Wykonanie prototypów filtrów i opracowanie ich dokumentacji technicznej Skład dokumentacji technicznej Dokumentacja techniczna prototypów filtrów przeciwprzepięciowych typ FP obejmuje: informacje wstępne (przeznaczenie, klasyfikacja filtrów), dane techniczne, opis budowy i zasada działania, dokumentację elektryczną, dokumentację mechaniczną, warunki techniczne, instrukcję instalacji. PoniŜej przedstawiono niektóre elementy tej dokumentacji. Klasyfikacja opracowanych filtrów Projekt dotyczy następującego typoszeregu filtrów: filtry przeznaczone do instalacji w urządzeniach zasilanych z sieci elektroenergetycznej jednofazowej (oznaczone FP1): o prądzie znamionowym do 3 A (oznaczone FP1-1), o prądzie znamionowym do 15 A (oznaczone FP1-2), filtry przeznaczone do instalacji w urządzeniach zasilanych z sieci elektroenergetycznej trójfazowej (oznaczone FP2): o prądzie znamionowym do 15 A na fazę (oznaczone FP2-1), o prądzie znamionowym do 24 A na fazę (oznaczone FP2-2). Dane techniczne filtrów Napięcie znamionowe: dla filtrów typu FP1: 250 V AC, dla filtrów typu FP2: 3 x 440 V AC, Częstotliwość znamionowa: 50 Hz, Znamionowy prąd obciąŝenia: dla filtrów typu FP1-1: 3 A, dla filtrów typu FP1-2: 15 A, dla filtrów typu FP2-1: 15 A na fazę, dla filtrów typu FP2-2: 24 A na fazę, Znamionowy prąd wyładowczy (8/20 µa) faza faza / faza - PE: dla filtrów typu FP1: 1,5 ka /1,5 ka, dla filtrów typu FP2: 3 ka / 3 ka, Największy prąd wyładowczy (8/20 µa) faza faza / faza - PE: dla filtrów typu FP1: 4,5 ka /4,5 ka, dla filtrów typu FP2: 10 ka / 10 ka, Czas zadziałania: < 500 ns, Napięciowy poziom ochrony: < 600 V, Rezystancja izolacji: > 100 MΩ, Stopień ochrony obudowy: IP 20, Zakres temperatur pracy: od 20 C do + 70 C, Dopuszczalna wilgotność: 95 %, Maksymalny przekrój przyłączanych przewodów: dla filtrów typu FP1-1: 3 mm 2,
dla filtrów typu FP1-2: 3 mm 2, dla filtrów typu FP2-1: 5 mm 2, dla filtrów typu FP2-2: 12 mm 2, Opis budowy i zasady działania filtrów przeciwprzepięciowych Filtry przeciwprzepięciowe typu FP składają się z części tłumiącej sygnały wysokiej częstotliwości i części ograniczającej przepięcia. Tak więc w proponowanych rozwiązaniach tych filtrów połączono obie funkcje tłumienia i ograniczania. Część tłumiąca zaburzenia zbudowana jest z cewek indukcyjnych sprzęŝonych ze sobą oraz kondensatorów. Cewki i kondensatory wraz z impedancją dołączoną do wyjścia (układ obciąŝający) tworzą filtr dolnoprzepustowy, skutecznie tłumiący składowe wyŝszej częstotliwości zaburzeń impulsowych. Działanie tego filtru jest szczególnie istotne dla zaburzeń wysokoczęstotliwościowych małej energii typu burst (czyli szybkich elektrycznych stanów przejściowych), których charakterystyka widmowa rozciąga się nawet do kilkuset MHz. Część ograniczająca przepięcia, zbudowana warystorów i odgromników, staje się aktywna przy zaburzeniach impulsowych niskoczęstotliwościowych np. zaburzeniach duŝej energii typu surge (udarów elektrycznych) lub o charakterze oscylacji tłumionych, których amplituda przekracza 600 V. Zastosowane cewki indukcyjne o sprzęŝonych uzwojeniach są elementem tłumiącym zaburzenia w szerokim zakresie częstotliwości, szczególnie zaburzenia doprowadzone symetrycznie. Odgromniki zastosowano jedynie ze względu na konieczność przerwania prądów upływu warystorów płynących do przewodu uziemiającego oraz w celu ograniczenia ewentualnych niekorzystnych skutków uszkodzeń warystorów. Prądy upływu warystorów mają tendencje do wzrostu wraz ze zwiększeniem czasu pracy tych elementów i liczby zadziałań. W niektórych przypadkach warystor pod wpływem zbyt duŝej energii impulsów, które się na nim wydzieli, moŝe ulec uszkodzeniu objawiającemu się zwarciem wyprowadzeń. Podczas wystąpienia przepięcia na wejściu filtru warystory przejmują jego energię, wydzielając ją w postaci ciepła, natomiast odgromniki przewodzą przepięcie, stanowiąc kanał zwarciowy o bardzo małej impedancji. Na wyjściu filtru moŝe pojawić się przepięcie ograniczone do ustalonego poziomu lub teŝ o mniejszej amplitudzie, na skutek działania filtru dolnoprzepustowego. Poszczególne wykonania filtrów FP1 i FP2 róŝnią się wartością prądu znamionowego. W budowie filtrów ta róŝnica polega głównie na zastosowaniu innych typów cewek indukcyjnych, dostosowanych do pracy przy określonym prądzie. Schematy ideowe opracowanych filtrów pokazano na poniŝszych rysunkach. Schemat ideowy filtrów typu FP 1-1 i FP 1-2
Schemat ideowy filtrów typu FP 2-1 i FP 2-2 Konstrukcja mechaniczna filtrów FP Podstawowymi elementami składowymi filtrów przeciwprzepięciowych są pakiet elektroniczny, wsporniki mocujące i obudowa. Pakiet zawiera elementy elektroniczne oraz listwy zaciskowe do mocowania przewodów. Filtry zamykane są w obudowach firmy Kradex S.C. Obudowy te wykonane są z niepalnego tworzywa. Składają się one z dwóch części górnej i dolnej. Części te łączone są za pomocą wkrętów. Zastosowano następujące obudowy: typ Z 100 dla filtrów typu FP 1-1 i FP 1-2, typ Z 90 dla filtrów typu FP 2-1, typ Z 39 dla filtrów typu FP 2-2. Widok ogólny filtrów typu FP przedstawiono na poniŝszych rysunkach. Widok ogólny filtrów typu FP 1-1 i FP 1-2
Widok ogólny filtrów typu FP 2-1 i FP 2-2 Instalacja filtrów Filtry typu FP mogą być instalowane wewnątrz wyrobów, w wejściowych obwodach zasilania sieciowego, a takŝe na zewnątrz tych wyrobów, jako oddzielne bloki. Powinny być one poprzedzone bezpiecznikiem na określonych fazach zasilania. Filtry typu FP róŝnią się budową, uwzględniającą ich przeznaczenie do współpracy z określoną siecią zasilającą (jednofazową lub trójfazową) oraz wartością prądu znamionowego. Przy wyborze typu filtru, przy określonym sposobie zasilania, naleŝy zapewnić, aby prąd znamionowy urządzenia chronionego był mniejszy od wartości prądu znamionowego filtru. W przypadku instalacji filtrów wewnątrz urządzeń naleŝy zapewnić, aby były one montowane moŝliwie jak najbliŝej przyłącza wejściowego zasilania sieciowego, tak aby ograniczyć moŝliwość tworzenia się odcinków anten, które mogłyby wypromieniowywać sygnały zakłócające wielkiej częstotliwości do wnętrza urządzeń. Filtry typu FP1-1 i FP 1-2 mogą być zamontowane na szynie o szerokości 36 mm lub mogą być przymocowane za pomocą wkrętów do elementów konstrukcyjnych chronionego urządzenia. Filtry typu FP2-1 i FP2-2 są przystosowane do montaŝu wyłącznie za pomocą wkrętów do elementów konstrukcyjnych urządzeń. Filtry powinny być dołączone do przewodów określonej sieci zasilającej zgodnie z poniŝszymi rysunkami. Sposób podłączenia filtrów typu FP 1-1 i FP 1-2 do przewodów sieci zasilającej jednofazowej (B - bezpiecznik)
Sposób podłączenia filtrów typu FP 2-1 i FP 2-2 do przewodów sieci zasilającej trójfazowej typu TN-S lub TN-C-S (B - bezpiecznik) Sposób podłączenia filtrów typu FP 2-1 i FP 2-2 do przewodów sieci zasilającej trójfazowej typu TN-C (B bezpiecznik) Sposób podłączenia filtrów typu FP 2-1 i FP 2-2 do przewodów sieci zasilającej trójfazowej typu TT (B bezpiecznik)
Zalecenia dla uŝytkowników dotyczące stosowania określonych typów filtrów Filtry typu FP1-1, FP1-2, FP2-1 i FP2-2 słuŝą do ochrony przeciwprzepięciowej wyrobów elektrycznych i elektronicznych zasilanych z sieci elektroenergetycznej jednofazowej lub trójfazowej, w tym wyrobów szczególnie wraŝliwych na impulsowe zaburzenia elektromagnetyczne. Filtry typu FP1 przeznaczone są dla urządzeń zasilanych z sieci elektroenergetycznej jednofazowej, a filtry typu FP2 dla urządzeń współpracujących z siecią trójfazową. Poszczególne typy filtrów przeznaczone są do współpracy z urządzeniami o określonych prądach znamionowych (FP1-1: 3A, FP1-2: 15A, FP2-1: 15A na fazę i FP2-2: 24A na fazę). Filtry instalowane są wewnątrz wyrobów elektrycznych, w wejściowych obwodach zasilania sieciowego. Pełnią one funkcję ograniczników klasy D, a takŝe układów tłumiących impulsowe zaburzenia elektromagnetyczne, występujące na przyłączu zasilania urządzeń. Zapewniają one ograniczenie amplitudy tych zaburzeń oraz tłumienie poziomu składowych widmowych. Filtry te nie mogą być stosowane jako elementy pierwszych lub drugich stopni ochrony przeciwprzepięciowej na wejściu budynków lub zespołów pomieszczeń. PowyŜsze filtry skutecznie tłumią przepięcia występujące w róŝnych środowiskach elektromagnetycznych (mieszkalnych, lekko uprzemysłowionych, biurowych i przemysłowych). Elementy ograniczające i tłumiące w tych filtrach znajdują się zarówno w gałęziach szeregowych jak i równoległych, dzięki temu moŝliwa jest minimalizacja zarówno długo trwających udarów elektrycznych jak i krótkich wysokoprądowych przepięć. Filtry typu FP są szczególnie zalecane do stosowania w wyrobach elektrycznych i elektronicznych pracujących w pobliŝu innych urządzeń, które wytwarzają impulsowe zaburzenia elektromagnetyczne i które wprowadzają te zaburzenia do wspólnej sieci zasilającej. Szczegółowe postępowanie związane ze sposobem montaŝu filtrów podano w ich Instrukcji instalacji.