電圧ディップ発生器の定義
NEMA MG1-16.48 の定義 電圧ディップ 定格発電機出力電圧からの最大電圧差として。 モーターの始動時または大きなブロック負荷での突入電流によってエンジン速度が制限され、メイン フィールドへの励起が低下すると、これらのディップが生成されます。 瞬間的な電圧低下の原因と解決策は、ブロック負荷の場合とは異なるため、それらは個別に測定および分析されます。 瞬間的な性質のため、モーターの突入電流によって引き起こされる最大のディップは XNUMX サイクル以内に発生し、オシロスコープでのみ監視できます。 メカニカル レコーダーは、エンジン速度を低下させる重いブロック負荷によって引き起こされるディップを検出できます。
持続的なディップの混乱
一部の発電機ブランドは比較が困難です。 電圧ディップ は、会社のドキュメントでは別の方法で定義されています。 瞬間的な電圧ディップの代わりに、持続的な電圧ディップが供給され、より低いが長い回復曲線で低下が評価されます。
同等の AVR 応答時間を持つ XNUMX つの発電機のサブトランジェント リアクタンスを比較すると、モーター始動電圧ディップの有意な比較が得られる場合があります。 同じモーターを始動すると、サブトランジェントリアクタンスが同一のXNUMXつのマシンは、ほぼ同じ電圧ディップを持ちます。
その結果、電圧ディップの尺度として持続的な電圧ディップを使用するプロバイダーは、自社の発電機セットが他のメーカーによって確立された瞬間的な電圧ディップ基準に適合するかどうかについて、単刀直入に「はい」または「いいえ」の回答しか提供しません。
これは、説明したプロジェクトで同等の入札を受け取ることを保証する唯一の方法です。
発電機セットの過渡応答を理解する
スイッチが回路上で数百 kW を送出する場合、ローカル ユーティリティの負荷に対する能力や電力品質への一時的な影響について心配する必要はありません。 ただし、発電機セットから電力が供給される場合、これらは正当な問題です。 XNUMX つのステップで許容できる負荷の量、および電力品質への一時的な影響の大きさは、発電機のモデルによって大きく異なります。
発電機に大きな負荷がかかると、エンジン回転数が一時的に低下または低下してから定常状態に戻ります。 負荷が取り除かれると、エンジン速度は一時的に上昇します – またはオーバーシュートします。 発電機の周波数はエンジン回転数によって決まるため、電力の質が変わります。 過渡応答は、これらの一時的な速度変動の測定値です。
一過性反応の長さと周波数の変化率が測定されます (下の図を参照)。 エンジンが定常状態に戻るまでの時間は、回復時間と呼ばれます。 これは、XNUMX 秒から XNUMX 秒の範囲で指定できます。 一般に、ディップのパーセンテージが高く、エンジンが回復するのに時間がかかるほど、バスの重量が増加します。
ブロックの負荷が過剰になるとエンジンが失速し、発電機の電圧が低下する可能性があるため、ディップはオーバーシュートよりも危険な場合がよくあります。 発電機セットの回転質量は、周波数の維持に役立ちますが、発電機とエンジンの間で慣性を慎重にバランスさせる必要があります。 より大きな発電機を指定すると、周波数の低下が減少し、より多くのエンジン馬力を回収できるようになります。 発電機セットの電圧調整メカニズムは、過渡応答性に影響を与える最も重要なコンポーネントです。 ボルト/ヘルツ電圧調整方法は、周波数に比例して電圧を制御します。
大きなブロック負荷がエンジンの回転数と発電機の周波数を低下させると、電圧が低下し、エンジンを効率的にアンロードし、回復時間を短縮します。 このシステムは、すべての Cat gen セットで使用されています。 定電圧レギュレーション システムでは、電圧変化のパーセンテージは低くなりますが、回復期間ははるかに長くなります。 エンジンが完全に負荷されると、エンストの危険性が高まります。 一部の発電機は、XNUMX ヘルツあたりの電圧を XNUMX 倍にする調整方法を採用しています。 これらの方法は、ブロックの読み込み能力を大幅に向上させたり、回復時間を短縮したりしますが、電圧ディップがはるかに高くなります。 過渡応答性は、エンジンのセットアップによっても影響を受けます。
ほとんどの発電機セット エンジンはターボチャージャー付きで、より大きなエンジンを必要とせずに追加の馬力 (および kW) を提供します。 過給の欠点は過渡応答性にあります。 運搬シナリオでは、空気が制限要素になります。 発電機セットエンジンの過渡応答が長いほど、ターボチャージされます。 電圧ディップと短時間の停電は、重負荷の急激な変化によって電力網に障害が発生した場合に発生します。 電力ネットワークに接続された負荷が連続的に変化すると、電圧が変化します。 これらの発生は電気および電子機器に影響を与える可能性があるため、実験室の設定で模倣する必要があります。
IEC 61000-4-30 テスト
• IEC 61000-4-11。16 Hz または 50 Hz AC ネットワークに接続するための定格入力電流が 60 相あたり XNUMX A を超えない電気および電子機器に関するものです。
• IEC 61000-4-34。定格入力電流が 16 相あたり 50 A を超える電気および電子機器、特に単相を含む 60 Hz または 1 Hz の交流ネットワークに接続された機器の電圧ディップおよび短時間停電に適用されます。そして三相電源。 IEC では、3 相あたり 75 A を超える電流について、電力システム全体の現場測定を推奨しています。
• IEC 61000-4-29。DC 電源ポートで電圧降下、短時間の中断、または電圧変化が発生した場合に、電気および電子機器に適用されます。
すべての EMC 基本規格と同様に、目標は、これらの現象にさらされた場合の電気および電子機器のイミュニティを評価するための単一の基準を作成することです。 製品規格は、基本規格に記載されているテストの関連性と適用可能性を決定する責任があります。 ここで提供される資料は、IEC 61000-4-11 規格を中心としています。
テスト機器の要件
専用のテスト機器を実験室で使用して、電圧ディップ、短時間の中断、および変動性テストを再現できます。 IEC基本規格では、電圧変動試験をオプションとして提供しています。 以下は、コンプライアンス テストに使用するためにテスト機器が満たさなければならない規格です。
• 無負荷出力電圧 – 無負荷時の発電機出力電圧は設定ディップレベルの 5% 以内でなければなりません。 ディップ レベルは、公称電圧の 0%、40%、70%、および 80% として指定されます。
• 負荷による出力電圧の変化 – 無負荷から負荷への電圧変化は、定義されたディップ レベルの 5% 未満でなければなりません。
• 出力電流能力 – 発生器は、必要なディップ レベルで短時間 16A を超える電流を流すことができなければなりません。 最も困難な状況は、発電機が 40 A を 40 秒間処理しなければならない 3% のディップ レベルです。
• ピーク突入電流能力 – テスト機器は、ピーク突入電流能力を制限してはなりません。 発電機の最大ピーク容量は、1000 V から 250 V の主電源では 600 A、500 V から 200 V の主電源では 240 A、250 V から 100 V の主電源では 120 A を超えてはなりません。
• 電圧のオーバーシュート/アンダーシュート – 発電機に 100 Ω の抵抗負荷がかかった場合、実際の電圧の瞬間的なピーク オーバーシュート/アンダーシュートは、設定されたディップ レベルの 5% 未満でなければなりません。
• 電圧の上昇時間と下降時間 – 発電機は、急激な電圧レベルの変化の際に 1 秒から 5 秒の間で切り替えることができなければなりません。
• 位相シフト – 発電機は、0 ~ 360 度の間で位相をシフトできる必要があります。
• 位相関係とゼロ交差 - 発電機は交流電力を検出して同期できなければなりません。 電圧ディップと停電イベントの位相関係は、電源周波数の 10° 未満でなければなりません。 さらに、発電機のゼロ交差制御は、主電源周波数の 10° 以内でなければなりません。
立ち上がり時間と立ち下がり時間の重要性
切り替え中の大きな位相シフトを回避するために、電圧ディップと短い中断を実行しながら、必要な急速な立ち上がり時間と立ち下がり時間を満たすテスト機器を採用することが重要です。 1 秒から 5 秒の切り替え時間は最悪のシナリオであり、電子機器の近くの電源ネットワークで短絡を再現します。 その結果、クイックスイッチングを使用したテストでは、最悪の状況で評価対象の機器の耐久性を評価できます。 例として、230V / 50Hz の電源ネットワークでの切り替えタイミングの影響を見ていきます。
AC 電源周波数を使用して、さまざまなスイッチ タイミングの位相シフトを決定できます。 IEC 5-61000-4 で確立された 11 秒の最も遅い切り替え時間制限は、わずか 0.09° の位相シフトに変換されることがわかります。 切り替え時間が 200 秒のプリコンプライアンス ディップ ジェネレーターは 3.6° の位相シフトを追加し、500 秒の切り替え時間は 9° の位相シフトを追加します。
テストレベルの低下は、このかなりの位相シフトの二次的な影響です。 60Hz 電力ネットワークでは、位相シフトの影響はさらに顕著です。 たとえば、200 秒の切り替え時間は 4.3Hz で 60° の位相シフトを表し、500 秒の切り替え時間は 10.8° の位相シフトに相当します。 真のディップ開始角度は発電機の精度によっても決まる可能性があるため、切り替えプロセスによって位相シフトを減少させておくことは非常に有益です。
突入電流能力の重要性
電子機器を電力網に接続すると、突入電流が機器に流れ込み、害を及ぼす可能性があります。 ほとんどの電子機器は、この突入電流を制限する回路で設計されています。 電圧低下または短時間の停電から電源ネットワークが回復すると、同じ突入電流が再び流れますが、保護回路が解除される場合があります。 電圧ディップまたは短時間の停電時の機器の損傷を最小限に抑えるために、ディップ ジェネレータは突入電流を制限することなく十分な電流を供給する必要があります。
電圧ディップ および短時間の中断テスト機器は、理想的にはピーク突入電流駆動能力を満たす必要があります。 テスト機器がこの要件 (少なくとも 1,000V ~ 250V のメインでは 600A、500V ~ 220V のメインでは 240A、250V ~ 100V のメインでは 120A) を満たす場合、EUT のピーク突入電流を測定する必要はなく、時間を節約できます。 EUT の観測された突入電流が、試験装置の報告された突入電流能力の 70% 未満である場合、IEC 61000-4-11 は、より低い突入電流を持つジェネレーターを使用する回避策を許可します。 テストの前に両方の特性を測定する必要があるため、時間と費用が増加します。
IEC 61000-4-11 Ed.2 と Ed.3 の間の変更点
IEC 61000-4-11 Ed.3 は 2020 年に発行され、61000 年の以前の IEC 4-11-2 Ed.2004 に取って代わります。規格の主な変更点は、立ち上がり時間と立ち下がり時間のより明確な説明と、コンプライアンス テストには、立ち上がり時間と立ち下がり時間が 1 秒から 5 秒の範囲のジェネレータを使用するという強い要件があります。
第 2 版では、規格のオーバーシュート/アンダーシュート要件が不明確であったため、校正/検証中にどのパラメータを測定する必要があるかについて誤解が生じていました。 一部の解釈によれば、レベル遷移が発生したときとレベル遷移が終了したときの両方で、オーバーシュートとアンダーシュートを記録する必要があります。
オーバーシュートとアンダーシュートは、切り替え前ではなく、切り替え後に発生する影響として明示的に定義されるようになりました。 これは、立ち下がりエッジのアンダーシュートは単に測定が必要ですが、立ち上がりエッジのオーバーシュートは測定が必要であることを示しています。 100 抵抗負荷で測定した場合、オーバーシュートまたはアンダーシュートは実際の電圧の 5% 未満でなければなりません。
よくあるご質問
電圧降下はなぜ起こるのですか?
A 電圧ディップ 供給電圧 (UF) が規定の供給電圧 (Uc) の 90% に設定されたしきい値を下回ると発生します。 電圧ディップは、電圧の少なくとも XNUMX つがしきい値を下回ったときに多相システムで発生し、すべての電圧がしきい値以上になったときに終了します。
電圧ディップおよび瞬断試験とは正確には何ですか?
電圧低下 短時間の中断は、重い負荷の急激な変化によって引き起こされる電力ネットワークの障害によって引き起こされます。 電力ネットワークに接続された負荷が連続的に変化すると、電圧が変化します。
電圧遮断とは正確には何ですか?
URMS(1/2) 電圧が指定された遮断レベルを下回ると、電圧遮断が発生します。 通常、中断しきい値は、電圧ディップ レベルよりも大幅に低く設定されます。 中断は、URMS(1/2) 電圧が中断しきい値を下回ると開始し、URMS(1/2) 電圧が中断しきい値に電圧ヒステリシスを加えた値以上になると終了します。
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