הרמוניות, עומס נייטרל ונפילת מתח
בלוחות מודרניים מלאים בדרייברי LED, ספקי כוח ממותגים, UPS וממירים, בדיקת נפילת מתח על בסיס גל סינוס אידיאלי לא תמיד מספיקה. עומסים כאלה מעוותים את צורת הזרם, מעלים את זרם ה-RMS ודוחפים את ההרמוניה השלישית לנייטרל.
השיטה המעשית היא לחשב קודם את נפילת המתח הרגילה ואז לבדוק אם ההרמוניות משנות את מספר המוליכים נושאי הזרם, את זרם הנייטרל או את טמפרטורת הכבל. עבור NEC חשובים 220.61, 310.15(C)(1), 215.2(A)(1), 210.19(A)(1), ובסביבת IEC נשאר IEC 60364-5-52 כהפניה שימושית. NEC IEC
למה עומסים עשירי-הרמוניות דורשים בדיקה נפרדת
הרמוניות טריפלן מצטברות בנייטרל במקום להתבטל.
זרם RMS גבוה יותר אומר יותר הפסדי I2R, יותר חום ויותר נפילת מתח אמיתית.
לוחות LED, משרדים, UPS ועומסי IT מתנהגים אחרת ממנועים או עומסים התנגדותיים.
בשטח מסתכלים קודם על מאמ"ת ועל ampacity, אבל התכנון צריך להגן גם על הנייטרל, האלקטרוניקה הרגישה וההתרחבות העתידית.
נקודות קוד שכדאי לרשום
- NEC 220.61: חשבו את עומס הנייטרל בצורה מציאותית.
- NEC 310.15(C)(1): בדקו מתי נייטרל נחשב מוליך נושא זרם עם עומסים לא ליניאריים.
- NEC 215.2(A)(1) ו-210.19(A)(1): מתכננים רבים עדיין מכוונים לכ-3% לכל מקטע ו-5% בסך הכול.
- IEC 60364-5-52: אמתו שיטת התקנה, קיבוץ, טמפרטורת סביבה ונפילה מותרת לפני שמאשרים את המידה הסופית.
מקרי תכנון להרמוניות ולנייטרל
אלה מספרי תכנון, לא תחליף לזרם RMS נמדד, נתוני THDi או בדיקה סופית.
| תרחיש | דפוס עומס | בדיקת מוליך | הערת תכנון |
|---|---|---|---|
| לוח LED של משרד פתוח | 120/208V תלת-פאזי, 45 m, 40A יסוד + כ-30A הרמוניה שלישית לכל פאזה | פאזות 1 AWG Cu עם נייטרל 1/0 Cu; נפילת פאזה כ-2.0% | הנייטרל יכול לראות כ-90A. |
| לוח UPS או IT | 120/208V תלת-פאזי, 30 m, 80A זרם קו עם תוכן לא ליניארי גבוה | 3/0 Cu לפאזה ולנייטרל; נפילת פאזה כ-1.4% | גם אם נפילת הפאזה נראית טובה, חום הנייטרל וה-derating יכולים לקבוע. |
| קומת משרדים 400/230V | 50 m, 63A לפאזה עם כ-25A הרמוניה שלישית לכל פאזה | פאזות 25 mm2 Cu עם נייטרל 35 mm2 Cu; נפילת פאזה כ-1.7% | לעיתים הגדלת הנייטרל בלבד הגיונית יותר. |
| לוח אלקטרוני חד-פאזי | 230V, 35 m, 32A עם הרבה ספקי כוח ממותגים | 10 mm2 Cu; נפילת סינוס כ-1.8% | אם הגל מעוות, המרווח האמיתי קטן יותר. |
דוגמאות מעשיות עם מספרים
לוח משולב LED ושקעים
אם כל פאזה נושאת כ-40A זרם יסוד ועוד כ-30A הרמוניה שלישית מדרייברי LED וספקים אלקטרוניים, חישוב תלת-פאזי נקי עשוי להיראות תקין. ובכל זאת הנייטרל יכול להתקרב ל-90A. לכן צריך לבדוק את הנייטרל, הצנרת וההתחממות בנפרד.
לוח 120/208V עם UPS, 80A, 30 m
מזין נחושת 3/0 יכול להראות רק כ-1.4% נפילת פאזה. זה נשמע נוח. אבל אם ההרמוניות משאירות את הנייטרל קרוב לזרם הפאזה והצינור מתחמם, מרווח התכנון המעשי קטן. כאן חשובים זרם RMS נמדד ונתוני יצרן.
קומת משרדים 400/230V, 63A, 50 m
עם פאזות נחושת 25 mm2 נפילת הפאזה היא בערך 1.7%. אם כל פאזה נושאת גם כ-25A הרמוניה שלישית, הנייטרל יכול להתקרב ל-75A. במצב כזה הגדלת הנייטרל בלבד ל-35 mm2 יכולה להיות הפתרון הנקי יותר.
רשימת בדיקה לפני אישור הכבל הסופי
- השתמשו בזרם RMS נמדד או בנתוני THDi כאשר הלוח מזין LED, UPS, racks או הרבה ספקים ממותגים.
- בדקו את הנייטרל בנפרד גם אם הלוח נראה מאוזן.
- התייחסו לנפילת מתח, derating, קיבוץ וטמפרטורת סביבה כבעיה אחת.
- השוו את תוצאת המחשבון לצורת הגל האמיתית לפני שחרור חומר.
- אם עומס האלקטרוניקה עוד יגדל, השאירו מרווח בנייטרל ובנפילת המתח כבר עכשיו.
הפעילו את המחשבון ואז בדקו את צורת הגל
הריצו את מחשבון ה-AC עם אורך המסלול האמיתי, גודל המוליך וזרם RMS, ואז השוו את התוצאה להרמוניות, לזרם הנייטרל ול-derating.
Start Calculating
Ready to apply these concepts to your project? Use our professional voltage drop calculator.
Open Calculator