Feszültségfüggőknek – Tegyük tisztába a kifejezéseket és fogalmakat!

 

THD, PF, felharmonikusok, csillagpont eltolódás, aszimmetria ???

 

Furcsa, látszólag egymással nem összefüggő betűhalmaz és kifejezések. Pedig ezek mind fontosak lehetnek, ha valaki áramfejlesztőt szeretne eladni. Az alábbi cikkben feloldom a feszültséget, és megmutatom miért is fontos, hogy legalább alap szinten tisztába legyen ezek jelentésével.

 

Mi az?
Szürke, ropogós és a plafonról lóg?
??
Amatőr villanyszerelő.

Így is fel lehet oldani a feszültséget, de most vizsgáljuk meg inkább az oldhatatlan változatát.

 

Ugyebár a vezetékben lévő sunyi elektronoknak több fajta jellemzője is van. Egyik, leggyakrabban használt sajátossága a feszültség, melyet a néhai francia fizikus tiszteletére Voltban szoktak megadni. De mi van akkor, ha a Volt csak volt?

Akkor ugyebár leolvad a hűtő, nem működnek a ventillátorok, leáll a keringtető szivattyú.

Kidobott élelmiszer, felforrt kazán, stb. Aki már átélte ezt a feszültséget, bizonyára nem kívánja másoknak sem.)

És ekkor jön az isteni szikra! Áramfejlesztő kell. Sokan ilyenkor felvillanyozódva elrohannak a legközelebbi üzletbe (barkácsáruház, Aldi, ? stb.) és megveszik az először útjukba kerülő készüléket, amire az vagyon írva „áramfejlesztő”.

Autóba begyömöszölés, hazavitel, indítás…. működik. Hűtőt, fagyasztót simán viszi, keringtető szivattyú is duruzsol, de az újonnan vásárol hiper-szuper lapos TV egy villanással kileheli lelkét.

Miért is van ez? Nos, az ördög a részletekben rejlik. Vagyis a hiper-szuper TV kávája alatt rengeteg érzékeny elektronikai kütyü található, mely nem bírja a „csúnya” feszültséget.

 

Mint tudjuk, a feszültség névleges értéke 230 V. Viszont ez időben változhat.

Az áramszolgáltatóknak a kisfeszültségű hálózaton az MSZ 1 szabvány szerint, a mérőhely csatlakozási pontján a feszültséget 230 V +7,8% -7,4% között kell tartani.

Az MSZ 447 szabvány a csatlakozóvezeték és a fővezeték együttes feszültségesésére legfeljebb 2%-ot enged meg. Ennek megfelelően, helyesen méretezett csatlakozó- és fő vezeték esetében a fogyasztók feszültségének a legrosszabb esetben is 230 V +10% -10% feszültség tűrésmezőn belül kell lenni (~ 207-253 V). Ezt az értéket az áramszolgáltató általában be is tartja. A készülékek erre a feszültségtartományra vannak méretezve.

 

Viszont, egy kondenzátoros szabályzású áramfejlesztő esetében nem garantált, hogy a terhelés hatására nem csökken le a feszültség a fenti szint alá. A feszültség csökkenése egy ideig csak teljesítmény csökkenéshez vezet (pl.: izzólámpák fényereje, villanymotorok nyomatéka, stb.) de nagyobb feszültségcsökkenés esetén az elektronikai berendezések hibás működését (pl. RESET kiváltása), illetve tönkremenetelét okozhatja.

Feszültségnövekedés általában aszimmetrikusan terhelt háromfázisú hálózat esetén alakul ki. Hálózatban ez viszonylag ritka, de áramfejlesztők estében nagy figyelmet igényel. Itt a konstrukcióból adódóan – márkától függetlenül – ha a három fázis közül az egyik nagyobb terhelést kap; a másik két fázison akár 270-280 Voltra is nőhet a feszültség.  Ekkora feszültségnél már károsodhatnak az elektromos készülékek alkatrészeinek szigetelése és zárlat keletkezhet. Ezért nem javallott háromfázisú áramfejlesztőt háromfázisú rendszerbe kötni akkor, ha csak egy fázisú fogyasztókat kell üzemeltetni. Hasonló probléma merülhet fel, ha vegyesen egy- és háromfázisú fogyasztók is egyszerre üzemelnek.

 

Attól hogy kicsi vagy nagy, még nem biztos, hogy „csúnya”. Mármint a feszültség.  És itt lép be a képbe a titokzatos THD (total harmonic distortion), vagyis teljes harmonikus torzítás.  Ez a százalékban kifejezett mérőszám mutatja meg, hogy a váltakozó feszültség szinusz hulláma mennyire tér el a szabályostól.

Minden olyan elektromos berendezés, amely nem lineáris terhelési karakterisztikával rendelkezik, eltorzítja a hullám formáját. Ilyenek pl. a motorral hajtott háztartási gépek, személyi számítógépek, a kéziszerszámok fordulatszám-szabályozó áramkörei stb. Ezek a készülékek a feszültség hullámnak csak egy töredékrészében jelentenek terhelést, és ebből következően az áramfelvétel időbeni lefolyása jelentős mértékben eltér a szinusz hullámtól. Az MSZ -EN 50160 szabvány 8 % -ban maximálja a hálózati áram THD értékét. A kényesebb elektromos fogyasztók ennél nagyobb értéket nem viselnek el.

Áramfejlesztők esetében a THD érték ennél sokkal nagyobb lehet. Ezért fontos, hogy számítógép, szünetmentes tápegység, kazán vezérlő áramkör, LCD vagy LED TV-t vagy más kényes elektromos eszköz működtetése esetén megfelelő konstrukciójú és kipróbált áramfejlesztőt  használjunk. A Heron áramfejlesztők tesztje elérhető itt.

 

 

A felharmonikus szennyezésen túl fontos lehet még a teljesítménytényező.  Gyakorlatban legtöbbször induktív fogyasztók esetében kell vele számolni. Ilyenek például a villanymotorok, transzformátorok, és minden olyan készülék, mely tekercset is tartalmaz. Ezen készülékek működése esetében az áramerőség a feszültséghez képest késik. Ennek a késésnek mértékét mutatja meg a PF-el vagy cos φ- vel jelölt érték. Általában 0,2 – 1 közötti értékek szoktak előfordulni. Minél közelebb van az egyhez annál jobb a készülék teljesítménytényezője és hatásfoka.

 

Áramfejlesztők esetében fontos még a frekvencia stabilitás is, ha elektronikai berendezések üzemelnek róla. A hálózati frekvencia toleranciáját szintén az MSZ-EN 50160 szabvány írja elő:

„A tápfeszültség névleges frekvenciája 50 Hz. Normál üzemi körülmények között az alapharmonikus frekvencia átlagértéke 10 másodpercen keresztül mérve a következő tartományban legyen:

50 Hz ± 1%  (azaz 49,5 – 50,5 Hz)  az év 99,5%-ában,

50 Hz + 4%/-6%  (azaz 47 – 52 Hz)  az idő 100%-ában.”

 

Vagyis az áramfejlesztőnek is ezen tartományon belül kell teljesíteni. Digitális áramfejlesztők esetében ez nem okoz gondot, mivel terhelés közben a frekvenciavált a vezérlő elektronika stabilan tartja.  Szinkron és aszinkron áramfejlesztők esetében egy mechanikus szabályzó (regulátor) stabilizálja a motor fordulatszámát.  Mivel a motor fordulatszáma egyenesen arányos a frekvenciával, fontos, hogy ez a szabályzó megfelelően legyen beállítva. De nem csak a regulátor és a motor beállításának van fontos szerepe, hanem a megfelelően méretezett motorteljesítménynek.

Ha a készülék nem tudja tűréshatáron belül tartani a frekvenciát, az kopott motorra vagy nem megfelelő konstrukcióra utal.

 

A fentiekből látható, hogy áramfejlesztő kiválasztásánál nem csak a terheléshez kell igazítani a készülék típusát. Manapság már szinte minden területen elektronikus vezérlésekkel ellátott berendezéseket kell üzemeltetni. Ezek vezérlőegységei hibásan működhetnek vagy tönkre is mehetnek, ha nem a megfelelő nagyságú, hullámformájú, frekvenciájú áramot kapnak.

Tehát ha elektronikai berendezéseket szeretne üzemeltetni, figyelembe kell venni az áramfejlesztő által előállított áram minőségét is. Ebben segítenek a fent említett tesztek, vagy a mindenki által elérhető telefonos segítségnyújtás (06-70 7028130).

 

Végül egy örök igazság: Az áram alatt lévő alkatrész ugyanúgy néz ki, mint amelyik nincs áram alatt…… Csak más a fogása.