A-Z ELEKTRO září / říjen 2020

62 | A-Z ELEKTRO | září/říjen 2020 NAPÁJECÍ A AKUMULAČNÍ SYSTÉMY Dlouhá cesta k inteligentním napájecím systémům Murrelektronik a vyřešení problémů s odporem smyčky Selektivní monitoring kanálů je důsledkem jevu, který se objevil teprve se zavedením elektronicky řízených zdrojů napájení na trh. Když jističe nefungují Co si představit pod pojmem „selek- tivní monitoring kanálů“? Odborníci, kteří strávili hodiny při odstraňo- vání závad stroje, to moc dobře vědí. Nákladné je to zejména u složitých systémů, u kterých spínané zdroje napájení elektronicky regulují napětí a proud na výstupu. Je možné, že v případě zkratu nebo přetížení reagují sekundární pojistky pomaleji než jednotka zdroje, a proto tato selektivita neplatí. To vede ke kri- tickým situacím, jako jsou poklesy na- pětí, a v nejhorších případech dokonce ke vznícení kabelů. Jak je však možné, že tato ochranná zařízení nereagují? Pro odpověď se musíme vrátit téměř o třicet let zpátky. Přesvědčivý argument: vysoká ochrana proti zkratu Bylo to na začátku 90. let minulého století, kdy mělo dojít k velké změně ve strojírenství a konstrukci zařízení spočívající v přechodu od transfor- mátorů k elektronickým zdrojům napájení. Na začátku se pouze malá skupina lidí odvážila využívat výhod těchto nových zařízení. Regulované napětí 24 V DC a zkratová ochrana podle pevně definované charakteris- tické křivky zjevně zněly potenciálním uživatelům příliš dobře na to, aby to mohla být pravda! Od té doby však byl vzestup elektro- nicky řízených zdrojů napájení nezasta- vitelný a stále více výrobců originálních zařízení chtělo těžit z jejich výhod. Navíc vysoká ochrana proti zkratu byla přesvědčivým argumentem. Pokud v transformátorových zdrojích využíva- ných do té doby došlo k nezjištěnému zkratu, instalace se následně přehřála a mohlo dojít i k požáru. S elektronicky řízenými zdroji si naproti tomu uživa- telé kupovali moderní technologii a sou- časně vyšší provozní spolehlivost. Hledání zkratů mimo řídicí skříň Jak to však bylo se zkraty mimo spínací skříň? Výstupní strana miniaturních jističů, v praxi často kombinovaná s kontaktem pro signál vedoucí do ří- dicího systému, spolehlivě detekovala přetížení a zkraty v místě provozu. Proč tedy tuto formu ochrany, která byla po desetiletí vyzkoušená, nezachovat? Podle názoru mnohých uživatelů to, co bylo dobré a správné pro transfor- mátorové napájecí jednotky, muselo lo- gicky být pro elektronicky řízené zdroje ještě lepší! Tento nesprávný předpoklad způsobil v následujících letech stavy zoufalství u mnoha elektrikářů při od- straňování vzniklých závad. Pokud byl například příčinou této závady kabel s poškozenou izolací ve vlečném řetězu, jen jeho nalezení mohlo trvat mnoho hodin až dní. Odpor smyčky jako zlo Jak se však mohlo stát, že zdroje napá- jení ve spínacím režimu se všemi jejich výhodami nebyly schopné spolehlivě vy- bavovat miniaturní jističe? Tato otázka nejenže vyvedla výrobce elektronicky řízených zdrojů napájení z letargie, ale přivedla také dodavatele automatizač- ních řešení k experimentování. Dnes již není možné zjistit, kdo mohl nakonec zvolat „heuréka“. To však až tak důležité není. Mnohem zajíma- vější je výsledek nespočetných testů a výpočtů, a to zejména proto, že odha- lily vcelku banální příčinu toho, proč k aktivaci miniaturních jističů nedo- cházelo: odpor smyčky! Elektronicky řízené zdroje napájení, tak nadšeně oslavované na trhu díky tomuto odporu, prostě nedokázaly poskytovat proud po- třebný k této aktivaci po dobu alespoň 100 ms. Shlédněte toto video s českými titulky: https://www.youtube.com/ watch?v=ay3kW69iPxo Výpočet odporu smyčky Tak tedy odpor smyčky! Abychom mohli pochopit, proč je tato nejmodernější technologie navzdory všemu tak pro- blematická, je nutné učinit krátkou odbočku k základům konstrukce strojů a zařízení. Až do doby před 30 lety bylo běžnou praxí používat k ochraně in- stalací v terénu miniaturní jističe typu C. Co to znamená ve spojení se zdro- jem ve spínacím režimu, je objasněno na následujícím příkladu, ve kterém je použit automatický stroj se jmenovitým proudem 6 A. Podle vzorce 14 x Ijmen, to vyžaduje vypínací proud 14×6 A, což při vynásobení odpovídá hodnotě 84 A. Aby však zdroj 24 V vůbec dokázal těchto 84 A zajistit, jeho odpor nesmí překročit 286 mΩ. Že tato hodnota odporu je nereálná, je možno uvést na praktickém příkladu, ve kterém se zjistí odpor smyčky senzo- rového kabelu dlouhého 5 m o průřezu vodiče 0‚34 mm2. Jeho odpor se vypočítá podle vzorce R = ρ x l / A, kde proud l je vynásoben dvěma z důvodu odchozích a vratných vedení. Pokud nyní použijeme jednotlivé hod- noty se zohledněním měrného odporu ρ mědi (0‚0178 Ω x mm2/m), dostaneme výsledný odpor 520 mΩ. Spolu s dalšími odpory rozvodného vedení a pramenů vodičů, jakož i s vnitřními odpory mini- aturních jističů a svorek, bude celkový odpor vyšší než 1‚3 Ω. Při použití ve vzorci U = R x I to zna- mená, že v elektronicky ovládaném 24V