Elektromagnetilise sõbralikkuse (EMC) jõudluse testide disain ja parandamine elektrooniliste pingevahetajate puhul

1 Elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) suutlikkuse ülevaade elektroniliste pingetransformatorite kohta
1.1 EMC määratlus & nõuded

Elektromagnetiline ühilduvus (EMC) tähendab seadme/süsteemi võimet töötada antud elektromagnetilises keskkonnas häirimata ja vältida muudele objektidele mitteametlikku elektromagnetilist häirivust. Elektroniliste pingetransformatorite puhul nõutakse stabiilset mõõtmisvõimet keerulistes tingimustes ilma teiste seadmete häirimata. Nende EMC suutlikkust tuleb arvesse võtta ja tagada nende disaini ja tootmisel.

1.2 Tööprintsiip

Elektronilised pingetransformatorid kasutavad elektromagnetilist induktsiooni ja kõrgepresiseeritud elektroonilist mõõtmist, et teisendada elektrivõrgust saadud kõrgepingelist signaali madalpingelisteks signaalideks. Tavaliselt koosnevat primaarsest sensorist, sekundaarsest teisenduskividest ja signaalist töötlemise üksusest: primaarne sensor teisendab kõrgepingelist signaali vastavalt primaarpilepingele propordionaalseks nõrgaks voolu/pingeks; sekundaarne kiht teisendab need edasi standardseteks digitaalseteks/analoogseteks signaalideks; töötlemise üksus filtrib, tugevdab ja kalibreerib signaale, et parandada mõõtmisvõimu täpsust ja stabiilsust. Nad saavad mõõta ühe tsirkviidi voltaget, voolu ja jõudu (nagu näidatud joonis 1), või ühe/mitme tsirkviidi voltaget/voolu.

1.3 Elektromagnetilise häirivuse & tundlikkuse analüüs

Elektronilised pingetransformatorid on altunud elektromagnetilisele häirivusele teiste elektriseadmete poolt (nt, uksekiskete impulssid, lülitioperatsioonide ajal tekkinud üleminevoolad), mis halvendab mõõtmisvõimu (nt, suurendab vigu, ebastabiilne lugemine).

2 Elektromagnetilise ühilduvuse (EVT) suutlikkuse testimise analüüs elektroniliste pingetransformatorite jaoks
2.1 Testisisu ja hindamiskriteeriumid

Elektronilise pingetransformatori (EVT) elektromagnetilise ühilduvuse suutlikkuse test on oluline samm, et tagada selle stabiilne ja täpne töö tegelikus töökeskkonnas. Test fookuseerub EVT vastushäirivuse ja selle võime hinnangul elektromagnetiliste häirivuste all. Hindamiskriteeriumid jagunevad A- ja B-klassi, sõltuvalt testitulemuste raskusest:

• A-klass: Jätkab normaalsed mõõtmisvõimed täpsuse spetsifikatsioonides sätestatud piirides. Hinnang nõuab, et EVT elektromagnetiliste häirivuste käes peab oma mõõtmistäpsus jääma spetsifikatsioonides sätestatud piiridesse. See tagab, et väljundvoltagi signaal vastab tegelikule väärtusele ning ei häiri elektrivõrgu normaalset jälgimist ja kontrollimist.

• B-klass: Lubab ajutist mõõtmisvõimu langust, mis ei ole seotud kaitsfunktsioonidega. Kriteeriumid lubavad ajutisi mõõtmisvõimu langusi elektromagnetiliste häirivuste käes, kui need ei mõjuta kaitsfunktsioonide normaalset tööd ega põhjusta seadme lähtestamist/käivitamist. Väljundvoltagi tuleb kontrollida 500 V piirides, et vältida tarbetut häirivust või kahju elektrivõrgule.

2.2 Juhatud häirivuse testid

Juhatud häirivus viitab elektromagnetilistele häirivustele, mis levivad juhatavaid tee (nt, juhtmeet, metallipüstitikute) kaudu. EVTi korral on juhatud häirivus suur väljakutse.

• Elektrilised kiired hüppused / burst (EFT/B) test: Simuleerib induktiivsete laadiga (nt, releed, kontaktorid) ümberlülitamisel tekkinud hüppelisi häirivusi, mis tavaliselt omavad laia sagedusspektri ja võivad häiritada EVT tööd. Test rakendab EVT-le sarja kiireid hüppelisi burste, jälgides tema väljundvoltagi signaali stabiilsust ja täpsust, et hinnata vastushäirivust.

• Impulssiimmuunsuse test: Simuleerib üleminevoolu/kokkupõrgeteimpulse lülitioperatsioonide, uksekiskete jms käes. Need sündmused kandvat kõrge energiaga ja lühike aeg, mõjutades tõsiselt EVT isolatsiooni ja mõõtmistäpsust. Test rakendab EVT-le impulssvoltagi, et kontrollida selle võimet vastu häirivustele ilma kahjustuseta või vähenemiseta.

2.3 Leviva häirivuse testid

• Võrgusageduse magnetväli immuunsuse test: Hinnab EVT suutlikkust võrgusageduse magnetväli keskkonnas. Kontrollitava võrgusageduse magnetväli kaudu jälgitakse väljundvoltagi signaali stabiilsust ja täpsust, et hinnata vastushäirivust.

• Kõhklev oscilleeriv magnetväli immuunsuse test: Simuleerib kõhklevaid oscilleerivaid magnetvälju, mis tekivad, kui eraldussüsteemid töötavad kõrgepingelistes ümberjooksul. Need väljad omavad kiiret lagunemissagedust ja kõrgeid sagedusi, mis võivad häiritada EVT mõõtmistäpsust. Test rakendab kõhklevaid oscilleerivaid magnetvälju, et kontrollida, kas EVT säilitab stabiilset mõõtmisvõimu.

• Pulsimagnetväli immuunsuse test: Simuleerib pulsimagnetvälju, mis tekivad uksekiskete mõjul ehitistel või muudel metallstruktuuridel. Need väljad omavad kiiret tõusuajast ja kõrgeid tipintensivsuseid, ohustades EVT isolatsiooni ja mõõtmistäpsust. Test rakendab pulsimagnetvälju, et kontrollida EVT võimet vastu häirivustele ilma kahjustuseta või vähenemiseta.

• Läbisageduse kiirguse elektromagnetväli immuunsuse test: Hinnab EVT suutlikkust läbisageduse (RF) kiirguse keskkonnas (nt, tööstuslike elektromagnetiliste allikate, raadiosaate, mobiilside baasist). Kontrollitava RF kiirguse välja kaudu jälgitakse väljundvoltagi signaali stabiilsust ja täpsust, et hinnata vastushäirivust.

3 Disainiprinsibid elektroniliste pingetransformatorite elektromagnetilise ühilduvuse jaoks
3.1 Kiirite disainiprinsibid

• Ujumispõhiline maandamine: Kirjelduses kasutatakse ujumispõhist maandamistehnoloogiat, et eraldada signaaliliigid karossist. See takistab häirivusvoolu karossist otse signaalikividesse koppeldumist, vähendades mürivoolu ja parandades signaali täpsust ja stabiilsust.

• Rationaalne juhtmeetide paigutus: Õiged pöördvoolu, maandusvoolu ja erinevate signaaliliikide paigutus on oluline, et vähendada koppelhäirivust. EVT kiirite disainis tuleb tagada minimaalne koppel liikide vahel. Meetodid, nagu kergete kihtide ja ortogonaalne marsruutimine (vältides paralleelseid marsruute), vähendavad elektromagnetilist induktsiooni ja kapatsiitset koppelhäirivust.

• Filtrifilterdisain: Implementeerige filtrifiltrid moodulite pöördvoolu sisendi kohal, et takistada häirivussignaalide sisenemist pöördvoolu kaudu. Valige filtrid, põhinedes parameetritel, nagu kapatsiit, pingeväärtus ja sagedussuund, et tõhusalt filtreerida kõrgefrekventsia mürivoolu ja häirivussignaale pöördvoolult.

• Madalate loogikaüksuste disain: Vältige tarbetuid kõrgeid loogikatasemeid, et vähendada kiirite energiatarbimist ja kõrgefrekventsia häirivust. EVT kiirite disainis prioriteediks on madalate loogikaüksuste (nt, 3.3 V üksused) kasutamine, et vähendada kõrgefrekventsia mürivoolu emissiooni ja vastuvõtmist.

• Tõus/mahalasku aja kontroll: Valige kiirte funktsioonide piirides lubatud aeglaimad tõusu/mahalaskuaeg, et vältida tarbetuid kõrgefrekventsia komponentide tekkimist. See aitab vähendada kõrgefrekventsia mürivoolu kiirites ja parandada signaali stabiilsust ja täpsust.

3.2 Sisemise struktuuri disainiprinsibid

• Täiesti sulgeline ekraanistruktuur: Kasutage karossi jaoks täiesti sulgelist ekraani, tagades hea kontakt kõigi pindade vahel ja sobiva maandamise. See tõhusalt blokeerib välise elektromagnetilise välja häirivuse, kaitstes sisekirjeldustele olevaid elektronikakivitusi välise häirivuse eest.

• Minimeerige väljaspool olevate juhtmeetide pikkus: Järgige kõiki väljaspool olevaid juhtmeetid karossis mahajäänud võimalikult lühikeseks, et vähendada elektromagnetilist radiatsiooni ja koppelhäirivust. EVT sisemise disaini korral optimeerige komponendid ja asukoht, et minimeerida väljaspool olevate juhtmeetide pikkust.

• Juhtmeetide grupeerimine ja sidumine: Grupeerige juhtmeetid signaalitüübi järgi (nt, eralda digitaalsed ja analoogsed liigid) ja säilitage sobiv vahe selle vahel. See vähendab juhtmeetide vahelise kriipsu, parandades signaali selgust ja täpsust.

• Joobiv liim: Kasutage joobivat liimi kõigis karossi liideseadmetes, et tagada hea elektriline ühendus ja ekraanefektiivsus. See vähendab kontaktresistentsi ja parandab ekraani jõudlust.

4 Strategiad elektroniliste pingetransformatorite elektromagnetilise ühilduvuse suutlikkuse parandamiseks
4.1 Pöördvooluporti vastushäirivuse disain
4.1.1 Installige pöördvoolufiltrid

Pöördvoolufiltrid on tõhusad elektromagnetiliste häirivuste takistamise seadmed, mis saavad filtreerida kõrgefrekventsia mürivoolu ja hüppelisi pulseid pöördvoolus, tagades pöördvoolu puhtuse. Valides pöördvoolufiltrit, valige sobiv filtrimudel ja spetsifikatsioon EVT-i niminaistungi ja töökeskkonna järgi, ja tagage, et filtrit installitakse lähedalt pöördvoolu sisendi, et saavutada parim filtrimise tulemus.

4.1.2 Kasutage reserveeritud pöördvoolu disaini

EVT-i pöördvoolu usaldusväärsuse parandamiseks kasutatakse reserveeritud pöördvoolu disaini, st konfigureeritakse kaks või rohkem pöördvoolumoodulit. Kui üks pöördvoolumoodul nurjub, võivad muud pöördvoolumoodulid kiiresti üle võtta pöördvoolu ülesande, et tagada EVT normaalne töö. See parandab mitte ainult EVT vastushäirivust, vaid ka selle üldist stabiilsust.

4.1.3 Tugevdage pöördvooluliikide ekraanimist ja maandamist

Pöördvooluliigid on üks olulisemaid elektromagnetiliste häirivuste leviku teid. Elektromagnetiliste häirivuste vähendamiseks pöördvooluliikides kasutatakse ekraanitud juhtmeetmeid, et umbesid pöördvooluliikide metallilise ekraaniga, vähendades elektromagnetiliste lainete radiatsiooni ja koppelhäirivust. Samas tagage pöördvooluliikide hea maandamine, juhates häirivusvoolu maapinna, et vältida EVT kahjustamist.

4.2 Signaaliportide elektrostaatilise ladunge häirivuse kaitse
4.2.1 Installige ajutiste häirivuste absorbeerimise komponendid

Ajutiste häirivuste absorbeerimise komponendid, nagu ajutine pingetõkestaja (TVS) ja varistorid, saavad kiiresti absorbereerida elektrostaatilise ladunge häirivuse energia ja kontrollida pinget turvalises tasemel, kaitstes EVT-i sisekirjeldustele olevaid elektronikakomponente. Valides ajutiste häirivuste absorbeerimise komponente, valige sobiv komponentimudel ja spetsifikatsioon EVT-i signaalitingimuste ja töökeskkonna järgi.

4.2.2 Kasutage diferentsiaalset signaaliteedet

Diferentsiaalne signaaliteede saab tõhusalt vastuoluda ühishäirivuse ja parandada signaali vastushäirivust. EVT signaaliportide disainis kasutatakse diferentsiaalset signaaliteedet, jagades signaali positiivseks ja negatiivseks kanaliks. Efektiivne informatsioon tõmbatakse võrreldes kahel kanalil olevate signaalide erinevustega, mis parandab nii signaaliteedet kvaliteeti kui ka vähendab elektrostaatilise ladunge häirivust EVT-l.

4.3 Karossi ekraanimise suutlikkuse optimeerimine
4.3.1 Valige kõrge magneetiline permeabel materjal

Karossi materjali valik on oluline ekraanimise tulemuse jaoks. Karossi magneetilise välja ekraanimisvõimu parandamiseks valitakse kõrge magneetpermeabel materjal, nagu raudplaat, mis saab tõhusalt absorbereerida ja levitada magneetilise välja energiat, vähendades magneetilise välja häirivust EVT-sisemise kirjeldusele. Metallide suhteline magneetpermeabel on näidatud tabelis 1.

4.3.2 Optimeeri karossi struktuuridisain

Karossi struktuuridisain on ka oluline faktor, mis mõjutab ekraanimise tulemust. EVT karossi disainis kasutatakse täiesti sulgenud ekraanistruktuuri, et tagada hea kontakt ja maandamine erinevate pindade vahel.

4.3.3 Tugevda karossi maandamist

Karossi maandamine on oluline ekraanimise tulemuse jaoks. EVT karossi disainis on vaja tagada hea maandamisüksus karossi ja maapinna vahel, juhates häirivusvoolu maapinna, et vältida EVT kahjustamist.

Nad emiteerivad ka häirivust, nagu kõrgefrekventsia harmonikad ja elektromagnetiline radiatsioon, mõjutades muude seadmete. Nende disainimisel on vaja neid häirivust ja tundlikkust lahendada, kasutades takistamise ja kaitse meetodeid.

5 Lõppkokkuvõte

See artikkel uurib sügavalt ja disainib elektroniliste pingetransformatorite elektromagnetilist ühilduvuse suutlikkust. Esitatakse mitmeid meetodeid, sealhulgas kiirite disainiprinsibid, sisemise struktuuri disainiprinsibid ja elektromagnetilise ühilduvuse suutlikkuse parandamise strateegiad. Eesmärk on parandada EVT vastushäirivust ja stabiilsust keerulistes elektromagnetilistes keskkondades, tagades, et see saab täpset ja usaldusväärset mõõtmist elektrivõrkude voltagi signaalide korral, ja pakkuda tugevat tagatist elektrivõrkude ohutule ja stabiilsele tööle.