1. Wstęp
Przedsiębiorstwo GETINGE Poland sp. z o.o. w Plewiskach k/Poznania produkuje urządzenia medyczne (sterylizatory) na rynki całego świata. Urządzenia te w miejscach docelowej instalacji będą zasilane napięciem jednofazowym i trójfazowym wg różnych standardów dotyczących częstotliwości, jak i wartości skutecznej. Oprócz europejskiej częstotliwości napięcia sieci elektroenergetycznej wynoszącej 50 Hz, w większości krajów obu Ameryk (m.in. w Brazylii, Kanadzie oraz USA) częstotliwość wynosi 60 Hz. Wyjątkami są Argentyna, Boliwia, Chile, Paragwaj oraz Urugwaj, gdzie jest 50 Hz. Japonia w swojej części zachodniej używa 60 Hz, a w części wschodniej 50 Hz. W asortymencie produkcji GETINGE są urządzenia o napięciach znamionowych przedstawionych w tablicy 1. Prądy znamionowe tych urządzeń mieszczą się w zakresie od 20 A do 200 A. Jak dotąd w GETINGE urządzenia testowano przy zasilaniu napięciami tylko o częstotliwości 50 Hz. Wobec wymagań odbiorców produkowanych urządzeń niezbędna stała się budowa lokalnej instalacji o częstotliwości 60 Hz.
| Napięcie znamionowe [V] | 115 | 208 | 220 | 230 | 240 | 380 | 400 | 415 | 440 | 460 | 480 | 600 |
| Dolna granica napięcia [V] | 104 | 198 | 198 | 217 | 217 | 395 | 360 | 374 | 396 | 432 | 432 | 570 |
| Górna granica napięcia [V] | 126 | 216 | 242 | 242 | 250 | 418 | 440 | 432 | 484 | 480 | 480 | 625 |
2. Projekt wyspowej sieci o częstotliwości 60Hz
Na podstawie powyższego przyjęto, że nowa instalacja ma zapewnić zasilanie badanych urządzeń z wybieranym napięciem 208 V, 230 V, 400 V, 460 V i 600 V. Napięcie jednofazowe 115 V ma być uzyskiwane jako 208V/ Zmianę częstotliwości 50 Hz/60 Hz ma zapewnić statyczny przemiennik częstotliwości 690P firmy PARKER, natomiast pięć poziomów napięcia będzie uzyskiwanych za pomocą transformatora z odpowiednimi odczepami po stronie wtórnej. Odległość pomiędzy rozdzielnicą główną z przemiennikiem 50/60 Hz a rozdzielnicą z gniazdami do przyłączania testowanych urządzeń wyniesie 100 m. Zaprojektowano 4 gniazda o napięciu znamionowym 660 V i prądzie 32 A, 63 A, 125 A oraz 250 A. Dla wartości skutecznej napięcia w sieci 60 Hz przyjęto tolerancję ±3% oraz wymagania normy [1]. W szczególności Voltage distortion limits: Bus voltage ≤ 1 kV, Individual harmonic ≤ 5.0 %, total harmonic distortion THD ≤ 8.0 %. Schemat strukturalny instalacji przedstawiono na rys. 1. Przemiennik częstotliwości prod. Parker typu 690P o mocy 160 kW został poprzedzony dławikiem sieciowym, a specjalnie zaprojektowany i wykonany przez firmę TRAFECO transformator z odczepami jest zasilany poprzez filtr sinusoidalny również zaprojektowany i wykonano przez firmę TRAFECO dla 60 Hz. Transformator o mocy 208 kVA i napięciu zwarcia 4,4% będzie dysponował następującymi przekładniami napięciowymi 0,636, 0,672, 1,200, 1,378, 1,767. Filtr sinusoidalny o indukcyjności 0,18 mH będzie miał znamionowy spadek napięcia 10%. Sumaryczny spadek napięcia przy odciążeniu prądem 200 A oszacowano następująco: na filtrze 10% + na transformatorze 4,4% + na kablach i złączach 1,1% = 15,5%. W celu korygowania spadków napięcia powstających na dławiku, transformatorze i kablu w funkcji prądu obciążenia wymagana jest odpowiednia regulacja napięcia na wyjściu przemiennika częstotliwości do zasilania testowanych urządzeń. Na podstawie informacji o wybranym zaczepie transformatora i odczycie bieżącego napięcia przez miernik parametrów sieci w rozdzielnicy gniazd układ regulatora PID przemiennika częstotliwości ma utrzymywać wartość napięcia w granicach ± 3%. Ze względu na przeznaczenie instalacji do testowania poprodukcyjnego urządzeń i zasilania jej poprzez przemiennik częstotliwości (ograniczenie prądu zwarciowego), w sieci wyspowej 60 Hz zastosowano układ TN-S z uzupełniającą ochroną od porażeń, obejmującą również testowane urządzenia, realizowaną poprzez wyłączniki/przekaźniki różnicowoprądowe o prądzie znamionowym zadziałania 30 mA i czasie odłączenia < 0,2 s. Załączanie styczników wyboru zaczepu/napięcia będzie realizowane zdalnie z rozdzielnicy z gniazdami do zasilania testowanych urządzeń. Blokady elektryczne umożliwią jednoczesne załączenie tylko jednego stycznika. Blokady elektryczne styczników wyboru gniazda umożliwią załączenie tylko jednego gniazda. Informacja o załączonym styczniku przekazana do przemiennika częstotliwości pozwoli na ograniczanie prądu maksymalnego w zależności od obciążalności wybranego gniazda. W celu ograniczenia przeciążeń w obwodach gniazd testowych regulator prądu przemiennika częstotliwości powinien ograniczać prąd zasilania transformatora w zależności od wybranego zaczepu. Wstępne próby uruchomieniowe zbudowanej sieci przeprowadzono z użyciem trójfazowego wielosekcyjnego opornika. Przy prądzie obciążenia od 15 A do 184 A odchyłki napięcia nie przekraczały wartości ± 2% a współczynnik THD wynosił od 2,0% do 7%.
