Wiring Unlimited

De 3 spoelen zijn met elkaar verbonden en maken een drievoudig circuit, een zogenaamde ster-instelling. Een enkelvoudige spoel (fase) heeft een potentiaal van 230 V AC. En een tweede potentiaal wordt opgewekt tussen twee spoelen. Vanwege de 120° faseverschuiving, is het potentiaal 400 V AC.

Om de fasen apart te kunnen gebruiken; wordt het gezamelijke punt (ster punt) aangesloten op een aansluiting die “nul” genoemd wordt. Tussen nul en één van de fasen staat een spanning van 230 V AC. De nul aansluiting is een aansluiting die gebruikt kan worden door alle 3 fasen en kan gebruikt worden in 3 aparte stroomkringen.

Een 3-fasen belasting, zoals een 3-fasen elektrische motor, gebruikt elektriciteit van alle 3 fasen. De nul heeft geen functie omdat de 3 stroomkringen elkaar gebalanceerd houden. Alleen als één van de fasen meer belasting verbruikt dan de anderen, dan begint de nul stroom te geleiden. Deze stroom wordt de “compenserende of egaliserende stroom genoemd”.

Bij het aansluiten van 3-fasen omvormer/acculaders moeten ze in ster aangesloten worden. Ze moeten een algemene nul hebben. Driehoek is niet toegestaan. Maar het 3-fasen omvormer/acculader systeem kan een in “driehoek” ingestelde belasting voeden.

Ongelijke belasting is geen probleem als de omvormer/acculaders werken in omvormende modus, maar het kan een probleem zijn als ze werken in doorgeef-modus en zijn aangesloten op een aggregaat die niet kan omgaan met een niet-gebalanceerde belasting.

Er zijn verschillende manieren waarin vermogen verdeeld wordt naar de verbruiker. En en zijn verschillende manieren waarop het verbruikerssysteem aangesloten is. Alle netwerken leveren de 3 fasen, maar de manier waarop nul en aarding verbonden zijn varieert per netwerktype.

Om zekeringen, bedradingsgrootte of omvormergrootte juist te kunnen berekenen, moet u weten hoe groot de stroom in het AC circuit is. Om de stroom juist te kunnen berekenen is er één aspect van AC-vermogen dat uitgelegd moet worden, namelijk Watt en VA. Zoals eerder uitgelegd is AC-vermogen wisselend vermogen. Zowel de spanning als de stroom hebben geen constante waarde zoals DC, maar ze wisselen van positief naar negatief, naar positief en zo verder. Dit gebeurt 50 maal per seconde voor in een 50 Hz-systeem en 60 maal per seconde in een 60 Hz-systeem. De golfvorm is een sinusgolf.

DC-spanning

AC-spanning

Niet alleen de spanning wisselt in een AC-circuit, de stroom wisselt ook. In een weerstandssysteem wisselen ze gelijktijdig. Als het systeem echter inductieve of capacitieve belastingen bevat, kan de stroom sinus achterlopen op de spannings sinus, of voorlopen op de spannings sinus. De drie verschillende soorten van belastingen zijn:

1: Weerstand belasting, actief, de stroom en spanning zijn in fase

2: Inductieve belastingen - reactief passief, de stroom loopt achter op de spanning

3: Capacitieve belastingen - reactief passief, de spanning loopt achter op de stroom

Watt is het echte vermogen, afgenomen door het apparaat. Het vermogen in Watt bepaalt de werkelijke stroom die wordt afgenomen van het elektriciteitsbedrijf, de diesel die wordt verbruikt door een aggregaat of de warmtebelasting die wordt opgewekt door de apparatuur.  

VA is het “schijnbare vermogen” en is het product van de spanning maal de stroom, afgenomen door het apparaat. De VA-waarde wordt gebruikt voor de bepaling van de grootte van bedrading, stroomonderbrekers, omvormers of aggregaat.  

In een puur weerstand biedend AC-circuit zijn spannings- en stroomgolven in harmonie (of in fase) met elkaar. Om stroom te berekenen kan deze formule gebruikt worden:  

De arbeidsfactor is 1 in een zuiver weerstandsysteem. Als een AC-circuit belastingen bevat zoals inductoren of condensators, dan komt er een faseverschuiving voor tussen de stroom- en spanningsgolven. Deze beide golven zijn niet langer in harmonie (in fase).

Kijkend naar de golven, als u het vermogen berekent, dan zult u merken dat het Echte vermogen (W) minder is dan het schijnbare vermogen (VA).  

Vermogensfactor = 1

Vermogensfactor = 0.7

Vermogensfactor = 0

Als de vermogensfactor bekend is, kan het schijnbare vermogen berekend worden.

Gemiddeld heeft een huis AC-circuit een gemiddelde vermogensfactor van 0,8. Dus voor algemene berekeningen is het OK om 0,8 te gebruiken als de vermogensfactor.  

Niet-Lineaire belastingen:

Dan is er nog één extra type belasting, de niet-lineaire belasting. Om het eenvoudig te stellen, dit zijn belastingen die de hele sinuslijn niet gelijkmatig belasten, of ze kunnen alleen maar een deel van de sinuslijn gebruiken. De door de niet-lineaire belasting getrokken stroom heeft geen sinuslijnvorm hoewel de belasting aangesloten is op een sinuslijnspanning.  

Voorbeeld van een niet-lineaire belasting. Slechts een deel van de spanning wordt overgedragen op de belasting.

Dit zijn vaak belastingen die halfgeleiders bevatten, zoals dioden, thyristors of LEDs. Voorbeelden hiervan zijn AC LED verlichting, lichtdimmers, warmtekanonnen, bepaalde gelijkrichters en sommige zachte start-apparaten.

Als een omvormer een niet-lineaire belasting voedt, dan kan de omvormer sneller dan verwacht overbelast worden, gebaseerd op het vermogen van de belasting en de omvormer.

In een huis- of fabrieksinstallatie wordt de inkomende elektriciteit verdeeld in groepen, gewoonlijk op een verdeelbord. De kernoppervlakte van de elektrische bedrading voor elk AC-circuit (groep) moet aangepast worden op de grootte van de verwachte maximale stroom in dat circuit. Dit om de aangesloten belastingen en de elektrische bedrading te beschermen.

Spanningsverlies en verhitting van kabels kan ook voorvallen in AC-circuits. Spanningsverliezen kunnen het aangesloten apparaat beschadigen en verhitting van de kabels veroorzaken, en in extreme gevallen kan het leiden tot brand.

Het is ook essentieel om goede kabelaansluitingen te maken. Slechte kabelverbindingen kunnen ook leiden tot spanningsverlies en verhitting. Gebruik de richtlijnen zoals reeds eerder beschreven.

Gebruik geen vastekern AC-draden:

Vermijd de omvormer/acculader in contact te brengen met draden met harde vaste kernen (zoals getoond in de afbeelding aan de rechterkant).

Draden met vaste kernen zijn niet geschikt voor de omvormer/acculader AC-connectoren, leidend tot slecht contact en het risico op ontkoppeling. Gebruik in plaats hiervan draden met fijne en flexibele kernen.

Bedrading dimensioneren:

De Victron Energy Toolkit-app heeft ook een voorziening voor het berekenen van AC bedrading voor 120, 240 en 400 V AC systemen. Bij het gebruik van de app is het doel een kernoppervlakte zo te kiezen dat het spanningsverlies onder 2,5 % blijft.

Voor bedradingsberekeningen kunt u dezelfde berekeningen gebruiken als voor DC-bedrading, zoals al is uitgelegd. Maar wees ervan bewust dat de eerder vermelde vuistregel niet gebruikt kan worden. Gebruik, voor bedrading voor spanningen van 200 tot 400 V AC, deze vuistregel:

Zekeringen zijn over het algemeen te vinden op het verdeelbord. Elk AC-circuit (groep) wordt apart van een zekering voorzien. De zekering wordt aangepast aan de grootte van de verwachte belasting en de kabeldikte.  

De zekering beschermt tegen:

Traditioneel bevat een zekering een draad die smelt zodra er een onaanvaardbare hoeveelheid stroom doorheen loopt. Zodra de draad in de zekering gesmolten is, wordt de stroomkring onderbroken en loopt er geen extra stroom.  

Meer gebruikelijk worden automatische stroomonderbrekers gebruikt om te beschermen tegen te hoge stroom. Dit worden zekeringautomaten (MCB) genoemd. Dit apparaat heeft twee manieren voor het activeren van het uitschakelmechanisme. Een thermische activatie voor langetermijn kleine overbelastingstromen en een magnetische activatie voor grote kort durende stromen zoals kortsluitstromen.

Zekeringautomaten zijn beschikbaar in drie soorten: B, C en D. Ze hebben allemaal dezelfde thermische-eigenschappen. Maar ze hebben verschillende kortsluitstroomniveaus.

Als er kortsluitingstroom optreedt, met voldoende stroom, wordt de zekeringautomaat (B, C of D) binnen 100 ms uitgeschakeld.

Het wordt aanbevolen een handmatige overbruggingsschakelaar toe te voegen aan een omvormer/acculadersysteem. Dit is vooral handig in bedrijfskritische systemen. Dit maakt een overbrugging mogelijk van de omvormer/acculader en sluit de AC-ingang (net of aggregaat) rechtstreeks aan op de belastingen. Het is van onschatbare waarde als de omvormer/acculader een instellingswijziging nodig heeft of mocht er iets fout gaan met de omvormer/acculader en rechtstreeks de AC-ingang (net of aggregaat), aansluiten als het verwijderd moet worden voor onderhoud.

De functionaliteit van een overbruggingsschakelaar.

Om de overbrugging te maken moeten de AC-paden naar en van de omvormer/acculader onderbroken worden en een apart overbruggingscircuit moet gemaakt worden. De overbrugging moet berekend worden op de volledige AC-belasting van het systeem.

De handmatige overbrugging kan gemaakt worden met twee omschakelaars. Een voorbeeld van een geschikte omschakelaar is de Hager SF263 2 polige omschakelaar met een centrum-uit positie.

De onderstaande schema's tonen hoe de omschakelaars aangesloten worden in het systeem en de 3 schakelmogelijkheden.

De omvormer/acculader is aangesloten en de overbrugging is ontkoppeld.

De omvormer/acculader en de overbrugging zijn beiden ontkoppeld.

De omvormer/acculader is ontkoppeld en de overbrugging is aangesloten.

Als een omvormer/lader met laag vermogen wordt gebruikt, zoals de MultiPlus Compact of de Multiplus 500 tot 2000VA, kan de omvormer/lader eenvoudig handmatig worden overbrugd. Trek gewoon de zwarte AC in en AC uit stekkers uit de omvormer/lader en steek deze stekkers in elkaar.

Meerdere omvormer/acculaders kunnen parallel geschakeld aangesloten worden om een grotere omvormer/acculader te maken. Bij het aansluiten van een parallel geschakeld systeem op een AC-voeding is het van belang welke lengte en dikte de AC-draden hebben. In tegenstelling tot DC-bekabeling is het voor AC-bekabeling belangrijk de kabels niet te kort of te dik te maken. Overdimensioneer de AC-bekabeling niet. Gebruik van extra dikke bekabeling heeft negatieve bijwerkingen.

In een parallel geschakeld systeem moet elke omvormer/acculader identiek zijn. Dit is echter niet steeds het geval. Elke omvormer/acculader bevat een interne AC-ingang aansluiting. Deze aansluitingen zijn niet steeds volledig identiek, ze kunnen een klein verschil hebben in hun interne weerstand, in vergelijking met andere aansluitingen. Dit kleine verschil in weerstand kan resulteren in de AC-stroom die afgeleid wordt van een eenheid naar een andere.  

Voorbeeld van de interne bedrading van een omvormer/acculader.

In een parallel geschakeld systeem moet de AC-stroom gelijk verdeeld worden door alle parallel geschakelde omvormer/acculader eenheden. Als de weerstand in de bekabeling zeer laag is, dan resulteert het kleine verschil in aansluitweerstand in een groot relatief verschil. En dit veroorzaakt ongelijke stroomverdeling.

Een overdreven voorbeeld:

Eenheid A en eenheid B zijn parallel geschakeld verbonden. Uiterst dikke en korte bekabeling wordt gebruikt zodat een zeer lage bedradingsweerstand gerealiseerd is. Maar de twee eenheden hebben een lichte interne (AC-aansluiting) weerstand. Zie de afbeelding aan de rechterkant.  

In dit scenario bedraagt de totale weerstand voor eenheid A 0,1 mΩ en de totale weerstand voor eenheid B is 0,2 mΩ.  

Dit resulteert in eenheid A die tweemaal zoveel stroom neemt als eenheid B.

Nu gebruiken we dezelfde 2 eenheden parallel geschakeld, maar we gebruiken dunnere en langere kabels. Zie de afbeelding aan de rechterkant. De totale weerstand voor eenheid A is 1,5 Ω en de totale weerstand voor eenheid B is 1,6 Ω. Dit resulteert in veel betere verdeling van de stromen.

Eenheid A neemt maar 1,066 maal meer stroom dan eenheid B.

Voorkomen ongelijke verdeling van AC-stromen:

Om te beschermen tegen dit probleem wordt het aanbevolen lange AC-kabels, van gelijke lengte, te gebruiken. Volg steeds nauwgezet de aanbevolen kabellengtes en -diktes, zoals vermeld in de producthandleiding. Verhoog de doorsnede van de AC-bekabeling niet meer dan aanbevolen wordt in de handleiding!

Bijvoorbeeld:

De tolerantie van de spanningsval van een 100 A terugvoermagneetschakelaar is ongeveer 20 mV bij 100 A. De totale kabelweerstand (ingang + uitgang) moet daarom groter zijn dan R = 60 mV/100 A = 0,6 mΩ.

Controle op gelijke verdeling van AC-stromen:

De beste manier om te controleren of dit type van bedradingsprobleem een parallel geschakeld systeem beïnvloedt is de volgende:

De stroomuitlezingen moeten zeer gelijkwaardig zijn. Als er grote verschillen zijn, dan is er een probleem met bedrading (of met een aansluiting).

AC van zekering voorzien parallel geschakelde strings:

Elke eenheid moet individueel van een zekering voorzien zijn. Zorg ervoor hetzelfde type zekering bij elke eenheid te gebruiken vanwege dezelfde weerstand. Overweeg het gebruik van mechanisch aangesloten zekeringen

Meer informatie:

Lees, voor meer informatie over parallel geschakelde en 3-fasen systemen, de parallel geschakelde en 3-fasen handleiding, raadpleeg https://www.victronenergy.com/live/ve.bus:manual_parallel_and_three_phase_systems

Faserotatie:

De 3 fasen L1, L2 en L3 van een 3-fasen voeding moeten in numerologische volgorde aangesloten worden. Besteed bijzondere aandacht aan de faserotatie van de AC-voeding van het net of van een aggregaat. Als in de verkeerde rotatie aangesloten is dan accepteerd het systeem de netspanninginvoer niet en werkt alleen in omvormermodus. Verwissel in dat geval twee fasen om het te corrigeren. Een snelle manier om faserotatie te herstellen is door 2 willekeurige fasen om te wisselen en te kijken of het omvormersysteem nu AC in aanvaardt.

Als het systeem mobiel is, dan is het waarschijnlijk dat op een bepaald ogenblik er een aggregaat of netaansluiting is met verkeerd aangesloten faserotatie en het omvormer/acculader-systeem accepteert de voeding niet en blijft in omvormermodus, waardoor de accu's leeg raken. Monteren van een eenvoudige omschakelaar die twee van de fasen kan omwisselen is een leuke oplossing die dadelijk het faserotatiprobleem herstelt, zonder dat het evenement vertraging oploopt. Buiten handmatig omschakelen zijn er ook automatische apparaten beschikbaar om dit te doen.  

Lees, voor meer informatie over parallel geschakelde en 3-fasen systemen, de parallel geschakelde en 3-fasen handleiding, raadpleeg https://www.victronenergy.com/live/ve.bus:manual_parallel_and_three_phase_systems