Transformatorns dämpning
och jordning (Info examensarbete; länk; p. 3)

En diskussion angående en transformators dämpning.
Bl.a. om olika läckkapacitanser vid inkoppling av störskyddstransformator, och hur dessa påverkar dämpningen och transadmittansen.

Observera att en störskyddstransformator inte jordas på samma sätt som en vanlig 3-fastransformator, där man jordar sekundärsidan.
Text av Ragnar Forshufvud (Karlskoga 4 jan. 2006), efter en fråga från Bengt M.
Upplagd av Thorleif Sand januari 2006.
Reviderad 17-03-09 /06-03-07 (06-02-07).

1. Transadmittansen i common mode.

Betrakta figuren. Den föreställer den mätuppkoppling som man använder för att bestämma transadmittansen i common mode. Det är detsamma som utströmmen delad med inspänningen, när utgången är kortsluten (vilket i det här fallet innebär att det strömmätande instrumentet på utgången har en låg resistans).

Figur 1: Mätuppkoppling som man använder för att bestämma transadmittansen i common mode.

Om man sedan delar transadmittansen med w, får man den kapacitans som tillverkarna av störskyddstransformatorer brukar uppge i sina datablad.

2. Verkligheten ser annorlunda ut.

(Se nyare info i punkt 3 nedan = intressant.)
Av intresse är framför allt kapacitansen C_K1 mellan primärlindning och skärm (= kopplingskapacitans C_K1).
Elinstallationens skärm (jag förutsätter att elinstallationen är skärmad) kopplas ihop med jordtaget, och är följaktligen sammankopplad med transformatorns skärm. Mellan transformatorns skärm och moder jord finns tre parallella komponenter, nämligen
1) jordtagets resistans R
2) jordtagets kapacitans C₂
3) kapacitansen mellan elinstallationens skärm och moder jord C₃.

Figur2:Olika läckkapacitanser vid inkoppling av störskyddstransformator.

Jag talade en gång med Clas T. om störskyddstransformatorer, och han uppgav då att kapacitansen C_K1 är av storleksordningen nanofarad. En enda gång har jag haft tillfälle att göra en mätning på en störskyddstransformator, och jag fann då ett värde mellan 1 och 2 nanofarad - jag minns inte det exakta värdet.
Vi antar att C₂ och C₃ båda är betydligt mindre än C_K1 . Detta är inte nödvändigtvis sant, men det är det mest ogynnsamma fallet. Överföringsfunktionen i common mode, alltså utspänningen (på elinstallationens skärm) dividerad med inspänningen (på primärlindningen), kan då förenklat beskrivas så att den stiger linjärt med frekvensen enligt funktionen
wRC_K1 fram till brytpunkten w₀ = 1/RC_K1 , där den blir 1.

(Mer exakt är överföringsfunktionen i brytpunkten 2^-½ [ett genom roten ur två], och dämpningen alltså 3 dB.)

Om R är 40 ohm (typiskt värde för 2 m jordspett i lera) och C_K1 är 1 nanofarad så blir w₀ = 2,5 "10⁷, motsvarande frekvensen 4 megahertz.

Dämpning vid några olika frekvenser under ovanstående förenklade betingelser, alltså med antagandet att C₂ och C₃ båda är lika med noll:

4MHz                       3 dB
2MHz                       7 dB
1 MHz                      l2 dB
100 kHz                    32 dB
vilket ser ganska bra ut. Men vid dåliga markförhållanden är det inte säkert att man fixar en jordresistans på 40 ohm. Om jordresistansen är 80 ohm blir det i stället så här:
2MHz                       3 dB
1MHz                       7 dB
0,5 MHz                    12 dB
100 kHz                     26 dB
något mindre bra, men ändå kanske fullt tillräckligt, beroende på hur störspektrurn ser ut.
Det är viktigt att man ser till att jordresistansen är så låg som möjligt.
 

Ja, därmed har jag svarat på ditt mejl.
 

Jag önskar dig en god fortsättning på det nya året!
Ragnar Forshufvud

 - - - - - - - -  - - - -  - - - -  - - - -  - - - -

Dämpningen beror således helt på kvalitén på mitt jordtag, vilket jag antog från början.
Problemet är att jag inte vet vilka värden som gäller för mitt jordtag. Hur kan jag mäta fram det??
 

MVH  Bengt

3. Jordningar – impedansperspektiv.

Efter att jag skrivit om problem med jordning,
så (har jag funnit) att man gjort examensarbete.
Citat från Umeå Tekniska Universitet – UMU)

Jordningar - verifieringar ur ett impedansperspektiv.
av G. Lundqvist (2010)  

Syftet med detta examensarbete är att analysera jordtag och deras förmåga att fungera vid blixtnedslag. I Sverige har fokus legat på jordtagsresistans, vilket fungerar för strömmar med frekvenser kring 50 Hz. Standarderna verkar ha bortsett ifrån att blixtströmmen är en transient bestående av en mängd olika frekvenser som sträcker sig upp i MHz området.

I dagsläget värderas jordtag utifrån dess jordtagsresistans, och många invaggas i en falsk trygghet om att jordtaget fungerar vid blixtnedslag. Ett felaktigt konstruerat jordtag kan resultera i skador på elektronik, bränder och personskador. En orsak till fokuseringen på jordtagsresistans är att det fram till nu har saknats kommersiella metoder för att mäta jordtagsimpedans. Examensarbetet analyserar två nya mätmetoder, vid namn trepol svep och högfrekvensmetoden, som båda mäter jordtagsimpedans. En stor mängd data ifrån mätningar med dessa metoder analyserades.

Se referens 1, nedan [1].

REFERENSER:

1.

Avhandlingar och examensarbeten LTU UMU
Jordningar-verifieringar ur ett impedansperspektiv
av G. Lundqvist (2010)  163 sidor
Ladda ned examensarbetet (PDF)
http://www8.tfe.umu.se/courses/energi/ExjobbCivIngET/Rapporter/2010/GustavLundkvist.pdf

Åter till startsidan
Till Agenda E
Välkommen och tyck till via e-post
www.malfall.se 1998 - 2017