Трансформатор для цепи управления постоянного тока

Сообщение **Denis_39** » 04 сен 2013, 13:52

Уважаемые коллеги!

В ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 "Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Общие требования. Часть 1" есть не совсем понятный абзац, который я хотел бы прояснить для себя:
п. 9.1.1 Питание цепей управления
.......
Когда цепи управления постоянного тока получают питание от сети переменного тока, имеющей соединение с цепью защиты (см. 8.2.1),
они должны питаться через отдельную обмотку трансформатора цепи управления управления переменного тока или через другой трансформатор цепи управления.
.......

Имеется в виду "сеть переменного тока, имеющей соединение с цепью защиты (см. 8.2.1)", которая запитывает первичную обмотку трансформатора управления или же имеется
в виду сеть переменного тока, отходящей от вторичной обмотки и у которой N соединен с общей PE?

Сообщение **Ryzhij** » 04 сен 2013, 15:28

Обратите внимание на то, что в п.8.2.1 описывается цепь защиты не только для систем переменного тока TN или TT, но и IT.
Так что имеется ввиду сеть переменного тока вообще, имеющая соединение с цепью защиты.
Вполне может быть, что цепь защиты (и, разумеется, силовые линии оборудования) подключена к одной сети, а цепи управления питаются от иного источника.

Сообщение **Denis_39** » 04 сен 2013, 16:30

Наверное я не совсем удачно сфрмулировал свой вопрос - попробую с другой (практической) стороны зайти:
Предположим в щит управления приходит кабель питания (L, N, PE, система заземления TN-S). Согласно с ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 п.9.1.1 для цепей управления я должен предусмотреть "разделительный"* трансформатор ~220V/~220V. Если бы у меня были в щите в цепях управления только оборудование под ~220VAC, то вопросов нет, но очень часто встречаются ситуации, когда в щите часть цепей управления на ~220VAC (обычно цепи управления в ручном режиме), а часть - =24VDC (обычно цепи управления в автоматическом режиме - ПЛК, панели и т.п.). Вопрос: для ситуации когда в щите есть цепи управления и на ~220VAC и на =24VDC как должно выглядеть схемотехническое решение с учетом применения "разделительного"* трасформатора?

* "разделительный" взял в ковычки, т.к. в ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 не указано, что трансформатор длжен быть именно разделительным с точки зрения электробезопасности как указано в ПУЭ п.1.7.44, а указано, что трансформатор должен быть с раздельными обмотками, что можно понимать, например, как запрет на применение для этих целей автотрансформаторов.

Сообщение **Ryzhij** » 04 сен 2013, 16:40

У Вас в планах применить бестрансформаторный блок питания?
И сколько у Вас в проекте шкафов, постов, пультов?

PS Я знаю одну реальную ситуацию, когда разделительные трансформаторы помогают - питание нескольких систем управления от одного ИБП. При неисправности в одной системе ИБП успевает отключиться по перегрузке, тем самым приведя к перезагрузке все остальные. Трансформатор своим типоразмером ограничивает ток короткого замыкания и обеспечивает селективность защиты не доводя всю систему до "блэкаута" ИБП.

Сообщение **Denis_39** » 04 сен 2013, 16:55

Ryzhij писал(а):У Вас в планах применить бестрансформаторный блок питания?

Ну вообще у меня в планах разобраться что значит эта не совсем понятная мне фраза:
Когда цепи управления постоянного тока получают питание от сети переменного тока, имеющей соединение с цепью защиты (см. 8.2.1),
они должны питаться через отдельную обмотку трансформатора цепи управления управления переменного тока или через другой трансформатор цепи управления.
Если имеется в виду "бестрансформаторный блок питания" (~220В/=24В) для цепей управления постоянного тока =24В, который будет стоять после "разделительного" трансформатора во вторичной цепи, то да - обычно я их применяю.

Ryzhij писал(а):И сколько у Вас в проекте шкафов, постов, пультов?

Никакого конкретного проекта я не рассматриваю. В моем вопросе упоминался всего ОДИН щит управления, и то, лишь в качестве абстрактного примера.

Сообщение **Denis_39** » 04 сен 2013, 16:59

Ryzhij писал(а): PS Я знаю одну реальную ситуацию, когда разделительные трансформаторы помогают - питание нескольких систем управления от одного ИБП. При неисправности в одной системе ИБП успевает отключиться по перегрузке, тем самым приведя к перезагрузке все остальные. Трансформатор своим типоразмером ограничивает ток короткого замыкания и обеспечивает селективность защиты не доводя всю систему до "блэкаута" ИБП.

Так разделительные трансформаторы для того и применяют:
1) ограничить ток КЗ;
2) отфильтровываются высокочастотные гармоники;
3) электробезопасность персонала и надежность электроснабжения (если организовывается во вторичной цепи IT система заземления).

Denis_39 писал(а): Имеется в виду "сеть переменного тока, имеющей соединение с цепью защиты (см. 8.2.1)", которая запитывает первичную обмотку трансформатора управления или же имеется
в виду сеть переменного тока, отходящей от вторичной обмотки и у которой N соединен с общей PE?

Речь идет о первичке. Вторичка не является сетью в настоящем смысле этого слова.

Denis_39 писал(а):* "разделительный" взял в ковычки, т.к. в ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 не указано, что трансформатор длжен быть именно разделительным с точки зрения электробезопасности как указано в ПУЭ п.1.7.44, а указано, что трансформатор должен быть с раздельными обмотками, что можно понимать, например, как запрет на применение для этих целей автотрансформаторов.

В ПУЭ есть ссылка на ГОСТ 30030, в котором уточняется, какой трансформатор является разделительным. У такого трансформатора должна быть неизолированная экранирующая обмотка, намотанная в перемешку с первичной и вторичной обмотками и подлежащая заземлению.

Сообщение **Ryzhij** » 04 сен 2013, 21:45

Denis_39 писал(а):Если имеется в виду "бестрансформаторный блок питания" (~220В/=24В) для цепей управления постоянного тока =24В, который будет стоять после "разделительного" трансформатора во вторичной цепи, то да - обычно я их применяю.

Точно бестрансформаторный?
Такой ещё поискать надо ;)
Обычно в импульсных источниках питания всё же имеется трансформатор (или дроссель-трансформатор). Высокочастотный. Но первичная обмотка гальванически не связана со вторичной.

Сообщение **Denis_39** » 05 сен 2013, 10:07

Ryzhij писал(а):
Denis_39 писал(а):Если имеется в виду "бестрансформаторный блок питания" (~220В/=24В) для цепей управления постоянного тока =24В, который будет стоять после "разделительного" трансформатора во вторичной цепи, то да - обычно я их применяю.
Точно бестрансформаторный?
Такой ещё поискать надо ;)
Обычно в импульсных источниках питания всё же имеется трансформатор (или дроссель-трансформатор). Высокочастотный. Но первичная обмотка гальванически не связана со вторичной.

Ну я имел в виду, что это не трансформатор с диодным мостом в одном конструктиве, а импульсный блок питания с гальванической развязкой и насколько я помню, в нем должен быть импульсный трансформатор.

Сообщение **Denis_39** » 05 сен 2013, 10:12

Михайло писал(а): Речь идет о первичке. Вторичка не является сетью в настоящем смысле этого слова.

Ну тогда какая-то полная бессмыслица получается - сеть переменного тока (питающая первичную обмотку) в любом случае подключена к цепи защиты (щит в любом случае необходимо заземлять) :?

Сообщение **Ryzhij** » 05 сен 2013, 12:47

Не совсем бессмыслица. Цепь защиты в контексте этого ГОСТ ставится на силовых цепях машины и призвана обезопасить персонал и машину от неисправности именно в этих цепях.
У нас, например, двигатель компрессора питается от 6kV, а панель управления от ИБП на 220V.

Denis_39 писал(а):Ну тогда какая-то полная бессмыслица получается - сеть переменного тока (питающая первичную обмотку) в любом случае подключена к цепи защиты (щит в любом случае необходимо заземлять) :?

Сеть, соединенная с цепями защиты - это по идее сеть TN, TT. Сеть IT не имеет такого соединения, т.к. она по определению изолированная.

Denis_39 писал(а):Ну я имел в виду, что это не трансформатор с диодным мостом в одном конструктиве, а импульсный блок питания с гальванической развязкой и насколько я помню, в нем должен быть импульсный трансформатор.

Я ставлю источники питания, которые имеют в своем составе безопасный разделительный импульсный трансформатор со всеми нужными сертификатами, SELV, PELV. В принципе, подавляющее число БП должны удовлетворять данному пункту 9.1.1 ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007.

Сообщение **Ryzhij** » 06 сен 2013, 09:53

Михайло писал(а):Сеть, соединенная с цепями защиты - это по идее сеть TN, TT. Сеть IT не имеет такого соединения, т.к. она по определению изолированная.

Или у авторов ГОСТа другие "идеи", или Вы не вполне удачно выразили свою мысль, или в природе существуют защитные цепи и для системы IT.

ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 писал(а):8.2.1. Общие положения
Цепь защиты включает в себя:
- зажим PE (см. 5.2);
- незащищенные токопроводящие части и проводящие части конструкции электрического оборудования машины;
- провода цепи защиты электрооборудования машины, в том числе скользящие контакты, являющиеся частью цепи;
- те внешние проводящие части, которые формируют конструкцию машины.
...
...Если используют систему питания типа IT и конструктивные части машины являются частью защитной заземляющей цепи, необходимо использовать устройство контроля токов утечки в соответствии с 6.3.3, перечисление c.
...

Сеть IT не имеет соединения с защитной цепью PE, а значит это не про нее:

сеть переменного тока, имеющей соединение с цепью защиты

Сеть не включает в себя цепь защиты. Сеть - это сеть (фазы и нуль), а защитная цепь отдельно. Это соединение в сетях TN выполняется у цехового трансформатора: N объединяется с защитной цепью PE. По-моему по-русски все в ГОСТе написано и даже нарисовано. И я тоже понятно трактую.

Нету в этом ГОСТе четких определений и картинок, только вот это:

IT (система, которая не заземлена напрямую)

Сообщение **Denis_39** » 07 сен 2013, 14:43

Михайло писал(а):Сеть IT не имеет соединения с защитной цепью PE, а значит это не про нее:
сеть переменного тока, имеющей соединение с цепью защиты

IT - это не сеть, а разновидность системы заземления.

Ну допустим. Что тогда понимать под этим?

сеть переменного тока, имеющая соединение с цепью защиты

сеть переменного тока, не имеющая соединение с цепью защиты

Сообщение **Ryzhij** » 07 сен 2013, 20:41

Помнится, я уже приводил пример типового построения системы, когда силовая часть машины питается от одной сети (и именно эта сеть будет соединена с цепью защиты), а цепи управления - от другой (например, от сети бесперебойного питания).

Не убедительно. Бесперебойное питание тоже обычно заземляется...

Сообщение **Ryzhij** » 09 сен 2013, 05:33

Ну как мне ещё объяснить, что "цепь защиты" относится к основному питанию, к силовым цепям?
Что этот ГОСТ для свих целей даёт определение "цепи защиты"?
Что наличие вывода PE в цепи защиты ещё не превращает питающую сеть из IT в PN ?

Ryzhij
Хорошо, но я еще до сих пор не понял, какая сеть соединена с PE, а какая - нет. Как трактовать тот пункт ГОСТа, в конце концов?

Сообщение **Ryzhij** » 09 сен 2013, 21:08

С чего начать?
С цепи защиты, которая должна иметь вывод PE независимо от вида сети питающей силовые цепи машины?
Таким образом, однозначно с PE соединена цепь защиты. Но это вовсе не значит, что с PE соединены другие цепи машины, в том числе и силовые. Могут быть соединены, а могут и нет.

Или начать с требования ГОСТ в случае питания цепей управления от той же сети, что и силовые цепи, применять трансформатор с отдельной обмоткой для цепей управления? Исключения делаются для машин с одним-двумя простыми пультами управления.

Реанимирую тему. Попалась одна схема, где есть такой вот трансформатор 220/220 для питания вторичных цепей управления большим количеством двигателей.
Если мы открываем этот ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007, то на рис. 2, 3, 4 вторичная обмотка трансформатора всегда заземляется напрямую. То есть во вторичной обмотке выполняется схема TN.
В то же время в стандарте указывается, что в случае отсутствия соединения с заземлением, должны быть выполнены контроль изоляции с отключением при нарушении, защита от токов утечки. То бишь всё, как указано в наших родных ПУЭ п. 1.7.58. Лично я никогда не видел ни УЗО, ни уж тем более устройств контроля изоляции в цепях управления систем АСУ ни в наших чертежах, ни в иностранных.
Тогда, если мы ставим трансформатор 220/220 В, заземляем его вторичную обмотку, подключаем цепи управления через предохранители gG 0,1 А и менее, тогда какой физический смысл в этом трансформаторе?:
- у нас и в первичной, и во вторичной обмотках система ТN;
- предохранители gG 0,1 А и менее при КЗ/замыкании на землю в цепи сработают и так, где бы они не стояли;
- использовать трансформатор, как защиту от помех, довольно странно, так как всё работает прекрасно и него. Если уж нужна защита от помех, то можно поставить специальные фильтры с дросселями, варисторами и разрядниками.

Сообщение **Jackson** » 18 апр 2023, 18:06

Aleksandr_Sorokin писал(а): ↑18 апр 2023, 17:47 Реанимирую тему. Попалась одна схема

А посмотреть-то на неё можно? Или будем опять на пальцах по понятиям друг другу объяснять? :)

Aleksandr_Sorokin писал(а): ↑18 апр 2023, 17:47 Лично я никогда не видел ни УЗО, ни уж тем более устройств контроля изоляции в цепях управления систем АСУ ни в наших чертежах, ни в иностранных.

Во-1-х трудно найти место в общепроме, где соединение с землёй отсутствует. Во-2-х, УЗО - это устройство защиты от утечек, а не устройство контроля СИЗ. Как-бы совсем разные вещи. Контроль СИЗ может выполняться самыми разными устройствами и необязательно где-то поблизости. Но начать надо с того, чтобы найти место, где напрочь отсутствует PE и N одновременно. Я только одно такое место знаю - бортовая сеть в авиации и космонавтике, переносные сети, мобильные объекты. Даже в судовых сетях торгового флота, где нет N от слова "совсем", положено всё землить на корпус потому что он железный и единый от киля до клотика, и там землят либо вывод PE трансформатора, либо вывод вторичной обмотки если вывода PE у трансформатора нет.

Aleksandr_Sorokin писал(а): ↑18 апр 2023, 17:47 Тогда, если мы ставим трансформатор 220/220 В, заземляем его вторичную обмотку, подключаем цепи управления через предохранители gG 0,1 А и менее, тогда какой физический смысл в этом трансформаторе?:

Опять. Во-первых, нафига предохранитель? Сказано же "контроля" а не "защиты". Во-2-х, почему 0,1А? Вообще не нужно ничего ставить в заземлённый полюс (это запрещено, на минуточку), а в противоположный полюс ставим аппарат защиты на номинальный ток трансформатора. Контур тока замкнутый. Если транс пробьётся, то что-то потечёт в корпус, этот ток возьмётся со второго полюса транса - сработает аппарат защиты в нём. Закон Кирхгофа же. Это и есть контроль. Косвенный, но контроль. И этого достаточно, поэтому Вы и не видели устройств контроля СИЗ - достаточно и таких мер.

Какой предохранитель Вы собрались ставить в цепь заземления? При аварии нужно обесточить установку, а не отрывать её от земли - отрывать от земли категорически запрещено даже исправную установку, иначе вы убьёте персонал. Аппараты защиты в заземляющих проводниках запрещены.

Aleksandr_Sorokin писал(а): ↑18 апр 2023, 17:47 использовать трансформатор, как защиту от помех, довольно странно, так как всё работает прекрасно и него

Так и не используйте если без него работает. И не надо говорить что это бессмысленно - Вам это не нужно, а не всем вообще. Местами это очень даже не бесполезно.

Сообщение **Ryzhij** » 18 апр 2023, 19:55

Aleksandr_Sorokin, то что Вы не видели таких схем, совсем не означает, что их нет. Байку про суслика помните?
Еще в позднесоветском 86-м практически все системы управления воронежского "ТяжМехПресса" (ТМП) оснащались такими схемами питания цепей управления. Через релейную схему контроля изоляции средняя точка вторичной обмотки разделительного трансформатора соединялась с землёй.
При замыкании одного из проводов питания на землю срабатывало реле защиты, отключая цепи управления. Это стандартный приём.
Разделительный трансформатор в цепях управления был необходим для снижения ожидаемых токов К.З.
Поскольку каждый комплекс с прессом имел несколько пультов управления оборудованием, по машиностроительным стандартам СССР применение разделительного трансформатора было обязательным.
В кузнечном цеху такие решения не кажутся чем-то излишним.

Форум АСУТП