EO

Voedingen voor toepassingen binnen de overspanningscategorie III

13 december 2018 om 11:19 uur

De recente opkomst van ‘Smart Industry’ vraagt om strengere criteria als het om overspanningsbeveiliging gaat. Bijvoorbeeld bij industriële besturingen en in de gebouwautomatisering. Dit artikel behandelt verschillende soorten beschikbare voedingen en stelt criteria om de juiste keuze te maken. Van OVC I tot en met categorie IV.

 

Het concept van overspanningscategorieën is van toepassing op elektrische installaties die zijn aangesloten op een lage netspanning (< 1000 Vac). De overspanningscategorie (OVC: Overvoltage Category) bepaalt het kortstondige overspanningsniveau door bijvoorbeeld bliksem of instabiele vermogens om zo de locatie te vast te stellen voor de elektrische installatie of de voeding. Dit moet er voor zorgen dat de tijdelijke spanningspiek aan de primaire zijde geen doorgang vindt naar de secundaire zijde om daar een voldoende hoog veiligheidsniveau te kunnen garanderen (zie figuur rechtsboven).


De laatste tijd is er voor verschillende toepassingen steeds meer behoefte aan OVC categorie III. Bijvoorbeeld bij industriële besturingen en in de gebouwautomatisering. Dit artikel behandelt de verschillende soorten beschikbare voedingen en stelt criteria om de juiste keuze te maken.


Indeling overspanningscategorieën

  • Volgens IEC 60664-1 (2007) ‘Coördinatie van isolatie voor inrichtingen binnen laagspanningssystemen - Deel 1: Uitgangspunten, eisen en beproevingen' zijn er vier categorieën:
  • OVC I: apparatuur gekoppeld aan elektrische circuits waarbij maatregelen zijn genomen om de pieken of kortstondige overspanning op een gepast laag niveau te houden. Deze maatregelen zorgen ervoor dat de mogelijk tijdelijke overspanning voldoende laag blijft zodat de piekwaarde de toegestane spanning niet overschrijdt (zie tabel 1). Een typische toepassing heeft elektrische circuits tot op dit niveau afgeschermd. Tenzij de circuits zo ontworpen zijn dat ze bestand zijn tegen een tijdelijke overspanning mag apparatuur die tot deze categorie behoort niet rechtstreeks worden aangesloten op de netvoeding;
  • OVC II: Apparatuur gevoed via een vaste installatie. De typische toepassingen zijn elektrische toestellen, draagbaar gereedschap en elektrische huishoudelijke apparatuur. Apparatuur uit deze categorie is veelal thuis of in een fabriek aangesloten via een netstekker of stopcontact, zoals getoond in figuur 2. Indien er specifieke eisen aan deze apparatuur worden gesteld, voor wat betreft betrouwbaarheid en beschikbaarheid, dan is overspanningscategorie III van toepassing;
  • OVC III: Dit betreft apparatuur in vaste installaties voor toepassingen waar de betrouwbaarheid en de beschikbaarheid van de apparatuur onderworpen is aan specifieke eisen. Bijvoorbeeld schakelaars in een vaste installatie en apparatuur voor industrieel gebruik met een permanente verbinding aan de vaste installatie;
  • OVC IV: Apparatuur gebruikt aan de bron, het beginpunt, van de installatie. Typische toepassingen zijn elektriciteitsmeters en installaties primair gericht op overstoombeveiliging.

1

Tabel 1. Spanningspuls voor applicaties rechtstreeks aangesloten op een lage netspanning (IEC 60664-1). 

 

Tabel 1 toont de indeling van de piekspanningen of spanningspulsen voor OVC III. Deze ligt op 4000 V bij de Europese netstroom op 230 Vac. Het niveau voor dezelfde categorie bedraagt in Noord-Amerika echter slechts 2500 V, omdat daar de netstroom op 120 Vac ligt. Let erop dat de spanningspuls niet hetzelfde is als de spanning die vermeld staat op de datasheet van een voeding. Er is wel een rekenkundige relatie (√2) tussen beide. Dat wil zeggen dat de kortstondige spanningspuls van 4000 V overeenkomt met een effectieve spanning van 2800 V. Tabel 1 toont enkel het niveau voor de basisisolatie. Indien de voeding ontworpen is voor een verdubbelde of versterkte isolatie, dan geldt een spanningswaarde van een niveau hoger. Met een voeding voor OVC III zit je overigens altijd goed als OVC II of OVC I is vereist (‘downwards compatible').

 

Toepassingen van OVC III voedingen

Door de recente opkomst van ‘Smart Industry' (ook wel ‘Industrie 4.0') dienen sommige geautomatiseerde besturingssystemen te voldoen aan de norm IEC60204-1. Daarvoor is een extra seriegeschakelde AC-transformator nodig tussen het elektriciteitsnet en de voeding (figuur 3).
Indien de voeding zelf voldoet aan de eisen van OVC III, dan is een AC-transformator overbodig. Het systeem zal dan nog steeds voldoen aan de norm IEC60204-1. Dit bespaart niet alleen ruimte en gewicht, het drukt ook de kosten van het product.


Industriële apparatuur of niet los te koppelen apparatuur, bevestigd aan een vaste installatie, zijn andere toepassingen voor deze categorie voedingen. Enkele normen/standaarden die daarbij van toepassing kunnen zijn en waarvoor OVC III geldt zijn weergegeven in tabel 2.

 

3Tabel 2. Normen voor apparatuur waarvoor ook OVC III geldt. 

 

Selectie van voedingen conform OVC III

Voedingen met de EN61558-veiligheidsgoedkeuring voldoen volgens de huidige norm IEC 61558-1:2017 aan de OVC III-eisen. Naar eigen zeggen geldt dat ook voor de voedingen van Mean Well. Ter verduidelijking zijn daarom de productspecificaties gewijzigd en uitgebreid met de informatie over OVC III, met uitzondering voor de OWA-reeks. Die productspecificaties blijven ongewijzigd omdat deze ontworpen is als een eindproduct met een AC-stekker. Over het algemeen volstaat dan OVC II.


De aangepaste productspecificaties tonen aan dat de voedingen voldoen aan de eisen van OVC III tot een hoogte van 2000 meter. Voor grotere hoogten geldt OVC II. Hoewel het product voorziet in een gepaste ‘clearance distance' bij 5000 meter (deze ‘kortste afstand door de ruimte' is 1,48 keer meer dan bij 2000 m), moet het product ook nog onderworpen worden aan de spanningspulstest volgens de IEC61558-norm. De maximale testspanning voor OVC III is enkel gedefinieerd en getest tot 2000 meter. Er gelden dus minder strenge eisen boven een hoogte van 2000 meter. Hierdoor zal de vereiste spanningspuls nooit groter zijn dan de geteste spanningspuls.

 

4 Illustratie overspanningscategorie (OVC). 

 

OVC II-voeding voor OVC III-toepassingen

Hoe gebruikt men de voeding binnen OVC III-toepassingen zonder te beschikken over het EN61558-1-veiligheidscertificaat? Hiervoor bestaan twee oplossingen. De eerste is door een wisselstroomtransformator voor de OVC II-voeding te schakelen om zo de desbetreffende afstanden te vergroten. Als alternatief kun je een geschikte overspanningsbeveiliging gebruiken. Zet bijvoorbeeld een overspanningsbeveiliging van type 2/3* vooraan om het niveau van de ingangsspanning onder controle te houden, zodat de volgende toepassing de voeding van een categorie OVC II ontvangt. Hoewel beide oplossingen de prijs en de vereiste ruimte doen toenemen, zijn ze het overwegen waard.

 

gOVC categorie II of III voedingen voor roboticatoepassingen. 

 

Conclusie

De voeding ontworpen volgens de EN61558-1-veiligheidsregelgeving is geschikt voor OVC III-toepassingen. In vergelijking met de vorige genoemde oplossing met de OVC II-voeding levert een OVC III-voeding het voordeel van een lagere prijs en een kleinere afmeting voor het totale systeem. Mean Well blijft er aan werken om te voldoen aan het OVC III-ontwerp voor nieuw ontwikkelde producten. Dit om het niveau van systeemintegratie te verhogen en om in staat te zijn om een breed productassortiment van gestandaardiseerde voedingen voor de energie-industrie aan te bieden.

 

Dit artikel is gebaseerd op het Engelstalige artikel van Mean Well ‘Power supply for Overvoltage

Category III applications'. Voor meer informatie, zie: www.koningenhartman.nl.

 

Kennis: IE Motoren

ie4Het realiseren van concrete energiebesparing en CO2-reductie door het toepassen van efficiënte aandrijfsystemen is een hot topic. Elektromotoren bepalen nu circa 69% van het elektriciteitsgebruik in de industrie. Door inzet van efficiënte elektrische aandrijfsystemen wordt geschat, dat het energieverbruik met 20 tot 30 procent kan worden verlaagd. Om dit te realiseren zijn op Europees niveau richtlijnen in werking getreden. De richtlijn voor energiezuinige elektromotoren (LOT 11) is al sinds 16 juni 2011 van kracht. Hiermee werd een eerste stap gezet naar een hoger efficiency-niveau voor IE motoren. Sinds januari 2015 is de EU- richtlijn verder aangescherpt en per januari 2017 volgt de volgende stap. 

 

White papers

whitepapersDownload hier white papers over het thema Aandrijven, regelen en besturen

 

 

 

Het eDrive systeem: een eenvoudige oplossing voor het testen van hybride aandrijvingen

Deze white paper behandelt alle variabelen die van belang zijn voor het meten en testen van hybride voertuigen en laat zien dat het eDrive systeem een geschikte  oplossing is; zelfs voor de meest complexe testbanken voor hybride aandrijvingen.

Download de white paper van HBM

 

Hoe machines en installaties worden voorbereid op verbinding met het IoT

De industriële-automatiseringswereld is versmolten met de eerste generatie IT-technologie. Dit was een voorwaarde voor de volgende stap naar Industrie 4.0: het netwerk van intelligente componenten in het Internet of Things.

 Download de white paper van Eaton 

  

13 veel voorkomende oorzaken van motorstoringen

Deze white paper laat zien hoe de 13 meest voorkomende oorzaken van het defect raken van de isolatie van wikkelingen en van lagers van tevoren kunnen worden vastgesteld.

Download de white paper van Fluke

  

Machineautomatiseringsconcepten die innovatie voor een gedigitaliseerde productie mogelijk maken

Om de uitdagingen van de gedigitaliseerde industriële toekomst het hoofd te kunnen bieden, automatiseren we machines met volledig schaalbare en naadloos herbruikbare technologieën.

Download de white paper van Omron

 

Push-In Plus-techniek

Bij het bouwen van een besturingspaneel is het aanbrengen van de bedrading bijna altijd een tijdrovende en kostbare klus. Met de gepatenteerde ‘Push-in Plus' techniek van Omron wordt die bedradingstijd met 60% gereduceerd.  

Download de white paper van Omron

 

Inspectiesystemen voor producttraceerbaarheid

De mogelijkheid om individuele producten in de toeleveringsketen naar de consument te traceren, wordt steeds belangrijker voor producenten van voedingsmiddelen, dranken, tabak en farmaceutische producten, geassocieerde machinebouwers en engineeringbedrijven. Het doel is om de immense markt van namaakproducten te bestrijden en/of te voldoen aan de vraag naar informatie door consumenten (van ‘boer tot bord').

Download de white paper van Omron

 

Van werkvloer tot directieniveau

Voor producenten zijn er steeds meer redenen om besturingssystemen voor afzonderlijke productielijnen en -apparatuur te integreren. De technologische ‘magie' om dit te realiseren is sneller, eenvoudiger en intelligenter dan ooit.

Download de white paper van Omron

   

Kosten verlagen door elektrische problemen en motorproblemen in fabrieken op te lossen

Simpele storingen kunnen hele productielijnen stilleggen. Zelfs het simpelweg vervangen van een zekering kan een half uur duren. Alleen al productieverlies kan in sommige industrieën wel 1000 euro per minuut kosten, en ergens anders kan een storing in zelfs een relatief klein onderdeel betekenen dat een hele partij tijdens de productie verloren gaat. 

Download de  white paper van Fluke

  

IXM: sneller uitrollen  van netwerken

De nieuwste trend in moderne industriële omgevingen is de snelle inzet en flexibiliteit van een netwerktopologie. het opwaarderen van de firmware en het instellen van de configuratie is een uitdagende taak, voor zowel IT'ers als system integrators. Advantech introduceert de eerste serie switches om het uitrollen en configureren van netwerken sneller en efficiënter te maken.

Download de white paper van Advantech

  

Selectie van proportionele regelventielen

Proportionele ventielen bieden een prijsgustige en compacte oplossing voor het regelen van flow of druk bij relatief lage flow-snelheden. Er zijn veel verschillende ontwerpen en stijlen voor uiteenlopende drukken en stroomsnelheden, met elektrische of elektropneumatische aansturing. Bij het kiezen van het juiste ventiel voor een toepassing is het belangrijk om de vereisten voor die toepassing De white paper leidt je door de belangrijkste overwegingen die van toepassing zijn voor de selectie van proportionele ventielen, om zo een weloverwogen keuze te kunnen maken.

Download de white paper van Asco

 

Motoren beveiligen voor de IE3 revolutie

Wat de ErP betekent voor schakel- en beveiligingssystemen en elektromotoren (white paper van Eaton)