testování vysokonapěťové izolace je zátěž (load) vždy kapacitního charakteru výkon zdroje je pak stanoven jako P = ku n 2 ωc t kde k 1 je konstanta zohledňující ostatní kapacity zkušebního obvodu a C t je kapacita testovaného objektu

Zdroje střídavého napětí Zkušební transformátor (testing transformers) VN elektroda (HV electrode) Průchodka (bushing) Vinutí vn (hv winding) Vinutí nn (lv winding) Jádro (core)

Zdroje střídavého napětí Transformátorová kaskáda (cascaded transformer) Trf 3 I = P U Trf 2 P P Trf 1 2P 2P P 2U 3U 3P P U

Zdroje střídavého napětí Seriové rezonanční obvody (series resonant circuits) VN reg. tlumivka. U z Kapacitní zátěž U b Regulační transf. L T Budící transf. R T U b C o U z

Zdroje střídavého napětí Rezonanční obvody s proměnnou frekvencí (resonant circuits with variable test frequency) L n Zdroj f 1 f 2 U b C t U z Frekvenční měnič Napájecí trf.

Zdroje implulzních napětí Jednostupňový rázový generátor (single-stage impulse generator) Pro první obvod lze psát rovnice: u 1 (t) u 2 (t) u 1 = u 2 R 1 C 1 u 1 C 1 u 1 = u 2 R 2 + C 2 u 2 Počáteční podmínky pro řešení Zapojení A Řešení: kde u 1 0 = U c u 2 0 = 0 u 2 = ku c e α 1t e α 2t u 1 (t) u 2 (t) k = C 1 R 2 C 1 R 1 + C 1 R 2 + C 2 R 2 2 4R 1 R 2 C 1 C 2 Zapojení B α 1, α 2 = C 1R 1 C 1 R 2 C 2 R 2 ± C 1 R 1 + C 1 R 2 + C 2 R 2 2 4R 1 R 2 C 1 C 2 2R 1 R 2 C 1 C 2

Zdroje implulzních napětí Vliv parametrů RG na tvar výsledného impulzu ir 2 hr 1 ic 1 hc 2

Zdroje implulzních napětí Účinnost RG (voltage efficiency) Účinnost rázového generátoru můžeme stanovit ze vztahu: η = U p U c < 1 kde U p je vrholová hodnota (peak value) impulzu a U c je nabíjecí napětí (charging voltage) Pro vrcholovou hodnotu U p platí: U p = u 2 t max kde t max nalezneme z podmínky (condition) du 2 dt = 0 pak t max = Ln α 1 α2 α 2 α 1 a dosazením do výrazu pro u 2 a vztahu pro účinnost η = k α 1 α 2 α 1 α 2 α 1 α 1 α 2 α 2 α 2 α 1

Zdroje implulzních napětí Vícestupňový RG (multi-stage impulse generator) Marxovo zapojení R R R R = U c C G 1 C G 1 C G 1 2 1 C 1 C G 2 n 1 R 2 R 1 R 2 R 1 R 2 R 1 R 2 R 1 R 1 C 2 Celkové parametry RG lze vyjádřit jako: 1 C 1 = n 1 C 1, R 1 = R 1 + n R 1, R 2 = n R 2

Zdroje implulzních napětí Plný impulz (full impulse) Atmosférický (lightning impulse) T 1 =1,2 s 30%, T 2 =50 s 20%, Spínací impulz (schwitching impulse) T 1 =250 s 20%, T 2 =2500 s 20%

Zdroje implulzních napětí Useknutý impulz (chopped impulse)

Návrh rázového generátoru Návrh parametrů RG (Angelini) pro všechna zapojení RG lze výstupní napětí vyjádřit vzorcem ηu = αu c Θ e α+ α2 1 t Θ α 2 1 e α α2 1 t Konstanty,, pro zapojení RG A a B jsou uvedeny v tabulce Zapojení = = = A η 2 C R 2 C 2 1 1 + + R 1 C 1 C 2 R 1 R 2 C R 1 C 1 R 2 2 B η 2 R 2 C 1 R 1 C 2 1 + C 2 C 1 1 + R 1 R 2 C 1 C 2 R 1 R 2

Návrh rázového generátoru vztahy pro stanovení konstant RG Zapojení X= R 1 = R 2 = A 1 α 2 1 + C 1 C 2 B 1 α 2 1 + C 2 C 1 αθ C 1 1 1 X αθ C 2 1 1 X αθ C 1 + C 2 1 + 1 X αθ C 1 + C 2 1 + 1 X

Návrh rázového generátoru

Návrh rázového generátoru

Návrh rázového generátoru Při návrhu RG většinou známe časový průběh (waveform) požadovaného impulzního napětí (doby T 1 a T 2 ) a hledáme parametry R 1, R 2, C 1 a C 2 Zvolíme jednu dvojici parametrů a druhou dopočítáme pomocí předchozího grafu Numerický způsob Při návrhu k výpočtu parametrů využijeme numerických metod (numerical methods) řešení soustavy rovnic (system of equations) (viz nb v software Mathematica)