Jak funguje napájení jednofázových spotřebičů ze střídače s výstupem 3L+PE?

[Otakar Dosbaba]

V sestavách FVE, kde jsou střídače PV i bateriových úložišť propojeny na AC straně, vídám občas nabíječe / střídače AKU s připojením 3L+PE. Svorka N se na přístroji nenachází, v datasheetu je uvedeno pouze 3x400V, nikoliv 3x230/400V. Střídač PV má svorky 3L+N+PE, střídač baterií má jen 3L+PE. FVE je přitom u zákazníka nainstalována, (nějak) funguje... Co mi zde uniká?    

[Martin Kurka]

Takové uspořádání se liší podle výrobců,  je nutné mluvit o konkrétním typu.
Otázkou je totiž,  jak se výrobce střídače vypořádal s ostrovním režimem.
Měniče pro sítě TN-S nebo TNC-S se musí v ostrovním režimu vypořádat s "výrobou" propojem mezi N a PE.
Například Victron zde má speciální relé,  v režimu on-grid je rozpojené,  v ostrovním uzemní uzel střídače - spojí N a PE.
Jinak by nefungovaly následné ochrany samočinného odpojení od zdroje.

[Otakar Dosbaba]

Victron zrovna nebyl ten případ - tři jednofázové střídače se složí do hvězdy 3x230V. Jenže vídám např. hojně nabízený set BYD Battery box ...230, obsahující střídač Refu store 88K. A tento střídač má buďto výstup "do trojúhelníka",  tedy 3x 400V, bez N, nebo je to špatně zakresleno, popsáno, nebo nevím. Poměrně zásadní věc, nejednoznačné technické údaje a blokové schéma si protiřečí mezi sebou navzájem. Nějak se toho ani z instalačního manuálu Refu Store 88K nemohu dopátrat. V tech. údajích je uvedena možnost připojení TN-C, TN-S, TT, ale svorky na přístroji jsou pouze 3L+PE, (nikoliv PEN),  výstup AC je 3x400V, ne však 3x230V. Zkusil jsem dotaz u jednoho z prodejců, ten však nereaguje. Sestava se již delší dobu nabízí a prodává. Tak bych v tom chtěl mít jasno.

[Martin Kurka]

V manuálu má tento měnič všude uvedenu PEN svorku.
Podle manuálu umí jak TN-C, tak TN-S TN-C-S ale i TT sítě.
Ale nenašel jsem zde, jak velkou nesymetrii zátěže tento měnič umí. Tudíž asi bude výhradně pro symetrickou zátěž. Nakonec podle výkonu je určen pro solární parky, nebo velké průmyslové a obchodní střechy.
Jen jsem našel že má vestavěné hlídání unikajícího proudu. Jenže to je pro svorku PEN podivné a asi je to parametrizovat elně zapnutelné hlídání pro TT síť a symetrickou zátěž.

[Otakar Dosbaba]

No právě, všechny tyhle obrázky mě vedly k tomu dotazu. Nakreslen je PE, ale popsán je jako PEN. Správně by měl být zakreslen i spoj až do měniče, nikoliv jen spojení s kostrou. Přijde mi, jako by tvůrce schéma v tom měl trochu hokej. Ale budiž, může být jen v tomto zakreslení nedostatek. Proč je ale uvedeno pouze napětí 3x 400V? A proč, když už uvádí výrobce připojení do TN-S, není zvlášť vyveden PE a N. Jak se připojí PEN do TN-S. (Jasně, trochu by se komplikovalo spojení PE a N při ostrovním provozu, viz stykač mezi N a PE u Victronu). Ale stále si myslím, že 88K nemá vyveden vodič N.

[Martin Kurka]

U takto velkých měničů jsou výrobci většinou na podrobné informace skoupí, protože je pro ně jednodušší požadovat výhradní školení smluvních servisních techniků, kteří budou mít k dispozici i veřejně nepřístupné materiály a budou mít spojení na techniky výrobce a budou mít od výrobce oprávnění potvrdit záruku. Je to byznys model a buď je třeba informace páčit, získávat je všelijakými křivolakými cestičkami, nebo výrobky takového výrobce prostě nebrat.

Jednou z křivolakých cestiček je rozebrat a proměřit měnič k úplnému pochopení.

Podle mého názoru na dotaz, jak velkou nesymetrickou zátěž měnič přežije bude muset výrobce odpovědět, protože pokud ji nedá a měnič takto zatížíte, můžete měnič v případě poruchy oprávněně reklamovat.
Tak bych i dotaz výrobci koncipoval, že projektujete měnič pro nesymetrickou zátěž a pokud nedostanete od výrobce odpověď, že očekáváte (podle možnosti použití sítě TNC-S a TNC uvedené v návodu) že tím potvrzují že je tento asymetrický provoz možný bez omezení až do plného  proudu i jen v jedné fázi.
Pokud je tomu jinak a neodpoví, je to jejich problém.

Osobně si myslím, že svorku PEN má samotný měnič, neboť výstupní tranzistory měniče budou možná propojeny na kostřeném chladiči.
Tuším to zejména podle obrázku 8.3 manuálu, kde je vyznačen samotný měnič oddělený od periferií.
Tudíž ona kostra chladičů může být onen nerozpojitelný PEN bod. Hodně řekne, jestli je (-) pól baterií spojen s PEN měniče tj. na onen chladič. Měnič je vysokonapěťový takže bude asi beztransformát orový.

[Otakar Dosbaba]

Díky, Martine, za odpovědi. S těmi tranzistory na kostře mě to netrklo - léta zvukařiny natlačí do podvědomí tranzistory s podložkama...  Budu pátrat u výrobce, tak třeba se dozvím více.
Mimochodem, např. střídače SMA Core-2 mají také jen 3L+PE, 3x400V, ale tam se zřejmě předpokládá výhradně připojení přes trafo do sítě vn, tak N není zapotřebí. Ale i to bylo jedním z důvodů, proč jsem se ptal. 

[Zdenek Skotnica]

,  Martine, za odpovědi. S těmi tranzistory na kostře mě to netrklo - léta zvukařiny natlačí do podvědomí tranzistory s podložkama... 

Tak to se divím. Dost často se zesilovače s komplementární mi tranzistory a symetrickým napájením zapojují "zrcadlově" Tj. kolektory jsou zapojené společně a na chladiči jsou uchycené bez podložek.  Chladič je uzemněn a tvoří 1. signálovou  zem. Druhá zem je je symetrický zdroj. Reproduktor je zapojen mezi obě země. Výkonový signál jde pak přes filtrační kondenzátory do obou větví napájecího zdroje.

[Václav Třetí]

U zesilovačů se symetrickým napájením je to složitější, záleží na tom, který pól zdroje je spojen s chladičem tranzistorů. Pokud je to střed napájecího napětí, což je obvyklé, musí být tranzistory obou polarit umístěny na chladič izolovaně. Pouze u zesilovačů s nesymetrickým napájením je možné spojit kolektory tranzistorů PNP s chladičem připojeným na minus pól napájení (mohlo by to být i obráceně, tranzistory NPN by mohly být neizolovaně umístěny na chladič spojený s plus pólem napájení, není však obvyklé používat kladný pól jako kostru). Výstup pro reproduktory pak musí být oddělen elektrolytický m kondenzátorem velké kapacity, aby obvodem neprotékal stejnosměrný proud - došlo by k poškození reproduktorů a koncových tranzistorů.

[Zdenek Skotnica]

Ale já psal o zapojení které se používá dnes. V kladné větvi je tranzistor PNP a v záporné NPN. Kolektory jsou společné a na chladič jsou bez izolovaných podložek. Chladič tvoří první zem a druhá zem je zdroj. Reproduktor je zapojen mezi ně.  Filtrační kondenzátory pak plní dvojí funkci. Kromě filtrace jde přes ně i výkonový signál. Při kladné půlvlně do záporné větve zdroje a u záporné půlvlny do kladné části zdroje.

[Václav Třetí]

Nezlobte se na mě, ale vezměte si k ruce schémata zesilovačů se symetrickým i nesymetrickým napájením a důkladně si je prostudujte. Dodnes se používají oba systémy, podle toho, zda je k dispozici nebo výhodnější napájení symetrické nebo nesymetrické. Buď se neumíte vyjádřit, nebo tomu nerozumíte.

V symetricky napájeném zesilovači můžete mít umístěné tranzistory vodivě na společných chladičích, ovšem ty musí být odizolované od kostry (středu napájení). Na chladiči s kladným napájením musí být kolektory tranzistorů NPN (šipka ven) a na chladiči se záporným napájením budou kolektory tranzistorů PNP (šipka do báze).  Zesilovač může mít pouze jednu kostru - společný pól a to je střed napájení. K tomuto bodu se pak připojují nulové póly reproduktorů, stínění signálových kabelů a nulové póly zdrojů signálu. Živé póly reproduktorů se připojují na střed výkonových tranzistorů, což jsou spojené emitory příslušné dvojice NPN/PNP.

[Zdenek Skotnica]

Také se nezlobte. Zvyk je železná košile. Prostě to zapojení co mám na mysli neznáte. Příští týden tady klidně dám nějaké schéma.

[Zdenek Skotnica]

Václave, něco jsem našel, ale nemohou ty schémata kvůli značce výrobce veřejně uveřejnit. Dejte mi email a pošlu vám je soukromě. A pak tady budu čekat
 odpověď.

[Václav Třetí]

Řekl bych, že znám všechny principy zapojení nf zesilovačů, včetně D. E-mail najdete v mém profilu.

[Zdenek Skotnica]

Přístup na profil mám blokovaný. Nemám  zde na fóru registraci.

[Václav Třetí]

Schémata neobsahují žádné nové převratné řešení a není tam nic, co by bylo v rozporu s mými předcházejícím i příspěvky. Je škoda, že nemůžete schémata dát k nahlédnutí všem.

Dvě země naznačené ve schématech značkou klasickou a trojúhelníkový m znakem představují stejný potenciál, pouze je oddělena zem signálová a zem výkonová, aby bylo zajištěno odstranění brumu a přeslechů z druhého kanálu. V principu to znamená, že je naznačeno, že zemnící potenciál je veden dvěma větvemi, jedna je signálová na DPS předzesilovačů, značená trojúhelníčky a druhá výkonová je vedena na koncové tranzistory. U té výkonové země budou vznikat při zatížení úbytky, které by způsobovaly problémy s přeslechy a mohly vytvářet nežádoucí zpětnou vazbu (oscilace, rozpískávání),  protože jejich napěťová úroveň bude srovnatelná s citlivostí vstupních obvodů. Tyto dvě země jsou pak stejně spojeny v jednom bodě, obvykle co nejblíže zdrojovým filtračním kondenzátorům. Výkonová zem označená klasickou značkou obráceného stromečku je spojena také s chassis přístroje, odrušovacími kondenzátory na primární straně síťového zdroje a popř. ještě s kontaktem PE (G) sítového přívodu.

Zesilovač mající vytvořený umělý střed z filtračních kondenzátorů ve zdroji je klasický nesymetricky napájený koncový stupeň, jen výrobce použil modifikaci zapojení oddělovacích kondenzátorů ve výstupu pro reproduktory.  Rozdělením filtračního kondenzátoru na dva seriově zapojené kondenzátory dvojnásobné kapacity (aby získal potřebnou kapacitu pro filtraci napájení a střed). V tomto středu by mělo být poloviční napětí jako u symetrického zdroje, ovšem může daleko více kolísat a mělo by být podpořeno paralelními odpory. Výrobci toto zapojení naštěstí moc nepoužívají, má více nevýhod než  výhod. Ušetří se sice výstupní kondenzátory, ale filtrační musí být dva o dvojnásobné kapacitě, mohou být ovšem na nižší napětí. Úspora není zásadní, ale vznikají potíže v podobě menších vyrovnávacích napěťových i proudových toků přes reproduktory a pokud se toto zapojení použije ve společném napájecím zdroji pro stereozesilova če, způsobuje přeslechy. U tohoto zapojení je obvzlášť velké nebezpečí poškození koncových tranzistorů a reproduktorů, pokud se při manipulaci s přívody k reproduktorům dostane zemní potenciál na některý z vodičů - zejména u zapojení jednotlivých vodičů na šroubové nebo pérové svorky.