2034 - JK CONTROL sro

2
034
Instalace topných zařízení z hlediska
elektromagnetické slučitelnosti
Pro architekty, projektanty, montážní firmy a výrobce rozvaděčů
V zásadě platí, že všechny přístroje instalujeme podle pokynů jejich výrobce a
v souladu s evropskými normami.
Následující pravidla a zásady jsou obecného charakteru; nejsou to návody k instalaci konkrétních výrobků firmy Landis & Staefa. Montážní pokyny, které jsou
součástí dokumentace k výrobkům, obsahují specifické údaje, které je nutné
dodržet, a které se v určitých případech mohou od těchto obecných pravidel lišit.
Úvod
Problémy s elektromagnetickým rušením většinou znamenají ztrátu času a bohužel i
důvěry zákazníka. Proto je velmi žádoucí věnovat důkladnou pozornost včasnému
plánování a správnému technickému řešení instalace. Následující doporučení vám
pomohou některé problémy řešit.
Každé silové vedení znamená zdroj elektromagnetického vyzařování a tedy i potenciální rušivý prvek. Vznikají na něm krátké špičky napětí, tzv. tranzienty, které jsou způsobovány především spínáním induktivních zátěží, tedy motorů, stykačů, čerpadel, solenoidů a podobně. Tyto špičky se kapacitně vážou na sousední signálová vedení a datové sběrnice, což vede k nežádoucímu rušení elektronických zařízení. V praxi je úroveň rušení velice proměnlivá a s tím souvisí také obtížně předvídatelné riziko poruch.
Tři praktická opatření proti elektromagnetickému rušení:
CE1N2034CZ
17.05.1999
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
1. Redukce ploch smyček mezi vodiči a plochami spojenými se zemí i mezi vodiči
navzájem.
2. Používání stíněných a kroucených kabelů pro sběrnice i signálová vedení.
3. Omezení jiskření na kontaktech pomocí RC článků.
Hlavními zdroji rušení jsou induktivní zátěže - relé, stykače a podobně.
Pojmy
Ukostření
Galvanické nebo kapacitní propojení přístrojů s referenčním potenciálem.
Nejdůležitější opatření, protože stínění funguje pouze při správném ukostření!
Zemnění
Spojení mezi přístrojem a zemí.
Zemnění slouží k ochraně osob. Běžně se realizuje pomocí ochranného vodiče PE
(protective earth) a je značeno žlutozeleně.
Plochy smyček
Oblasti, uzavřené mezi vedením a zemí nebo silovým a signálovým vedením či sběrnicí.
Vedení kabelů
Signálová vedení a sběrnice by měly být vždy vedeny od vedení silových odděleně, to
znamená s dostatečným vzájemným odstupem.
• Na první pohled se zdá být žádoucí maximální vzájemný odstup. Při velkých odstupech však vznikají velké plochy smyček, které mohou mít za následek silnější vazby,
například přepětí způsobené atmosférickými výboji.
N2
N1
M
M
MSF
is
Cs
ZE
SF
2034S01
Zjednodušený princip vazby smyčkou
Rušivé pole se indukuje do signálových vodičů
N1
N2
is
Cs
M
MSF
SF
ZE
Regulátor 1
Regulátor 2
Rušivý proud
Rozptylová kapacita
Zem přístroje
Měrná plocha smyčky pro indukční vazbu
Elektromagnetické rušivé pole
Impedance zemnění
Příklad: Dva regulátory v jedné budově, vzájemně spojené sběrnicí. Sběrnice je dostatečně vzdálena od silového vedení, např. na protější straně budovy. Tak vzniká velká
plocha smyčky a tudíž silná vazba!
2/10
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
CE1N2034CZ
17.05.1999
N1
N2
N1
N2
Bus
Bus
Bus
V1
V3
V2
Redukce plochy smyčky
Nevhodné vedení kabelů
N1
N2
V1
V2
V3
---
—
Bus
2034S03
Bus
2034S02
Bus
V1
V3
V2
Redukce plochy smyčky
Vhodné vedení kabelů
Regulátor 1
Regulátor 2
Rozvodná krabice 1
Rozvodná krabice 2
Rozvaděč
Kabel sběrnice
Síťový kabel
Plocha smyčky
• Tedy: pokládat spolu, ale vždy s nutným odstupem 15 až 20 cm!
• Rušivá silová vedení jsou také kabely od regulátoru k čerpadlům, kotlům, pohonům
atd.
• Elektroinstalační předpisy bohužel stále ještě povolují vedení signálových i silových
vodičů v jednom plastovém kanálu za předpokladu, že izolace vyhovuje bezpečnostním požadavkům. Z hlediska elektromagnetické slučitelnosti je takováto instalace
ovšem nevyhovující.
• Vedení pokládejte pokud možno na rošty se vztažným potenciálem, nejlépe do kovových kanálů, které jsou mezi sebou a se zemí dobře galvanicky propojeny.
N1
N2
2034S04
N1
N2
V1
V2
V3
V1
V3
V2
---
—
==
Regulátor 1
Regulátor 2
Rozvodná krabice 1
Rozvodná krabice 2
Rozvaděč
Kabel sběrnice
Síťový kabel
Kovový kanál
Plocha smyčky
Redukování plochy smyčky
Optimální vedení kabelů v kovových kanálech
Kovové rošty a správně instalovaná stíněná vedení plochu smyček proti zemi výrazně
snižují.
Výběr signálových kabelů a sběrnic
Nejlepší ochrany proti rušení dosáhneme při použití stíněného dvoužilového kabelu.
• Žíly by měly být kroucené.
• Nejlepší výsledky vykazují kabely s hustým pleteným stíněním, následují kabely stíněné fólií. Napařované stínicí vrstvy jsou nedostačující.
3/10
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
CE1N203CZ
17.05.1999
• Stínění také redukuje plochu smyček proti zemi.
N1
N2
Us
KS
~0
M
M
is
is
MSF
ZE
SF
2034S05
Oboustranně uzemněné stínění
Odolnost proti induktivním vazbám dobrá
Rušivé pole je odvedeno stíněním signálových vodičů.
Zmenšila se plocha smyčky.
N1
N2
Regulátor 1
Regulátor 2
Rušivý proud
Rušivé napětí
Zem přístroje
Měrná plocha smyčky pro indukční vazbu
Impedance stínění kabelu ≅ 0 Ω
Elektromagnetické rušivé pole
Impedance zemnění
is
Us
M
MSF
KS
SF
ZE
is
N1
N2
Us
~0
M
M
i s1
is
i s2
ZE
2034S06
Oboustranně uzemněné stínění
Odolnost proti kapacitním vazbám dobrá
Kapacitně navázané rušení je stíněním svedeno do země.
N1
N2
is
Us
M
ZE
Regulátor 1
Regulátor 2
Rušivý proud
Rušivé napětí
Zem přístroje
Impedance zemnění
• Stínění musí být na obou koncích vodivě spojeno s celým obvodem kabelu a nejkratší cestou (tj. s minimální impedancí) připojeno na referenční potenciál (uzemnění,
kostra rozvaděče apod.).
• Vhodné jsou speciální svorky pro propojování vodičů s DIN lištou.
4/10
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
CE1N2034CZ
17.05.1999
2034Z01
2
1
1
3
2
3
4
Svorka ochranného
vodiče
Svorka pro zemnění
Lišta
Kovová deska
1
2
3
4
Zemnicí lišta
Plechový profil
Správné řešení
Ještě lepší řešení
4
Připojení stínění bez zásuvky
2034Z02
1
3
2
4
Připojení stínění bez zásuvky
2034Z03
1
1
2
Stínění
„Ocásky“
2
Nepřípustné spojování konců stínění: vznikají tzv. „ocásky“
Stíněné kabely
• Nutný odstup správně stíněných vedení od paralelně vedených silových vodičů může
být v krajním případě i nulový, lepší je ovšem v každém případě odstup přibližně
15 cm.
• Stíněná vedení k pokojovým ovladačům: na straně ovladače není zpravidla možné
kabel správně uzemnit, takže se stínění se zemí propojuje jednostranně u regulátoru.
Nestíněné kabely
• Nestíněné kabely jsou rušením ovlivňovány podstatně silněji. Výhodné je používat
kabely s kroucenými páry.
• Minimální odstup od paralelně vedených silových vodičů je 15 až 20 cm .
• Doporučuje se vést silové a signálové kabely v kovových kanálech oddělené kovovou
přepážkou.
• Při použití kanálů z plastické hmoty musejí být silové a signálové kabely vedeny
v oddělených kanálech s odstupem 15 až 20 cm.
5/10
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
CE1N203CZ
17.05.1999
Silové kabely
V prostředích se zvýšenými nároky na elektromagnetickou slučitelnost se vyplácí použití stíněných silových vodičů k motorům (od frekvenčních měničů), pohonům apod.
• Jsou to například kabely s minerální izolací a měděným opláštěním (MICC).
• Samozřejmě i u těchto kabelů musí být stínění oboustranně dobře spojeno se zemí.
Kabelové kanály
Kovové kanály poskytují vysokou odolnost proti rušení, protože signálové, resp. silové
kabely jsou v přímém kontaktu s referenčním potenciálem.
• Tím se zmenšuje plocha indukčních smyček. Podmínkou ale je, že jednotlivé segmenty kanálu jsou vzájemně dobře vodivě propojeny.
• Kanály musejí být minimálně každých 20 m spojeny se zemnicím potenciálem.
• Je-li nevyhnutelné vést silové i signálové kabely v jednom kanálu, použijeme třístranně uzavřený kovový kanál.
• Silová a signálová část se oddělí pomocí kovové přepážky.
2370Z20
M
S
N
M
S
Signálová vedení
Silová vedení
Kovový kanál s kovovou přepážkou
N
Sběrnicová propojení mezi budovami, ochrana proti přepětí
Jakmile je sběrnice vedena mimo budovu nebo po její venkovní zdi, je nezbytná kvalitní
a správně instalovaná ochrana proti atmosférickému přepětí.
Omezení
Zde navrhovaná ochrana proti přepětí nechrání proti trvalému přepětí ze silnoproudé
sítě a přechodovým jevům, které na sběrnici působí přes domovní instalace (vodovody,
silnoproudé rozvody).
• Ideální vstup sběrnice do budovy je ve stejném místě, jako vstup silového vedení
(Single Point Entry).
• V bezprostřední blízkosti je instalován vodič pro vyrovnání potenciálů, spojený
s kostrou budovy.
• Přepěťové ochrany se montují na DIN lištu, která je krátkým měděným páskem
20 x 2 mm spojena s referenčním potenciálem.
• Pozor: Svodový proud teče přes upevnění ochran na lištu, bez tohoto spojení lišty se
zemí je ochrana neúčinná!
• Každá budova vyžaduje přepěťovou ochranu např. od firmy PHOENIX, která se skládá ze zásuvné jednotky UFBK-M 2-PE-48AC-ST (třístupňový svodič) a základní jednotky UFBK-BE.
• Tyto ochrany jsou testovány pro sběrnice LPB a M-Bus.
• Nechráněný vstup vedení se připojuje na svorky 1 a 2 označené „IN“ , chráněný výstup k regulátorům se připojuje na svorky 3 a 4, označené „OUT".
6/10
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
CE1N2034CZ
17.05.1999
• Plánování topologie sběrnice: Do celkového kapacitního zatížení sběrnice musíme
zahrnout i kapacitu ochrany 2,3 nF.
• Stínění musí být na vstupu do budovy dobře spojeno s referenčním potenciálem.
• Dnes se běžně používá síť TN-S, kde ochranný a neutrální vodič jsou od sebe odděleny. U budov v rámci jednoho nízkonapěťového rozvodu se potenciál vyrovnává
přes ochranný vodič.
• Pancéřování silových přívodů musí být na vstupu do budovy dobře spojeno
s referenčním potenciálem.
• Při spojení na delší vzdálenosti již není zaručen stejný referenční potenciál v obou
budovách. V těchto případech spojíme stínění s referenčním potenciálem pouze
na jedné straně.
W
E
SPE
A
BUS OUT
BUS IN
N
PAS
FUE
2034Z04
TRA
TFS
Vyrovnání potenciálů a ochrana proti přepětí na vstupu do budovy (suterén)
N
W
E
A
SPE
TFS
FUE
PAS
TRA
BUS IN
BUS OUT
Regulátor
Vodovod
Silový přívod
Anténní kabel
Single Point Entry, bod společného vstupu
Oddělovací jiskřiště
Zem základů
Rozvod referenčního potenciálu
Ochrana proti přepětí
Nechráněná část
Chráněná část
Rozvaděče
Spojení s kostrou
Rozvaděče představují vztažný bod pro spojení kabelů a koster přístrojů. Musejí chránit
proti rušení a rušivá napětí svádět do země.
• Je výhodné, když vnitřní stěny nejsou lakovány.
• Jako standard vyžadujte pozinkované vnitřní stěny (ochrana proti korozi).
• Rošty a lišty musejí být elektricky vodivé a nesmějí být lakované.
• Mezi průchodkami a svorkovnicí musí být dostatek místa pro řádné ošetření stínicích
vodičů.
• Používejte ploché měděné pásky nebo plochá lanka (povrchový jev).
• Dveře rozvaděče spojte plochým lankem s kostrou (případně i jako doplňkové opatření k normálnímu ochrannému vodiči).
7/10
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
CE1N203CZ
17.05.1999
Pravidla ochrany proti
rušení a vyzařování
Při výrobě rozvaděče je nutné oddělit silně vyzařující komponenty od jejich potenciálních "obětí". Propojení těchto dvou skupin věnujeme zvýšenou pozornost.
• Zdroje elektromagnetického vyzařování: stykače, frekvenční měniče, magnetické
ventily, stmívače
• Přístroje na rušení citlivé: řídicí členy, regulátory, elektronika, PC
Konstrukce
Oddělení zdrojů rušení od citlivých přístrojů:
• U zvláště silných zdrojů (frekvenční měniče) použijte oddělené rozvaděče.
• Některé přístroje lze umístit i mimo rozvaděč. Pozor však na dodržení stupně krytí.
• V rozvaděči je možné instalovat plechové přepážky.
• U kritických spojů dbejte na krátké a přímé vedení.
Pravidla pro připojování:
• Použijte zvláštní svorkovnice a kanály pro stíněná a nestíněná vedení.
• Single Point Entry - všechny průchodky na jedné stěně rozvaděče (silnoproud a signálová vedení / vstupy a výstupy).
• Kabely nesmějí tvořit smyčky (pozor na tzv. "rezervy" v kanálech).
• Vyhraďte dostatek místa pro správné připojení stínění.
• Rozvaděč zahrňte do systému vyrovnání potenciálů v budově.
Připojení stínění kabelů
Předpokladem pro správné stínění je přítomnost kvalitního referenčního potenciálu.
Smysl ukostření je svést do země rušivé proudy, které se indukují ve stínění.
1
2
3
4
2034Z05
5
6
9
8
7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Kontakt stínění s deskou pomocí
kovových svorek
Stíněné kabely k čidlům
Řídicí vedení z procesu
Svorkovnice
Základní kovová deska
Nestíněný společný kabel
Stíněný společný kabel
Spojení s referenčním potenciálem
Spojení se skříní rozvaděče (ukostření)
Správné odstínění kabelů v rozbočovači
• Stínění musí být s referenčním potenciálem propojeno nejkratší cestou, v ideálním
případě pomocí speciálních svorek nebo objímek.
• Čím je větší vzdálenost od konce kabelu ke kostře, tím nižší účinek stínění má.
• Připojení stínění pomocí „ocásků“ je neúčinné, i když jsou konce jen několik centimetrů dlouhé.
V optimálním případě jsou stínění galvanicky spojena se zemí na obou koncích kabelu.
V případě nekvalitní země je možné zabránit vyrovnávání potenciálů přes stínění tak,
že jeden konec stínění uzemníme galvanicky a druhý kapacitně.
8/10
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
CE1N2034CZ
17.05.1999
Přechodové jevy
Komponenty, které obsahují indukčnosti, především stykače a relé, je nutno vybavit RC
členem, který je paralelně připojen k cívce.
• Vhodné komponenty dodávají např. firmy FINDER a WEIDMÜLLER.
• U kritických aplikací mnohdy pomůže nasazení polovodičových relé, která spínají při
průchodu nulou.
• Při použití varistorů dosáhneme omezení napěťových špiček, ne však dokonalé kompenzace přechodových jevů.
• Pokud se i navzdory korektnímu vedení kabelů v budově a použití stíněných kabelů
vyskytnou rušení, která nelze objasnit, vyplácí se ošetření všech podezřelých induktivních zátěží v budově. Ke každému spotřebiči (motory, stykače, zářivky apod.) se
paralelně připojí RC člen.
Odkazy:
Podrobnější informace o správném projektování budov z hlediska elektromagnetické
slučitelnosti doporučujeme firemní dokument L&S č. H 8 000 003774.
Zdroje:
„EMV-gerechte Gebäude- und Schaltschrankinstallation“
Podklady firmy montena emc sa CH-1728 Rossens
„EMV von Gebäuden, Anlagen und Geräten“
Anton Kohling (vydavatel)
VDE Verlag
Užitečné adresy:
divize Landis & Staefa
Novodvorská 1010/14
142 01 Praha 4
tel. 02/ 6134 2316, 18, fax 6134 2357
divize Cerberus
Nuselská 116
140 00 Praha 4
tel. 02/ 61 21 75 71, 2
Sprecher Schuh AG
Lázeňská 11
Praha 1
tel. 02/ 53 91 77
Silektro Praha s. r. o., Hakel s. r. o.
Perunova 17
130 00 Praha 3
tel. 02/ 24 25 01 78, 24 25 12 92
Weidmüller, s.r.o.
Vídeňská ul. 340
252 42 Vestec u Prahy
tel. 02/ 4400 1400, fax: 02/ 4400 1499
Schrack Energietechnik
Dolnoměcholupská 2
Praha 10
tel. 02-81 00 81 11
9/10
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
CE1N203CZ
17.05.1999
Poznámky:
10/10
Siemens Building Technologies
Landis & Staefa Division
ã1999 Siemens Building Technologies AG
Změny vyhrazeny
CE1N2034CZ
17.05.1999