Je nutné u třífázového autotransformátoru uzemění středu vinutí?

[tom.tomas]

Dostal jsem za úkol vyřešit problém s třífázovým autotransformá torem 11kVA z 400V na 230V. Výstupní napětí proti zemi je 135V.

Autotransformá tor napájí navíječky s regulací otáček. Nulový vodič není použit, pouze fázové vodiče a PE.
Revizní technik požaduje uzemnění výstupu jako u transformátoru, tak jako je to v tomto případě:
http://diskuse.elektrika.cz/index.php/topic,15683.45.html

Je tedy možná varianta výměny autotrafa za klasický transformátor a uzemnění jednoho sekundárního pólu, případně IT sít a hlídač isolačního stavu. Tomu bychom se, ale chtěli vyhnout z důvodů velkého rozměru trafa a velkých finančních nákladů klasického trafa. Také si nejsem jistý zda je opravdu použití autotrafa v ČR v rozporu s nějakou normou. (V zahraničí s tím pravděpodobně problém není, autotrafo je německé má na štítku logo CE a EN 61558, navíječka je sice korejská, ale vyváží se do celého světa).

Dohodl jsem se z revizním technikem že střed vinutí autotrafa uzemním. Výrobce autotrafa nevyvedl střed vinutí na svorky, nicméně je střed přístupný a označen na fotografii. Dále musíme namontovat proudový chránič na výstup z autotrafa (230V) a také na vstup do autotrafa (400V). Nechápu proč i na vstup do autotrafa? Sice 1500Kč za chránič nikoho nezabije a tak jsem tam dal tedy oba dva chrániče. Ovšem ten chránič na vstupu do autotrafa je okamžitě po zapnutí vybaven. Myslel jsem že to dělá ten uzemněný střed vinutí kterým teče rozdílový proud mezi fázemi, ovšem i po přepojení středu vinutí přes chránič dojde k vybavení chrániče. Problém bude pravděpodobně v proudovém nárazu při zapnutí který dokáže občas vyrazit i 25A jistič.

Je opravdu nutné takto složitě řešit v ČR napájení autotrafem? Nebo došlo k omylu a není nutno uzemnit střed vynutí autotransformá toru? Dle mého názoru je již autotransfotmá tor uzemněn přes distribuční síť a pokud je nutno instalovat chránič tak stačí pouze jeden.

Původní tázací otázka zněla: třífázový autotransformá tor je nutné uzemění středu vinutí?

[Rozmahel Vladimír]

Autotrafo má ve svém principu galvanicky spojen primár se sekundárem. Není to tedy oddělovací transformátor, chápu ho jako zařízení pro úpravu napětí. Požadavek uzemnění jednoho pólu u oddělovacího transformátoru je z důvodu toho, že u skutečného oddělení se nepozná 1.porucha. Ve Vašem případě by se 1. porucha poznala okamžitě a proudový chránič primáru by vypadl. Bylo by třeba ověřit vypínací podmínky na sekundáru s ohledem na to, že je do serie poruchového proudu vřazeno vinutí transformátoru .

[raj]

Autotrafo je normální elektrický stroj, jako cokoliv jiného.
Nevidím sebemenší důvod, proč střed uzemnit.  Zde se nejedná o oddělení obvodů. Snad jen v případě, že by byl odběr nesymetrický.. .. kvůli přesycení (ale to je spíše akademická debata)  Vždyť může být klidně zapojeno vinutí do D ( což není váš případ ) a tam není co zemnit.
Revizák asi funkci autotrafa nepochopil.

[Rozmahel Vladimír]

Do středu hvězdy primáru by šlo maximálně zapojit vodič N nebo PEN. Nikdy ale ne vodič PE.

[Petr Doležal]

K vypadávání jističů:
Projektoval sem zapínání 3 ks autotraf po 25A paralelně na 230V. Jistič při zapnutí též vypadával. Pomohla až charakteristik a D a spínání stykačem pro kapacitní zátěže s vestavěnými odpory pro zmírnění proudové špičky. Spolehlivé, ověřeno v provozu.

[tom.tomas]

Děkuji za informace.
Ano, na střed jsem zapojil vodič N.
Ještě by mne zajímalo, pokud tedy střed vynutí nepřipojím na N nebo PEN. Zda může při výpadku jedné nebo dvou napájecích fází vzniknout na výstupu autotrafa přepětí? Vzhledem k tomu že střed vinutí přestane být středem napětí. Ovšem stroj nepoužívá nulový vodič, tak by to snad nemělo hrozit nebo mělo? Pokud vypadnou dvě fáze tak se vlastně obvod úplně přeruší. A i v případě že přerušené fáze budou mít zemní zkrat tak, by nemělo být na výstupu vyšší napětí než těch 230V a to stroj snese. Ovšem v případě výpadku jedné napájecí fáze případně i jejím zemním zkratu si nedovedu představit jaký
by mělo uzemnění středu vliv na výstupní napětí.

[Rozmahel Vladimír]

Níže jsou schemata, ze kterých si můžete odvodit možné zavlečení.
wewewe.awv.cz/kat-TTW/trifaz.pdf

[Jiří Schwarz]

Pokud "spotřebič" nemá připojen N vodič, nevidím důvod, proč by musel být střed autotrafa vyveden a pokud nebude vyveden, není co uzemnit.
Proudový chránič - je to přes zásuvku, nebo pevný přívod? V jakém je to prostředí?
Já bych u pevného přívodu preferoval doplňující pospojování (pokud je s čím...) a nehrnul bych se do využití chrániče.

Pokud by došlo k výpadku jedné fáze na přívodu, jak výstupní napětí, tak střed, se někam posunou, ale pořád budou na potenciálu proti zemi, který nebude větší, než je potenciál některého z fázových vodičů a pro toto napětí musí vyhovět základní izolace (pokud je to třída I, což předpokládám)
Kde je hranice, kdy revizák přestává být "puntíčkářem" a stává se "škodičem"?

[Rozmahel Vladimír]

Kde je hranice, kdy revizák přestává být "puntíčkářem" a stává se "škodičem"?

Je to tak, ale právě u toho galvanického spojení primáru a sekundáru je skryto to, že spojení funguje "obousměrně". Tak jako např. u motoru.
Při výpadku jedné fáze na primáru se vám na této fázi může přes zapojený spotřebič na sekundáru, objevit sousední fáze.
V extremu, při jištění primáru pojistkou, se  to napětí po vyšroubování hlavice pojistky, objeví na kroužku.
Samozřejmě, pojistky se mění ve vypnutém stavu...

[Martin Kurka]

Vážený pane tom.tomasi,
jestli jsem dobře pochopil, autotransformá tor napájí celé navíječky, ne řídící obvody navíječek.
Pokud tedy nejsou řídící obvody navíječek odvozeny přímo ze sítě - jsou-li s vlastním transformátore m 137/xxxV - pak všechny úvahy o chráničích a odkazu na uvedený článek diskuze v elektrice jsou zcestné.

 Autotrafo je pak použito pouze pro změnu napájecího silového napětí a ochrana proti dotykovému napětí je samočinným odpojením od zdroje. Jen se musí počítat impedance smyčky ne z napětí 135V, ale z 230V. Při zkratu totiž dojde k přesycení horních cívek a autotrafo se chová spíše jako přesycená tlumivka napájená přímo z 230V (viz pravá strana obrázku, je to podobný stav, jako kompletní přerušení uzlu autotrafa).
Ukostření uzlu autotrafa mimo úvahu uvedenou kolegou Rajmontem nemá smysl. Jak je vidět i na levé části obrázku, při přerušení jednoho vinutí se v ostatních vývodech nic neděje, jen u přerušeného vinutí je klasicky na výstupu prakticky plné tvrdé napětí 230V a dochází k destrukci napojeného zařízení. (Je to sice trochu složitější, samozřejmě se vinutí navzájem ovlivňují a záleží na zátěžích ve fázích ale tohle je nejhorší stav)
Proudový chránič na vstupu autotrafa notabene nezpožděný nemá žádný smysl kromě otravování života .

Proudový chránič na výstupu autotrafa může pomoci, zejména když nevyjde smyčka při přepočtu na 230V, místo 135V. Původní výpočet impedance výrobce zařízení počítá správně se 135V.  Jištění (z hlediska impedance smyčky) pak dimenzuje pro toto napětí 135V. Při použití autotrafa je tu ale změna napětí naprázdno a výrobcem nastavené jištění z hlediska ochrany proti dotykovému napětí již nemusí vyjít a musí se zkontrolovat měřením impedance před autotrafem a přepočtem při 230V.
(Impedanci měřenou na výstupu autotrafa při rozpojeném uzlu nelze použít, protože autotrafo není přesycené, jen by šel do impedance zohlednit čistě ohmický odpor horních cívek).
 
Přímou nutnost užití výstupního chrániče jen proto že to je autotrafo absolutně nevidím.
Při použití chrániče na výstupu musíte použít typ FI, nikoliv chránič s elektronikou určený pro síť 400/230V.

U autotrafa napájejícího dražší zařízení má naopak větší smysl třífázové hlídací relé přepětí a jím vypínaný stykač napájení, nebo vyrážený deon.

Ovšem pokud je řídící napětí navíječek odvozeno galavanicky z napájecího napětí, je to jinak, autotrafo se pro napájení řídících obvodů použít nemůže. Řídící obvody je pak nutné doplnit o transformátork y. Ani chrániče nepomohou, pokud si dobře pamatuji zákaz autotrafa pro řídící obvody je uveden taxativně. Autotrafo má z hlediska impedance poruchové smyčky impedanci zdroje prakticky shodnou, jako síť ze které je trafo napájené a napětí naprázdno také a nikoliv snížené.


 
 

[tom.tomas]

Pokud "spotřebič" nemá připojen N vodič, nevidím důvod, proč by musel být střed autotrafa vyveden a pokud nebude vyveden, není co uzemnit.
Proudový chránič - je to přes zásuvku, nebo pevný přívod? V jakém je to prostředí?
Já bych u pevného přívodu preferoval doplňující pospojování (pokud je s čím...) a nehrnul bych se do využití chrániče.

Pokud by došlo k výpadku jedné fáze na přívodu, jak výstupní napětí, tak střed, se někam posunou, ale pořád budou na potenciálu proti zemi, který nebude větší, než je potenciál některého z fázových vodičů a pro toto napětí musí vyhovět základní izolace (pokud je to třída I, což předpokládám)
Kde je hranice, kdy revizák přestává být "puntíčkářem" a stává se "škodičem"?

Autotrafo ani navíječky nemají svorku pro připojení N vodiče. Navíječky odebírají z autotrafa jen sdružené napětí (mezifázové),  napětí proti zemi (nulovému vodiči) není využito.
Přes zásuvku to není, vše pevným přívodem. Prostředí: zděná hala, sucho, dost teplo cca 30°C, hluk cca 70 dBA, čisto, bez vibrací. Vyrábí se tam plastová vázací páska, protlačovací lis dost hřeje, motory v navíječkách pískají atd...
Doplňující pospojování je nainstalované.

[tom.tomas]

Vážený pane tom.tomasi,
jestli jsem dobře pochopil, autotransformá tor napájí celé navíječky, ne řídící obvody navíječek.
Pokud tedy nejsou řídící obvody navíječek odvozeny přímo ze sítě - jsou-li s vlastním transformátore m 137/xxxV - pak všechny úvahy o chráničích a odkazu na uvedený článek diskuze v elektrice jsou zcestné.

Ano, autotransformá tor napájí celé navíječky. Každá navíječka má svůj tansformátorek a usměrňovač ze sdruženého napětí 230V na 24V DC kterým napájí řídící obvod navíječky.

Ovšem pokud je řídící napětí navíječek odvozeno galavanicky z napájecího napětí, je to jinak, autotrafo se pro napájení řídících obvodů použít nemůže. Řídící obvody je pak nutné doplnit o transformátork y. Ani chrániče nepomohou, pokud si dobře pamatuji zákaz autotrafa pro řídící obvody je uveden taxativně. Autotrafo má z hlediska impedance poruchové smyčky impedanci zdroje prakticky shodnou, jako síť ze které je trafo napájené a napětí naprázdno také a nikoliv snížené.

Takže jestli to dobře chápu, tak jednofázový autotransformá tor zapojený na sdružené napětí 400V na 230V napájející řídící obvody je zkázný a musí se vyměnit za klasický transformátor?

[Martin Kurka]

Takže jestli to dobře chápu, tak jednofázový autotransformá tor zapojený na sdružené napětí 400V na 230V napájející řídící obvody je zkázný a musí se vyměnit za klasický transformátor?

Ano, velmi dobře chápete,  pro řídící napětí ze střídavého zdroje je vždy předepsán transformátor s odělenými vinutími. Nezáleží na primárním napájecím napětí, sekundár maximálně 277V ef.
ČSN EN60204-1 ed2 čl.9.1.1.
Co se týče sekundáru, pokud nemáte jinou ochranu proti samovolnému rozběhu při jednostranném  zkratu jakékoliv části řídícího obvodu na kostru, pak musí být jedna strana řídícího napětí v jediném místě ukostřena na PE. To jediné místo se jmenuje rozpojitelná svorka (svorkovnice) XB.

Ano, autotransformá tor napájí celé navíječky. Každá navíječka má svůj tansformátorek a usměrňovač ze sdruženého napětí 230V na 24V DC kterým napájí řídící obvod navíječky.

V tom případě je napájecí autotransformá tor jen úprava napájecího napětí a při dodržení (ověření ) ochrany před nedovoleným dotykovým napětím není podle mne třeba dělat žádné připojování uzlu ani doplňování chráničem.  Podle mne neexistují na revizním technkem požadované úpravy žádné požadavky v normách ani v Nařízeních vlády. Nechť je jinak doloží a případně podloží měřením. To je jeho džob.

[Rozmahel Vladimír]

V tom případě je napájecí autotransformá tor jen úprava napájecího napětí a při dodržení (ověření ) ochrany před nedovoleným dotykovým napětím není podle mne třeba dělat žádné připojování uzlu ani doplňování chráničem.

Souhlasím se vším, ale proudový chránič na primáru ošetří poruchu / porucha na kostru / na primáru i na sekundáru. Nemusí to být nutně 30mA.

[Rozmahel Vladimír]

...Vyrábí se tam plastová vázací páska, protlačovací lis dost hřeje...

Není tam prostředí s nebezpečím požáru hořlavých hmot nebo prachů?

[Martin Kurka]

Souhlasím se vším, ale proudový chránič na primáru ošetří poruchu / porucha na kostru / na primáru i na sekundáru. Nemusí to být nutně 30mA.

Škoda peněz a invence, trafo je v německém bobmenfestsich ridiot provedení krásně zalakované, prostředí suché, čisté, bezprašné, autotrafo je na 50 i 60 Hz takže kvalitní plechy a na 50Hz rezerva v přesycení. Zkrat na kostru vyrazí primární jištění v dané cívce a vinutí se stejně bude muset udělat komplet nové, chránič to nezachrání tím, že to pozná rychleji při menším proudu. A kdybyste chtěl chránit lidi, tak 30mA bude vypadávat pokaždé, jen uvažte kapacitu vinutí proti kostře a unikající kapacitní proud. Pokud to vyžaduje napájené zařízení, tak jedině má smysl chránič na výstupu.
Když už by mělo něco význam pro ochranu trafa, tak jedině čidlo teploty vinutí, jsou napájeny frekvenční měniče a vyšší harmonické tam budou. Ale to podle mne stačí ověřit jen jednou při plném provozu a nejvyšší okolní teplotě a doplnit až podle skutečné potřeby. V jednoduchosti je krása a co na zařízení není se nemůže pokazit.

[Rozmahel Vladimír]

Máte pravdu, ale uvažoval jsem tak, že při zkratu na kostru je v serii část vinutí TR  / tady záleží v jakém místě cívky dojde ke zkratu na kostru - je li to vůbec možné /,  tím myslím množství vinutí zapojeného do serie poruchové smyčce. Při jištění primáru jističem D3x25A by potom tato vřazená impedance mohla poruchovou smyčku natolik zkazit, že by se nemusely dodržet podmínky automatického odpojení. Chránič by to řešil v řádu mA. V tomto případě poruchy bych ten chránič viděl jako dobré řešení. Chytil by samozřejmě i sekundár.

[tom.tomas]

Není tam prostředí s nebezpečím požáru hořlavých hmot nebo prachů?

Prach tam není a ani se netvoří. Teplota lisu je asi cca 100 - 150°C. Plast z toho teče jak med. Jak je to hořlavé nevím, je to klasická vázací plastová páska co se dává na balíky, palety cihel atd.. tuším že je to polypropylén. Potom je tam ještě pár dřevných palet, olej v převodovkách, ale ty jsou uzavřené, nic víc hořlavého tam není. Ovšem já řeším jen navíječky a ty jsou na druhé straně haly. Autotrafo napájí jen navíječky.
Navíječky mají maximálně 5kW, autotrafo je myslím zbytečně předimenzované 11kVA.

V navíječkách nejsou frekvenční měniče, ale otáčky se řídí pravděpodobně napětím. Co jsem vysledoval tak jedna fáze (prostřední L2) jde přímo na motor a fáze L1 a L3 jdou pravděpodobně přes triaky. Je tam regulátor který přes snímač otáček drží nastavené otáčky motoru (cca 300W). Potenciometrem se nastaví otáčky a ty se zobrazují na displeji. Funguje to perfektně. Regulátor je napájen přes klasické trafo 230V/24V + usměrňovač a přes optočlen řídí ty triaky.