A-Z ELEKTRO květen / červen 2016

květen/červen 2016 | A-Z ELEKTRO | 29 ENERGETIKA, INDUSTRY 4.0 předchozích generací. I když jsou konstruována a testována dle přísných norem pro EMC, tak se sa- mozřejmě tyto testy vztahují na jednotlivá zařízení, nikoliv však na komplex takovýchto zařízení připoje- ných současně na jednu elektrickou síť závodu. Tedy elektrická síť dnešního výrobního závodu, a tím více závodu v podobě Industry 4.0, se spíše než jako klasický elektrický rozvod nízkého napětí chová jako výkonový elektronický obvod se všemi důsledky. Druhou špatnou zprávou je, že limity normy EN 50160, podle kterých většina dnešních energetiků v podnicích hodnotí kvalitu elektřiny v závodě, tedy na sekundární straně transformátoru je z hlediska „hlídaných“ parametrů sítě naprosto nedostatečná a většina rušivých jevů na síti, které ovlivňují provoz zařízení, není schopna postřehnout. Měření a vyhod- nocování podle této „pomalé“ normy postihuje pouze jevy napěťové a nezajímá se vůbec o to, jak vypadají proudy protékající síti, které, vzhledem k výše uvede- nému, jsou poznamenány připojenými zařízeními. Měření dle nevhodné normy přináší chybné výsledky Třetí špatnou zprávou pro vyhodnocování kvality s využitím EN 50160 je, že postup, kterým jsou para- metry sítě měřeny a vyhodnocovány příslušnými pří- stroji určuje norma EN 61000-4-30, která krom jiného určuje, že efektivní hodnota napětí je průměrována přes 10 period síťového kmitočtu. Na obr. 1 je jako příklad znázorněn krátkodobý pokles napětí na hod- notu pod 100V, který se projeví skutečně na svorkách strojů v dané síti – zelená stopa, a oranžový průběh ukazuje, co naměří přístroj vyhodnocující dle normy EN 61000-4-30. Krom toho, že není zachycen skutečný tvar poklesu napětí, i jeho velikost neodpovídá sku- tečné velikosti této události. Bohužel zařízení připo- jené k této síti je ovlivněno skutečným poklesem a ne virtuální hodnotou napětí, která byla vypočtena. To jen malý příklad toho, jak zavádějící informace mo- hou být získávány při používání přístrojů vyhodno- cujících dle ČSN EN 50160 pro představu o vlivu sítě na výrobní zařízení. Proč kvalita el. energie? Protože náklady! Na obrázku 2 je přehled nákladů na jednu událost poklesu napětí podle průmyslového odvětví. Sta- tistika je pro „klasická“ odvětví využívající běžné technologie. Jak je patrno, s rostoucí složitostí technologie v daném oboru rostou i ztráty vyvolané jednou událostí na napětí. Dá se snadno odvodit, že díky nárůstu komplexnosti technologií v Indus- try 4.0 ztráty způsobené událostmi na elektrické síti dramaticky porostou, pokud kvalita elektrické energie nebude dostatečná. Kvalita elektrické energie však není, jak již bylo naznačeno, jen o poklesech napětí, ale představuje řadu parametrů, které různým způsobem ovlivňují hladký provoz připojených zařízení, jejich život- nost i efektivitu. Nekvalita elektrické energie se na zařízeních pak projevuje různými způsoby jako je oteplování mo- torů, transformátorů a vedení, které vede ke zkra- cování jejich životnosti nebo okamžité poruše, k náhodným výpadkům automatů, PLC a podobně, k nestabilitě provozu pohonů a akčních členů a k je- jich náhodným poruchám, poškozování elektroniky, náhodné výpadky počítačových systémů řízení vý- roby atd. Důsledky nekvality elektrické energie pak jsou výpadky výroby, snižování životnosti zařízení, růst nákladů na údržbu, zbytečné investice do posi- lování výkonu, snížená kvalita výrobků i energetické ztráty. Vše tedy vede k finančním ztrátám. Industry 4.0 sleduje kvalitu všech surovin Jak vidno, kvalitní elektrická energie je stejně zá- sadním faktorem pro výrobu jako ostatní suroviny, a je třeba na ni tak pohlížet. Dům také nezačnete stavět na písku, potřebujete mít základy. Pro kontrolu kvality vstupních surovin, materi- álů a komponentů má každý výrobní podnik běžně vybudovaný systém kontroly kvality. Na elektřinu se většina podniků však zatím dívá jako na něco daného automaticky, nanejvýše se pokouší ji ověřovat dle ČSN EN 50160 v blahé naději, že mají vše pod kontrolou. Pokud dojde k nějaké události na elektrické síti podniku, automaticky je před- pokládá, že problém byl způsoben distributorem elektřiny. Z dlouhodobých statistik však plyne, že pouze 10–15 % událostí na elektrické síti závodu, které způsobí problém ve výrobě, pochází z nadřa- zené sítě, tedy od distributora. Ostatních 85–90 % si způsobuje závod sám vlastním provozem své technologie, tedy vzájemným ovlivňováním se jed- notlivých strojů a zařízení. Toto však není problém dodavatel, ale podniku samotného. Z výše naznačeného plyne mnoho zásadních důvodů, proč pro efektivní a spolehlivý provoz výroby je nezbytné mít průběžný přehled o kvalitě elektřiny v celém závodě. Mnohem zásadnější to pak je při nasazení konceptu Industry 4.0, kdy jakákoliv turbulence na energetické síti závodu může způsobit kolaps celé výroby. Každý podnik je unikátní Protože, jak již bylo řečeno limity, a způsob měření používaný v rámci normy ČSN EN 50160 jsou z pohledu vlivu elektřiny na výrobní systémy Kvalita napětí na sekundární straně může být, a ve většině případů i je zásadně odlišná od kvality na primární straně. Obr. 1 Obr. 2