PROBLEMI ELEKTRONIEKIH URE?AJA POEINJU S MREŽNIM NAPAJANJEM

Zbivanja u naponskoj mreži i njihov utjecaj na elektroničke uređaje

Autori članka: Siniša Stanković (audio-konstruktor, inovator, audiofil)
Neven Radošević (audiofil)

Elanak obrađuje negativna zbivanja u naponskoj mreži i njihove utjecaje na sve profesionalne i komercijalne elektroničke uređaje. Naglasak je na audio uređajima, zatim kućnom kinu, kompjutorima…
Uz očiglednu korist, električna energija (mrežno napajanje) krije i opasnosti. Sve što je opasno za uređaje, može biti još opasnije za korisnike. U ovom članku samo ćemo naglasiti ono najvažnije, ali nažalost vrlo često zanemareno: sigurnost i zaštita zdravlja i života korisnika. O tim opasnostima više se može saznati iz recentnih elektrotehničkih i medicinskih udžbenika i članaka. Uz opasnosti i nedostatke mrežnog napajanja, problem su i sigurnosni nedostatci elektroničkih uređaja. Prema kriterijima S. Stankovića, gotovo 95% elektroničkih uređaja svojim konceptom i izradom ne zadovoljava potpune zahtjeve sigurnosti i zaštite (zbog topološko-izvedbenih mana vlastitih sekcija napajanja, loše riješenih uzemljenja, velikih elektromagnetskih zračenja…)!
Upozorenje: nema stopostotne zaštite! Nužan je stalan oprez pri rukovanju elektroničkim uređajima!
U dva (ili tri) članka navest ćemo neke osnovne nedostatke mrežnog napajanja i njegove negativne utjecaje na elektroničke uređaje.

Zbivanja u naponskoj mreži

- Koliko hrvatska elektrodistributivna mreža (ne)zadovoljava međunarodne standarde?
Veliki su gubitci električne energije - priznatih 15%! Prijenos energije obavlja se uglavnom starim nadzemnim dalekovodima. U lokalnim mrežama i kod krajnjih potrošača dosta je nadzemnih, starih i dotrajalih vodova i instalacija. Postojanje nepouzdanih mrežnih uzemljenja i kvazi-uzemljenja dodatno pogoršavaju sigurnost. Nažalost, kod nas najčešći način uzemljenja je "nulovanje" ; ono se proklamira kao pouzdan način uzemljenja!? Za nas je "nulovanje" jeftin kompromis i potencijalno velika opasnost. Vrlo je upitna i kvaliteta održavanja mreže. Divlja stambena izgradnja dodatno opterećuje postojeće, često nedovoljne mrežne kapacitete. Posljedice za krajnjeg korisnika su sigurnosni problemi i nedovoljna (loša) kvaliteta električne energije.

- Kod svakog prekida u opskrbi električnom energijom i pri ponovnom ukapčanju, nastaju snažni i nekontrolirani naponsko-strujni udari koji se šire kroz cijelu mrežu. Oni su uzrok teških oštećenja i pregaranja elektroničkih uređaja.
U posljednje vrijeme svjedoci smo kolapsa elektroenergetskih sistema i u najrazvijenijim zemljama svijeta, što očito govori o rastućim problemima i najkvalitetnijih elektrodistributivnih mreža.

- Ekstremno snažni naponsko-strujni udari mogu nastati prilikom atmosferskih elektrostatskih i
elektro-magnetostatskih pražnjenja (udari groma…). Njihovo širenje kroz mrežu i jačina iznimno su veliki i opasni…

- U našoj mreži česte su veće naponske nestabilnosti. Najčešće napon je promjenjiv i nestabilan. Ponegdje može biti stalno povišen (veća opterećenja uređaja i njihovo brže habanje), drugdje stalno snižen (inferiorniji rad uređaja). Sve to remeti i otežava rad elektroničkih uređaja (češći kvarovi i manja trajnost).
Dozvoljena tj. deklarirana naponska odstupanja za krajnjeg korisnika u Hrvatskoj iznose +/-10%, što nije malo! U praksi to zna biti i više, naročito kod starijih mreža i instalacija, u naseljima sa većom potrošnjom od kapaciteta mreže, u razdobljima veće potrošnje... Deklarirana odstupanja u zapadnoevropskoj mreži iznose +6%/-10%.

- U nestabilnoj lokalnoj mreži u trenutku uključenja snažnijeg trošila dolazi do trenutnog pada napona; odmah slijedi brz i silovit skok napona - naponski udar. Sam nagli pad napona ne izaziva oštećenje ili kvar uređaja; on u oštećenju sudjeluje indirektno jer uzrokuje posljedični naponski udar. Naponski udari su prava opasnost za sve uređaje pod naponom. Snaga uključenog trošila određuje jačinu i doseg udara (stan, zgrada, susjedne zgrade, a snažniji udari šire se po cijelom kvartu…). I padovi i skokovi napona uzrokuju smetnje i nepravilnosti u radu elektroničkih uređaja. Naponski udari izazivaju i oštećenja i teže kvarove uređaja.
Snažnija trošila su: industrijska i zanatska električna postrojenja, javna električna transportna sredstva, liftovi, klima uređaji, zamrzivači, hladnjaci, perilice, štednjaci, grijalice…
Primjer: Mjerenja S. Stankovića u šesterokatnici. Pri pokretanju lifta napon u stanovima padne na 170 V, da bi u slijedećem trenu skočio na 300V! Dakle, to je trenutni udar od 130V! Izmjerio je i daleko "veće" naponske udare. Koliko li se takvih i sličnih udara dešava svakog dana?!

-Mrežna buka (mrežne nečistoće) bilježi svakodnevni porast u svim svjetskih mrežama. Ovaj vrlo složen i ozbiljan problem pokušat ćemo objasniti što jednostavnije. Mrežna buka je skup naponskih mikro-, mini- i midi-devijacija (izobličenja). Ova izobličenja mijenjaju i kvare strukturu i kvalitetu mrežnog napona, postajući njegov sastavni dio i šireći se kroz mrežu. Mrežna buka kvari i remeti pravilan rad elektroničkih uređaja. Uzroci mrežne buke su unutrašnje i vanjske smetnje, nedostatci mreže i njenih instalacija…
Unutrašnje smetnje: Svaki električni uređaj prilikom rada vraća u mrežu dio vlastite nepotrošene energije u vidu naponskih izobličenja (nečistoća), stvarajući tako mrežnu buku. Veliki zagađivači su: industrijski, zanatski i građevinski električni strojevi, električna vozila, liftovi, klima uređaji, kompjutori, zamrzivači, hladnjaci, perilice, usisivači, aparati za varenje, stari i loše servisirani uređaji sa elektromotorima (iskrenja…)… Nove generacije kompjutora su sve veći zagađivači mreže, a pritom su sami sve osjetljiviji na dešavanja u mreži. Što su njihove radne frekvencije više, to oni emitiraju više mrežne buke (i štetnih elektromagnetskih zračenja). Slične probleme stvaraju i nove generacije digitalnih audio pojačala.
Vanjske smetnje: Svaka vodljiva žica je pasivna antena. I mrežni vodovi se ponašaju kao pasivne antene koje hvataju iz atmosfere elektromagnetske valove (mobilna telefonija, tv, radio, sateliti…) i ostala parazitska elektromagnetska zračenja tj. interferencije (EMI; zrače ih svi električni uređaji i strojevi). Uhvaćeni signali stvaraju dodatnu mrežnu buku. Atmosferska zagađenja elektromagnetskim valovima u enormnom su porastu. Naglom ekspanzijom novih visokofrekventnih tehnologija (nove generacije mobitela…) njihovi negativni utjecaji na okoliš, zdravlje, pa i na same elektroničke uređaje logaritamski rastu i postaju sve pogubniji.
Najviše mrežne buke ima u urbano-industrijskim sredinama, ali i tamo gdje nema previše "zagađivača" ali je napon stalno snižen (ruralna područja). Mrežna buka je rastući problem i najkvalitetnijih svjetskih mreža, bez obzira na visoke deklarirane standarde (veliki gradovi, mnoštvo potrošača, zahtjevna industrija, brojna elektromagnetska zračenja…rezultiraju velikim zagađenjem mreže).

- Pored svega, nabrojana naponska izobličenja unutar mreže međusobno djeluju jedno na drugo. Njihove interakcije i interferencije dodatno ih pojačavaju, mijenjaju i umnožavaju. Posljedice su: vrlo velika pojavnost naponskih devijacija (više stotina u jednoj sekundi!), te njihove učestale i nepredvidive promjene.

- Nestabilna frekvencija napona predstavlja još jedan ozbiljan nedostatak mrežnog napajanja. Uzroci nestabilnosti su nesavršenosti mreže, te vanjski i unutrašnji utjecaji. Nestabilna frekvencija dodatno remeti pravilnost i preciznost rada uređaja (osobito onih s elektromotorima).

Potpuna slika stanja mreže daleko je složenija. Ovdje su iznesene tek naznake nekih zbivanja u njoj. Na stotine različitih faktora destabiliziraju mrežni napon. Precizna mjerenja svih strujnih i naponskih parametara najčešće bi pokazala odmak od deklariranog, čak i u najkvalitetnijim mrežama, a negdje i poraznu sliku stanja mreže. Naponsko-strujne nepravilnosti, a posebno nivo mrežne buke, u svakodnevnom su porastu u svim mrežama svijeta. To se dešava zbog: povećanja broja električnih uređaja, nesrazmjera kapaciteta mreže i potreba brojnih trošila, nedovoljnog održavanja mreže i njenog starenja, ekspanzije novih elektroničkih tehnologija (najčešće velikih zagađivača mreže, kao što su kompjutori i svi vidovi bežičnih telekomunikacija i veza)…

Svakodnevnim porastom mrežnog zagađenja, svi elektronički uređaji direktno spojeni na mrežu rade sa sve većim opterećenjima, tj. svakim danom rade sve lošije.

U slijedećem nastavku navest ćemo neke nedostatke elektroničkih (audio) uređaja.

Sva pitanja na ovu temu možete postaviti u našem forumu