Αρμονικές, φόρτιση ουδετέρου και πτώση τάσης
Σε σύγχρονους πίνακες γεμάτους LED drivers, switching τροφοδοτικά, UPS και VFD, ο έλεγχος πτώσης τάσης με ιδανικό ημίτονο συχνά δεν αρκεί. Αυτά τα φορτία παραμορφώνουν το ρεύμα, αυξάνουν το RMS και στέλνουν την 3η αρμονική στον ουδέτερο.
Η πρακτική μέθοδος είναι πρώτα να υπολογίσετε τη συνηθισμένη πτώση τάσης και μετά να ελέγξετε αν οι αρμονικές αλλάζουν τον αριθμό των ρευματοφόρων αγωγών, το ρεύμα ουδετέρου ή τη θερμοκρασία του καλωδίου. Για NEC είναι σημαντικά τα 220.61, 310.15(C)(1), 215.2(A)(1), 210.19(A)(1). Στο περιβάλλον IEC, το IEC 60364-5-52 παραμένει χρήσιμη αναφορά. NEC IEC
Γιατί τα Φορτία με Αρμονικές Θέλουν Ξεχωριστό Έλεγχο
Οι αρμονικές triplen αθροίζονται στον ουδέτερο αντί να αλληλοαναιρούνται.
Μεγαλύτερο RMS σημαίνει περισσότερες απώλειες I2R, περισσότερη θερμότητα και μεγαλύτερη πραγματική πτώση τάσης.
Οι πίνακες LED, γραφείου, UPS και IT συμπεριφέρονται διαφορετικά από κινητήρες ή ωμικά φορτία.
Στο πεδίο συχνά κοιτούν πρώτα διακόπτη και ampacity, αλλά ο σχεδιασμός πρέπει να προστατεύει και τον ουδέτερο, τα ευαίσθητα ηλεκτρονικά και τη μελλοντική επέκταση.
Σημεία Κώδικα για το Φύλλο Εργασίας
- NEC 220.61: υπολογίστε ρεαλιστικά το φορτίο του ουδετέρου.
- NEC 310.15(C)(1): επιβεβαιώστε πότε ο ουδέτερος μετρά ως ρευματοφόρος αγωγός.
- NEC 215.2(A)(1) και 210.19(A)(1): πολλοί μελετητές στοχεύουν ακόμη περίπου 3% ανά τμήμα και 5% συνολικά.
- IEC 60364-5-52: επιβεβαιώστε τρόπο εγκατάστασης, ομαδοποίηση, θερμοκρασία περιβάλλοντος και επιτρεπτή πτώση πριν το τελικό μέγεθος.
Περιπτώσεις Σχεδιασμού για Αρμονικές και Ουδέτερο
Αυτές είναι τιμές σχεδιασμού και δεν αντικαθιστούν μετρημένο RMS, δεδομένα THDi ή τελικό έλεγχο.
| Σενάριο | Μοτίβο φορτίου | Έλεγχος αγωγού | Σημείωση |
|---|---|---|---|
| Πίνακας LED open office | 120/208V τριφασικό, 45 m, 40A θεμελιώδες + περίπου 30A 3ης αρμονικής ανά φάση | Φάσεις 1 AWG Cu με ουδέτερο 1/0 Cu, πτώση φάσης περίπου 2,0% | Ο ουδέτερος μπορεί να δει περίπου 90A. |
| Πίνακας UPS ή IT | 120/208V τριφασικό, 30 m, 80A γραμμικό ρεύμα με υψηλό μη γραμμικό περιεχόμενο | 3/0 Cu σε φάση και ουδέτερο, πτώση φάσης περίπου 1,4% | Ακόμη κι αν η φάση φαίνεται καλή, η θερμοκρασία ουδετέρου και το derating μπορεί να καθορίσουν την τελική λύση. |
| Όροφος γραφείων 400/230V | 50 m, 63A ανά φάση με περίπου 25A 3ης αρμονικής ανά φάση | Φάσεις 25 mm2 Cu με ουδέτερο 35 mm2 Cu, πτώση φάσης περίπου 1,7% | Συχνά έχει περισσότερο νόημα να αυξηθεί μόνο ο ουδέτερος. |
| Μονοφασικός πίνακας ηλεκτρονικών φορτίων | 230V, 35 m, 32A με πολλά switching τροφοδοτικά | 10 mm2 Cu, ημιτονική πτώση περίπου 1,8% | Με παραμορφωμένη κυματομορφή το πραγματικό περιθώριο είναι μικρότερο. |
Πρακτικά Παραδείγματα με Αριθμούς
Μικτός πίνακας LED και πριζών
Αν κάθε φάση μεταφέρει περίπου 40A θεμελιώδους και άλλα 30A 3ης αρμονικής από LED drivers και ηλεκτρονικά τροφοδοτικά, ο καθαρός τριφασικός υπολογισμός μπορεί να φαίνεται αποδεκτός. Παρ’ όλα αυτά ο ουδέτερος μπορεί να πλησιάσει τα 90A. Γι’ αυτό ο ουδέτερος, ο αγωγός και η θέρμανση χρειάζονται ξεχωριστό έλεγχο.
Πίνακας 120/208V με UPS, 80A, 30 m
Ένα feeder 3/0 χαλκού μπορεί να δείχνει μόνο περίπου 1,4% πτώση στη φάση. Ακούγεται άνετο. Όμως αν οι αρμονικές κρατούν τον ουδέτερο κοντά στο ρεύμα φάσης και η διαδρομή ζεσταίνεται, το πραγματικό περιθώριο σχεδιασμού μικραίνει. Εδώ μετρημένο RMS και δεδομένα κατασκευαστή είναι κρίσιμα.
Όροφος γραφείων 400/230V, 63A, 50 m
Με φάσεις 25 mm2 Cu η πτώση φάσης είναι περίπου 1,7%. Αν κάθε φάση κουβαλά και περίπου 25A 3ης αρμονικής, ο ουδέτερος μπορεί να πλησιάσει τα 75A. Σε αυτήν την περίπτωση η αύξηση μόνο του ουδετέρου στα 35 mm2 συχνά είναι καθαρότερη λύση.
Λίστα Ελέγχου Πριν την Τελική Έγκριση
- Χρησιμοποιήστε μετρημένο RMS ή δεδομένα THDi όταν ο πίνακας τροφοδοτεί LED, UPS, racks ή πολλά switching τροφοδοτικά.
- Ελέγξτε τον ουδέτερο ξεχωριστά ακόμη κι αν ο πίνακας δείχνει ισορροπημένος.
- Δείτε πτώση τάσης, derating, ομαδοποίηση και θερμοκρασία περιβάλλοντος ως ένα πρόβλημα.
- Συγκρίνετε το αποτέλεσμα του υπολογιστή με την πραγματική κυματομορφή πριν κλείσει το υλικό.
- Αν το ηλεκτρονικό φορτίο μπορεί να αυξηθεί, αφήστε περιθώριο τώρα σε ουδέτερο και πτώση τάσης.
Χρησιμοποιήστε τον Υπολογιστή και Μετά Ελέγξτε την Κυματομορφή
Τρέξτε τον AC υπολογιστή με πραγματικό μήκος, διατομή και ρεύμα RMS και μετά συγκρίνετε το αποτέλεσμα με αρμονικές, ρεύμα ουδετέρου και derating.
Start Calculating
Ready to apply these concepts to your project? Use our professional voltage drop calculator.
Open Calculator