arkaplan
Profesyonel Üye
- Katılım
- 26 Şub 2011
- Mesajlar
- 9,312
- Puanları
- 2,956
https://www.powerinspired.com/isolation-transformer-need-know/
TN-CS sistemi
İZOLASYON TRAFOSU. BİLMENİZ GEREKENLER
7 Nis 2017 — ile tonyb Makalede , Beyaz BültendeİZOLASYON TRAFOSU NEDİR?
TİPİK ELEKTRİK DÜZENLEMESİ
Muhtemelen bilmiyorsunuzdur ama şebeke elektriğiniz büyük ihtimalle bir izolasyon trafosu aracılığıyla size sağlanır.Evinizi besleyen elektrik trafosunda, nispeten yüksek voltajlı elektrik gücünü alıp bunu hepimizin bildiği 230-240V voltajına dönüştüren büyük bir bakır ve demir parçası (trafo) bulunur.
Eviniz, bu trafodan gelen ve iki iletkeni olan bir kabloyla beslenir.
Biri canlı iletkendir ve diğeri birleşik koruyucu toprak ve nötr (PEN) iletkenidir.
(Bu, İngiltere'de en yaygın olan TN-CS sistemi olarak bilinir. Başka sistemler de mevcuttur.)
Evinizin içine girdikten sonra, PEN iletkeni tüketici ünitenizin/dağıtım panonuzun yani Sigorta panonuzun içinde nötr ve toprak olarak ayrılır.
Burada, nötr ve toprağın birbirine bağlandığını unutmayın; bu, canlıdan nötre giden voltajın canlıdan toprağa giden voltajla aynı olduğu anlamına gelir - nominal 230V ve nötrden toprağa giden voltaj sıfırdır (birbirlerine bağlandıkları için).
Ayrıca, elektrik panosu sigortası üzerinden canlı iletkenin, her biri bir devre kesici veya sigorta ile korunan farklı devreleriniz için beslemelere bölündüğünü unutmayın.
Ekstra koruma için bir artık akım cihazı (RCD) da takılabilir. Bir sigorta veya devre kesici genellikle tetiklemek veya patlatmak için çok sayıda amper akıma ihtiyaç duyarken, bir RCD toprağa yaklaşık 30mA akım akışıyla tetiklenir (aslında normal çalışmada aynı olan canlı ve nötr akımlar arasında bir dengesizlik). Suyla temas yaşanabileceği veya diğer potansiyel olarak tehlikeli durumlarda ekstra koruma sağlamak için kullanılır.
Bunu unutmayın!
Bu düzenlemenin ardındaki fikir elektrik güvenliğidir.
Canlı bir iletken bir ekipman parçasının içinden çıkarsa ve topraklanmış şasiye temas ederse yüksek bir akım akar ve sigortayı atar veya devre kesiciyi açar.
Ekipman canlı ve nötr arasında kısa devre geliştirirse aynı sonuç elde edilir.
Elektrikli duşta suyun temas ettiği açık bir iletken varsa canlıdan toprağa akacak daha küçük bir elektrik akımı olur ve bu RCD tarafından algılanır ve arızalı ekipman parçasına (ve aynı devredeki diğer her şeye) giden elektrik gücü kesilir.
Topraklanmış bir küvette çıplaksanız kullanışlıdır.
Şimdi duvar prizimizde üç iletken var.
Toprakla bağlantılı olduğumuzu varsayarsak (toprağın üzerinde duruyoruz), canlı iletkenle temas edersek elektrik şoku alırız, ancak nötr iletkene dokunursak güvende oluruz (çünkü Nötr ile toprak arasındaki voltaj sıfırdır).
Topraktan izole edilmişsek (örneğin lastik çizmelerle) canlı iletkene dokunabilir ve şok almayabiliriz.
Hem canlı hem de nötr iletkenlere dokunursak elbette şok alırız.
GÜVENLİK İÇİN İZOLASYON TRAFOSU
Peki izolasyon trafosu elektriksel güvenlik için nasıl kullanılabilir?Her şey bir trafonun gerçekte ne olduğuna dayanır.
En basit haliyle, bir demir çekirdeğin etrafındaki iki tel bobinidir.
Birincil olarak adlandırılan gelen bobin, bir elektrik alanını manyetik alana dönüştürür.
Bu manyetik alan daha sonra ikinci bobinde bir elektrik alanı oluşturur ve dolayısıyla bu bobinin (ikincil olarak adlandırılır) çıkışında bir voltaj belirir.
Bobinlerdeki dönüş sayısını değiştirerek voltaj artırılabilir veya azaltılabilir, ancak bizim durumumuzda dönüş sayıları eşittir ve bu nedenle çıkış voltajı giriş voltajıyla aynıdır.
Ancak, burada kavranması gereken nokta, giriş ile çıkış arasında elektriksel bir bağlantı olmamasıdır. Bağlantı manyetizma ile yapılır. Bu, çıkışın girişten "izole edildiği" anlamına gelir ve dolayısıyla izolasyon trafosu terimi!
İzolasyon trafosunun çıkışında hala çıkış iletkenleri arasında 230V nominal çıkış voltajı vardır, ancak topraklama bağlantısı yoktur.
Bu, elektrik çarpması riski olmadan her iki iletkene de güvenle dokunabileceğiniz anlamına gelir. Ancak her iki iletkene de dokunursanız yine de elektrik çarpması yaşarsınız!
Bir izolasyon transformatörüyle, bir devre kesiciyi devre dışı bırakacak veya bir sigortayı attıracak bir topraklama hatası olabilecek bir cihazın gayet iyi çalışacağını belirtmek önemlidir.
Aslında, izolasyon transformatörleri, topraklama hatası nedeniyle gücün aniden kesilmesinin daha büyük tehlikelere yol açabileceği belirli uygulamalarda (örneğin kimyasal tesislerde veya ameliyathanelerde) tam da bu nedenle kullanılır.
Bu gibi durumlarda genellikle izleme sağlanır, böylece bu durum meydana gelirse bir alarm verilir.
Yukarıdaki diyagramda, izolasyon trafosu olmayan bir kurulum ele alındığında, cihazda bir topraklama hatası vardır (örneğin canlı bir iletken şasiye kısa devre yapmıştır).
Nötr ve Toprak tüketici ünitesinde bağlı olduğundan sistem bunu bir kısa devre olarak görür ve bu nedenle sigortayı attıracak veya bir devre kesiciyi devre dışı bırakacak büyük bir akım akar.
Ayrıca takılırsa bir RCD'yi de devre dışı bırakır.
Bir izolasyon trafosu devreye sokulduğunda hiçbir şey olmaz.
Bunun nedeni, ikincil canlı ve nötrün artık canlı ve nötr olmamasıdır.
Bunlara aslında faz 1 ve faz 2 denmesi gerekir, bu nedenle tırnak işareti içine aldım.
Artık canlı ve nötr olmadıkları için gelen toprağa bir referans yoktur ve bu nedenle hiçbir arıza akımı akamaz.
Bu durumda "canlı"dan toprağa bir arıza olduğu için, bu "canlı" etkin bir şekilde nötrün eşdeğeri haline gelir ve "nötr" etkin bir şekilde canlı hale gelir.
Yukarıdaki diyagramda "canlı" ile "nötr" arasında 230 V, "nötr" ile toprak arasında 230 V ve "canlı" ile toprak arasında sıfır volt olurdu.
Ancak izolasyon trafosunun asıl kullanım amacı, insanların canlı olarak çalıştığı durumlarda, canlı bir iletkene kazara dokunmanın elektrik çarpmasına yol açmayacağı veya inşaat alanları gibi yerlerde kabloların hasar görme riskinin olduğu durumlardır.
Bunun bir diğer sonucu da şebeke filtrelerinin neden olduğu canlıdan toprağa bir akım sızıntısı olan "toprak kaçağı"nın ortadan kaldırılmasıdır.
Doğrudan toprak bağlantısı olmadığından, toprak kaçağının akacağı hiçbir yer yoktur.
Bu, hasta yakını uygulamalarında veya rahatsız edici RCD tetiklemelerini önlemek için birkaç cihazdan gelen toprak kaçağını azaltmak için avantajlı olabilir.
ELEKTRİKSEL GÜRÜLTÜYÜ AZALTMAK İÇİN İZOLASYON TRAFOSUNUN KULLANIMI.
Transformatör, bir bobin olduğu için endüktans olarak bilinen bir şeye sahiptir.Endüktans, yüksek frekanslı sinyallere bir bariyerdir.
Elektriksel gürültü, yüksek frekanslı bir sinyaldir ve bu nedenle transformatör buna bir engel görevi görür. Diğer güç sorunları da, özellikle toprağa bağlı transformatör yapısında elektrostatik bir ekran varsa azaltılabilir.
Güç iletkenleri ile toprak arasındaki herhangi bir elektriksel geçiş, bu yöntem kullanılarak etkili bir şekilde azaltılabilir.
Güç iletkenleri arasındaki bozulmalar endüktansla azaltılabilir ancak ortadan kaldırılamaz.
Bu nedenle, izolasyon trafosu içeren özel güç koşullandırma cihazlarında, bunu daha da azaltmak için trafonun ikincil tarafına daha fazla filtreleme yerleştirilir.
Bu konuda ayrıntılara girmektense, bu yazıyı yatmadan önce okumak daha uygun olacaktır.
Ya da sadece benim sözüme güvenebilirsiniz.
NE BOND'U YENİDEN YAPMAK
Karmaşık elektrik tesisatlarında veya kablolamanın eski olduğu, bağlantıların zayıf olduğu veya başka bir şekilde aşırı empedansa sahip olduğu bazı yerlerde, nötr ile toprak arasındaki voltaj, özellikle dağıtım panosundan en uzak noktalarda ve özellikle yüksek akımların söz konusu olduğu yerlerde artabilir.Bu, elektrikli ekipmanınız için bir sorun olabilir veya olmayabilir.
Nötr ile toprağı tekrar bağlayabilirsiniz, ancak elektrik kodları buna izin vermez.
Ancak sekonder birincilden izole edildiğinden, izolasyon transformatörünün sekonderinde bunları birbirine bağlayarak güvenli bir şekilde yeni bir nötr ve toprak elde edebilirsiniz.
Bu ayrıca, "nötr" ile toprak arasındaki gürültüyü ortadan kaldırmak için de yapılır - çünkü onu kısa devre yapıyorsunuz.
Ancak bunu yaparken bir güvenlik endişesi vardır.
Örneğin, suyla temas edebilecek alanlardaki ekipmanlar (örneğin laboratuvarlar) varsa, bu devreyi bir artık akım cihazıyla korumak istenebilir.
Bunun nedeni, suyun elektriğin oldukça zayıf bir iletkeni olması ve bir ekipman parçasına su sıçraması durumunda sigortayı attıracak kadar akım geçmemesi, ancak su ve toprakla temas halinde olabilecek birine kötü bir elektrik şoku verebilecek kadar akım geçmesidir.
Kalp atış hızının bozulması için yalnızca birkaç miliamper akım gerektiğini unutmayın.
Yukarıdaki senaryoyu ele alalım.
Ekipman üzerinde çalışan operatörleri suyun canlı iletkenlerle temas etme riskiyle korumak için devreye bir RCD takılmıştır.
Ekipmana su dökülürse ve canlı iletkenlerle temas ederse, bir kaçak akım akacak ve RCD'nin çalışmasına neden olacaktır.
Bu, ekipmandan gelen gücü kesecek ve operatörü güvende bırakacaktır.
Bir sonraki senaryoda, bir izolasyon trafosu takılmış ve ekipmana besleme sağlıyor.
Şimdi su dökülürse, canlı iletkenlerle herhangi bir temas yalnızca iletkenleri toprağa referanslayacaktır. Hiçbir akım akmayacak ve bu nedenle operatör güvende olacak ve ekipman çalışmaya devam edecektir.
Son senaryoda, izolasyon trafosunun toprağı ikincil fazlardan birine bağlanarak yeni bir etkili nötr-toprak bağı yaratılmıştır.
Şimdi ekipmana su dökülürse ve canlı iletkenlerle temas ederse, trafonun faz ucundan ekipmana, sudan toprağa ve sonra tekrar trafoya bir akım akacaktır.
Bu akım yolu trafonun ikincilinde bulunduğundan, RCD bir dengesizlik algılamayacak ve bu nedenle tetiklenmeyecektir. Operatör artık kaçak akım için en düşük direnç noktası haline gelebilecekleri için elektrik çarpması potansiyeli olan güvenli olmayan bir ortamdadır.
Bu tür tehlikelerin var olabileceği tek yer su değildir.
Büyük bir market zincirindeki talihsiz bir kasiyerin vakasından bahsedildiğini hatırlıyorum.
Kendisinin bilmediği bir şekilde, bazı ekipmanları besleyen bir elektrik kablosu sandalye mekanizmasına dolanmıştı.
Sandalyede dönerken bu, kablonun yalıtımında bir kesik oluşmasına ve ardından canlı iletkene temas etmesine neden oldu.
Bu devre bir RCD tarafından değil, yalnızca devre kesiciler tarafından korunuyordu.
Bu nedenle, devre kesiciyi tetiklemek için akım gibi bir arıza gerekirdi.
Bu durumda sandalye toprağa zayıf bir bağlantı yaptı ve bu nedenle sandalye - ve talihsiz operatör - artık canlı potansiyeldeydi. Topraklanmış bir şeye - örneğin kasaya veya konveyör mekanizmasına - her dokunduğunda elektrik çarpması alıyordu.
Devre bir RCD ile korunuyorsa bu elektrik çarpmasını engellemezdi ancak şiddeti azalırdı ve bu zavallı hanımın başına elektrik kesilene kadar defalarca gelmesi yerine yalnızca bir kez olurdu.
Geriye dönük eylem gerçekten de RCD'leri takmaktı (ve bunu tüm mağazalarda yapmaktı).
Eğer bir izolasyon trafosu taksalardı, operatör hiç elektrik şoku almazdı.
Hiçbir hata görünmezdi - görsel bir inceleme hariç.
Eğer sekonderde NE bağı olan bir izolasyon trafosu taksalardı, bu, RCD'nin operatör için başka bir tehlikeli durum yaratması etkisini ortadan kaldırırdı.
TRAFO REGÜLASYONU
Transformatörler mükemmel değildir ve akım aktığında transformatörün içinde bir volt düşüşüne neden olan empedans vardır.Akım ne kadar fazla olursa, volt düşüşü o kadar büyük olur ve böylece çıkış voltajı düşer.
Bir transformatörün regülasyonu, boşta çalışma voltajı ile tam yük voltajı arasındaki farkın yüzde olarak ifade edilmesidir.
Zayıf regülasyon, bir devreye başka sorunlar da getirebilir.
Örneğin, yük doğrusal değilse ve doğrultucularda olduğu gibi yüksek değerli parçalar halinde akım alıyorsa, zayıf regülasyon dalga biçimi bozulmasına neden olabilir ve sisteme voltaj harmonikleri sokabilir. Diğer sorunlar arasında voltajın çok düşmesi ve düşük voltaj koruma sistemlerinin çalışmasına neden olması yer alır.
UPS VE İZOLASYON TRAFOLARI
Yalıtım transformatörlü UPS'lere girmeden önce, yukarıda açıklanan gibi bir topraklama hatası durumunda transformatörsüz UPS Sistemlerinde ne olduğunu belirtmekte fayda var.UPS kullanılarak toprak kaçağı ortadan kaldırılamaz.
Aslında kümülatiftir, bu nedenle UPS'in toprak kaçağı bağlı yüklerin toprak kaçağına eklenir.
Bu, takılabilir UPS için bir husustur, ancak bu başka bir makalenin konusudur.
RCD'yi devre dışı bırakan bir topraklama kaçağı olayı meydana gelirse, UPS'e giden güç kesilir ve UPS yapması gerekeni yapar ve bu da bağlı yüke güç sağlamaya devam eder - bir arızası olsa bile.
Burada bunun onlarca miliamper mertebesinde bir arıza olduğunu varsaydığımı unutmayın - RCD'yi devre dışı bırakmaya yetecek ancak bir sigortayı veya devre kesiciyi devre dışı bırakmaya yetecek kadar değil.
Bunun bir tehlike olduğunu hissedersiniz.
Ancak, bir UPS aküden çalıştığında (takılabilir sistemler - sabit kablolu sistemlerde her zaman böyle değildir) bir geri besleme rölesine sahip olacaktır.
Bunun yaptığı şey, invertörün çıkışının UPS'deki gelen besleme pinlerinde bulunmasını önlemektir.
Bu, izolasyonla aynı şeydir. Yük artık kaynaktan izole edilmiştir ve bu nedenle hiçbir toprak kaçağı akımı akmaya devam etmeyecektir ve bu nedenle hiçbir tehlike olmayacaktır.
Bir UPS'in izolasyon trafosu olduğunda bu ek güç koruması sağlar ancak belirli hususların dikkate alınmasını gerektirir.
İlk olarak, ağırlığını ve fiziksel boyutunu önemli ölçüde artıran büyük bir bakır ve demir parçasının eklenmesini gerektirir.
Yukarıda açıklandığı gibi, UPS sekonderinde nötr-toprak bağının oluşturulması herhangi bir RCD korumasının yedekli olmasına neden olur, bu nedenle trafonun yüzer olması tercih edilir.
Sabit kablolu UPS sistemlerinde, bir NE bağı isteniyorsa bu, saha montajcıları tarafından oldukça kolay bir şekilde eklenebilir ve herhangi bir RCD koruması UPS'in aşağı akışına takılabilir. Ayrıca, trafo UPS devresinde nereye yerleştirilmelidir?
Girişte mi yoksa çıkışta mı olmalıdır?
Girişteyse, UPS'in transformatör tarafından sağlanan korumanın ek avantajı vardır.
Bu, UPS'in (ve bağlı ekipmanın) toprak kaçağının UPS'e girişte ölçüldüğü gibi sıfır olduğu anlamına gelir.
Çıkıştaysa, UPS çıkışı akü gücünden veya normal çalışmadan çalışıp çalışmadığına bakılmaksızın her zaman tutarlı olacaktır. Bu, özellikle bir NE bağı gerekiyorsa önemli olacaktır.
Bana göre, gerçek anlamda yüzen bir çıkışla birlikte bir giriş trafosunun en iyi seçenek olduğunu düşünüyoruz. Bu en güvenli yapılandırmadır ve TX Serisi UPS sistemlerimize dahil ettiğimiz bir yapılandırmadır .
DÜZENLEME – YÜZEN VOLTAJLAR
Bunu orijinal makaleye ekleyerek, topraklama çıkış voltajlarının neden bu şekilde olduğunu detaylı bir şekilde açıklıyorum.Çıkış sekonderlerinin toprağa bağlı olmadığı izolasyon trafomuzu ele alırsak, ne kadar denersek deneyelim, çıkış fazları ile toprağa arasında her zaman bir miktar parazit kapasitans olacaktır, bunun empedansına Z p diyeceğiz .
Daha sonra, (yüksek empedanslı bir voltmetre kullanarak) Faz 1 ile Faz 2 arasında ölçüm yaparız ve çıkış voltajı Vo'yu elde ederiz.
Şimdi Faz 1 ile Dünya arasında ölçüm yaparsak, ne bulmayı bekleriz?
Parazitik empedans Z p boyunca voltajı ölçüyoruz. Bunun faz 1 ile dünya arasındaki ve faz 2 ile dünya arasındaki voltajla aynı olduğunu varsayarsak, ölçülen voltaj V m = Vo ( Z p / (Z p + Z p ) ) veya V m = Vo / 2 olacaktır , örneğin ölçtüğümüz şey çıkış voltajının yarısıdır.
Bu nedenle 230 V'luk bir trafo için yaklaşık 115 V ölçmeyi bekleriz.
Giriş filtresi içeren bir transformatöre bir ekipman parçası bağlarsak, giriş fazları ile toprak arasına bilerek bağlanmış kapasitörler olduğunu görürüz. Z p'yi (Z c ≪ Z p olduğundan ) göz ardı edersek, V m = V o (Z c /(Z c + Z c )) Örneğin, tekrar yarım V o .
Bu yüzden faz ve toprak arasındaki ölçülen voltaj, trafo çıkış voltajının yaklaşık yarısı olma eğilimindedir. İlk bakışta bunun neden endişe verici olabileceğini anlayabiliyorum, çünkü izolasyon trafomuz üzerinden bile toprağa yüksek bir voltajımız varmış gibi görünüyor.
Ancak herhangi bir faz ve toprak arasında bir bağlantı yaparsak hiçbir akım akmaz (ve dolayısıyla güvenlidir).
Tek yaptığımız şey artık o fazı toprağa referanslamaktır.
Yorumlar ...
