Přechodné děje v síti NN vyvolané perspektivními světelnými zdroji Doc. Ing. Pavel Mindl, CSc. Praha, září 2016

Úvod do problému EMC světelných zdrojů Přehled současných druhů světelných zdrojů Technika měření transientních zapínacích proudů Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zhodnocení aktuálních a potenciálních problémů Obsah Přechodné děje v síti vyvolané perspektivními světelnými zdroji

3 Poměrně rozsáhlý sortiment moderních zdrojů osvětlení sebou přináší nové problémy s elektromagnetickou kompatibilitou. Světelné zdroje jsou napájeny z měničů napětí, které provádějí následující transformace: Usměrnění a následné zvýšení síťového napětí pro napájení výbojek Transformaci střídavého napětí z 230 V na 12 V pro napájení halogenových žárovek Přeměnu střídavého napětí 230 V na cca 12 V stejnosměrných pro napájení LED těles Konverzi napětí sítě na zdroj stejnosměrného konstantního proudu pro napájení LED těles Transformace jsou prováděny na kmitočtech řádově 10 – 100 kHz Je nutno řešit problém filtrace vf složek napětí a proudu, produkovaných měniči. Úvod do problému EMC světelných zdrojů

4 Samostatnou kapitolou jsou přechodné proudové zapínací děje. Zapínací děje působí přímo na spínací přístroje, jimiž jsou osvětlovací tělesa spínána i na napájecí síť. S ohledem na dosavadní zkušenosti z reklamací bylo proto provedeno sondážní měření reprezentativní skupiny světelných zdrojů z hlediska velikosti jejich zapínacích proudů. Byly měřeny: Klasické žárovky Výbojky s integrovaným elektronickým předřadníkem Výbojky s externím induktivním předřadníkem Halogenové žárovky 12V s externím elektronickým transformátorem Halogenové žárovky 230 V (bez předřadníku) LED žárovky 230 V s integrovaným předřadníkem LED reflektor s externím elektronickým předřadníkem. Přehled současných druhů světelných zdrojů

5 Technika měření transientních zapínacích proudů

6 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí žárovky 60 W v okolí maxima napětí I: 1A/d, T: 1 ms/d, Ip = 4 A Ukázky typických průběhů zapínacích proudů - žárovky

7 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Ukázky typických průběhů zapínacích proudů - halogenové žárovky Zapnutí halogenové žárovky 77 W I: 1A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 5,32A

8 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí halogenové žárovky Osram 57 W I: 1A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 4A

9 Měření výbojek Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Ilustrativní příklad zapojení měniče výbojek (nevztahuje se ke konkrétnímu prezentovanému svítidlu)

10 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí výbojkového svítidla GSU 423 s integr. předřadníkem I: 5A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 12,6A

11 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí výbojkového svítidla KLE 3U 15W s integr. předřadníkem I: 2A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 11,3A

12 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí výbojkového svítidla KLE 3U 23W s integr. předřadníkem I: 2A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 13,4A

13 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí výbojkového svítidla LIH x26 Ws indukčním předřadníkem I: 1A/d, T: 5 ms/d, Ip = 1,52A

14 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí výbojkového svítidla LIH x26 W s elektronickým předřadníkem I: 1A/d, T: 5 ms/d, Ip = 7A

15 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí výbojkového svítidla PHILIPS 20 W s integrovaným el. předřadníkem I: 2 A/d, T: 2,5 ms/d, Ip = 4,48A

16 Měření halogenových žárovek Halogenové žárovky 12V – s elektronickým transformátorem 230V/12V 230V - přímé připojení na síť Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Ilustrativní příklad zapojení elektronického napáječe 12 V halogenových žárovek (nevztahuje se ke konkrétnímu prezentovanému svítidlu)

17 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí halogenové žárovky 12V/50 W s elektronickým transformátorem TB W I: 2 A/d, T: 0,025 ms/d, Ip = 9,76A. Kmitočet oscilací 125 kHz.

18 I: 2 A/d, T: 2,5 ms/d, Ip = 3,5A Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí halogenové žárovky 230 V/50 W (bez předřadníku) I: 2 A/d, T: 2,5 ms/d, Ip = 3,5A

19 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů LED světelné zdroje Porovnání světelného spektra různých zdrojů Zdroj:

20 Napáječe LED žárovek varianta 1 – s malými vstupními kapacitami Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Ilustrativní zapojení měniče LED s malými filtračními kapacitami v síťové části a „soft“ startem (nevztahuje se ke konkrétnímu prezentovanému svítidlu)

21 Varianta 2 – s elektrolytickým kondenzátorem na výstupu usměrňovače Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Ilustrativní zapojení měniče LED s velkou filtrační kapacitou v síťové části (nevztahuje se ke konkrétnímu prezentovanému svítidlu)

22 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí LED žárovky MEGAMAN 230V/16,5 W I: 2 A/d, T: 0,1 ms/d, Ip = 10 A

23 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí LED žárovky MEGAMAN 230V/9,5 W I: 2 A/d, T: 0,1 ms/d, Ip = 5 A

24 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí LED reflektoru 6W s předřadníkem SLV, LI I: 2 A/d, T: 0,5 ms/d, Ip = 6,6 A

25 I: 1 A/d, T: 0,25 ms/d, Ip = 2,64 A Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí LED reflektoru FOODLIGHT 7028B -36W I: 1 A/d, T: 0,25 ms/d, Ip = 2,64 A

26 Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů Zapnutí LED reflektoru SLV W I: 2 A/d, T: 0,25 ms/d, Ip = 7,6 A

27 Druh svítidla Příkon /W/ Poměr I peak /I ust RMS Klasická žárovka6015 Halogenová žárovka na 230V7716 Halogenová žárovka na 12V/50W + ext. předřadník 6038 Výbojka na 230V s integrovaným předřadníkem KLE 3U Výbojka na 230V s integrovaným předřadníkem KLE 3U LED žárovka na 230V s integrovaným předřadníkem MEGAMAN (1) 16,5139 LED žárovka na 230V s integrovaným předřadníkem MEGAMAN (2) 9,5121 LED reflektor 6W + ext. předřadník7215 LED reflektor FOODLIGHT3617 LED reflektor SLV3058 Přehled zapínacích transientních jevů u různých druhů svítidel

28 Závěr Naměřené špičkové zapínací proudy vykazují značný rozptyl. Žárovky 50 – 70 W I max = 4 – 6 A (zaokrouhleno nahoru) Výbojky 15 – 26W I max = 7 – 14 A Výbojka 26W s ind. předřadníkem Imax = 1,52 A Halogenová žárovky 230V/50W Imax = 3,5 A Halogenová žárovka 12V/50W s el. předř. Imax = 9,76A Na trhu lze nalézt i LED žárovky s integrovaným předřadníkem jejichž zapínací proud dosahuje několik desítek A Lze proto konstatovat, že náhrada běžných žárovek „úspornými žárovkami“ by měla být velmi obezřetná s ohledem na zapínací proudy a použité spínací přístroje. Sdružování nových typů svítidel do větších skupin bude vyžadovat zvýšenou obezřetnost. Poměr Izap / Iust má u moderních světelných zdrojů značný rozptyl a je často řádově vyšší než u klasických žárovek. Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdroj

29 Děkuji za pozornost Zapínací přechodné děje vybraných světelných zdrojů