EMC گونهایی د پېژندل شوي ولټرو ترانسفورمرانو جوړول او بهتر کول

1 نظرة عامة على أداء التوافق الكهرومغناطيسي لمحولات الجهد الإلكترونية
1.1 التعريف والمتطلبات للتوافق الكهرومغناطيسي

يشير التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) إلى قدرة الجهاز/النظام على العمل دون اضطراب في بيئة كهرومغناطيسية معينة وتجنب إحداث تداخل كهرومغناطيسي غير مقبول لأي كيانات أخرى. بالنسبة لمحولات الجهد الإلكترونية، يتطلب التوافق الكهرومغناطيسي أداءً ثابتًا للقياس في البيئات المعقدة دون التأثير على الأجهزة الأخرى. يجب مراعاة أداء التوافق الكهرومغناطيسي وضمانه أثناء التصميم والإنتاج.

1.2 مبدأ العمل

تستفيد محولات الجهد الإلكترونية من الاستقراء الكهرومغناطيسي والقياس الإلكتروني عالي الدقة لتحويل الإشارات ذات الجهد العالي في أنظمة الطاقة إلى إشارات ذات جهد منخفض. تتكون عادة من مستشعر أولي، دارة تحويل ثانوية، ووحدة معالجة الإشارة: يقوم المستشعر الأولي بتحويل الإشارات ذات الجهد العالي إلى تيار/جهد ضعيف يتناسب مع الجهد الأولي؛ تقوم الدارة الثانوية بتحويل هذه الإشارات إلى إشارات رقمية/ аналоговые стандартные сигналы; модуль обработки сигнала фильтрует, усиливает и калибрует сигналы для повышения точности и стабильности измерений. Они могут измерять напряжение, ток и мощность одной цепи (как показано на рисунке 1), или напряжение/ток одной или нескольких цепей.

1.3 تحليل التداخل الكهرومغناطيسي والحساسية

تتعرض محولات الجهد الإلكترونية للتداخل الكهرومغناطيسي من المعدات الكهربائية الأخرى (مثل: الضربات الخفيفة، الفولتية العابرة الناتجة عن عمليات التبديل)، مما يؤدي إلى تدهور أداء القياس (مثل: زيادة الأخطاء، عدم استقرار القراءات).

2 تحليل اختبارات أداء التوافق الكهرومغناطيسي لمحولات الجهد الإلكترونية (EVT)
2.1 محتوى الاختبار ومعايير التقييم

اختبار أداء التوافق الكهرومغناطيسي لـ EVT هو خطوة حاسمة لضمان تشغيله المستقر والدقيق في بيئات العمل الفعلية. يركز الاختبار على تقييم قدرة EVT على مقاومة التداخل وأدائه تحت مختلف الاضطرابات الكهرومغناطيسية. يتم تقسيم معايير التقييم إلى الفئة A والفئة B بناءً على شدة نتائج الاختبار:

• الفئة A: الحفاظ على الأداء الطبيعي ضمن حدود المواصفات الدقيقة. يتطلب التقييم أن يكون دقة القياس لـ EVT ضمن الحدود المحددة عند تعرضه للاضطرابات الكهرومغناطيسية. هذا يضمن أن إشارة الجهد الخارجة تتطابق مع القيمة الفعلية ولا تؤثر على الرصد والتحكم الطبيعي لأنظمة الطاقة.

• الفئة B: السماح بتدهور مؤقت في أداء القياس غير المرتبط بوظائف الحماية. تسمح المعايير بتدهور مؤقت في أداء القياس تحت الاضطرابات الكهرومغناطيسية شريطة ألا يؤثر ذلك على التشغيل الطبيعي لوظائف الحماية أو يسبب إعادة تشغيل أو إعادة تعيين الجهاز. يجب السيطرة على الجهد الخارجي بحيث لا يتجاوز 500 فولت لتجنب التداخل غير الضروري أو الأضرار لنظام الطاقة.

2.2 اختبارات التداخل الموصل

يشير التداخل الموصل إلى الاضطرابات الكهرومغناطيسية المنقولة عبر المسارات الموصلة (مثل: الأسلاك، الأنابيب المعدنية). بالنسبة لـ EVTs، يعد التداخل الموصل تحديًا رئيسيًا.

• اختبار الاندفاع الكهربائي السريع/الانفجار (EFT/B): يحاكي الاضطرابات المؤقتة من الأحمال الحثية (مثل: المفاتيح، الملامسات) أثناء التبديل، والتي تكون عادة ذات طيف ترددي واسع وقد تؤثر على تشغيل EVT. يتم تطبيق سلسلة من الاندفاعات السريعة على EVT، مشاهدة استقرار ودقة إشارة الجهد الخارجة لتقييم قدرة مقاومة التداخل.

• اختبار المناعة ضد الصدمات (الاندفاع): يحاكي الفولتية/التيار العابر الناتج عن عمليات التبديل، الضربات الخفيفة، وغيرها. هذه الأحداث تحمل طاقة عالية ومدتها قصيرة، مما يؤثر بشدة على العزل ودقة القياس لـ EVT. يتم تطبيق فولتية الصدمات على EVT لتأكيد قدرته على تحمل الاضطرابات دون تلف أو تدهور في الأداء.

2.3 اختبارات التداخل الإشعاعي

• اختبار المناعة ضد المجال المغناطيسي الترددي للطاقة: يقيم أداء EVT في بيئات المجال المغناطيسي الترددي للطاقة. من خلال تطبيق مجال مغناطيسي ترددي للطاقة مسيطر عليه، يتم ملاحظة استقرار ودقة إشارة الجهد الخارجة لتقييم قدرة مقاومة التداخل.

• اختبار المناعة ضد المجال المغناطيسي المتأرجح المخمد: يحاكي المجالات المغناطيسية المتأرجحة المخمدة التي تنتج عند تشغيل المفاتيح العازلة في محطات التحويل ذات الجهد العالي على الحافلات ذات الجهد العالي. هذه المجالات لها معدلات تدهور سريعة وتكرارات عالية، مما قد يؤثر على دقة القياس لـ EVT. يتم تطبيق المجالات المغناطيسية المتأرجحة المخمدة لفحص ما إذا كان EVT يحافظ على أداء القياس المستقر.

• اختبار المناعة ضد المجال المغناطيسي النبضي: يحاكي المجالات المغناطيسية النبضية من الضربات الخفيفة على المباني أو الهياكل المعدنية الأخرى. هذه المجالات لها أوقات صعود سريعة وشدائد قممية عالية، مما يشكل تهديدًا للعزل ودقة القياس لـ EVT. يتم تطبيق المجالات المغناطيسية النبضية لتأكيد قدرة EVT على تحمل الاضطرابات دون تلف أو تدهور في الأداء.

• اختبار المناعة ضد المجال الكهرومغناطيسي الإشعاعي الترددي: يقيم أداء EVT في بيئات الإشعاع الترددي (RF) (مثل: مصادر المجال الكهرومغناطيسي الصناعية، البث الإذاعي، محطات الاتصال اللاسلكية). من خلال تطبيق مجالات الإشعاع الترددي المسيطر عليها، يتم ملاحظة استقرار ودقة إشارة الجهد الخارجة لتقييم قدرة مقاومة التداخل.

3 مبادئ التصميم للتوافق الكهرومغناطيسي لمحولات الجهد الإلكترونية
3.1 مبادئ تصميم الدائرة

• تصميم الأرض العائم: في تصميم الدائرة، استخدم تقنية الأرض العائم لعزل خطوط الإشارة عن الهيكل. هذا يمنع تدفق التيار التداخل على الهيكل من الاقتران مباشرة بدائرة الإشارة، مما يقلل من التداخل الضوضائي ويحسن دقة واستقرار الإشارة.

• تخطيط الأسلاك بشكل مناسب: قم بترتيب خطوط الطاقة والأرض والخطوط الإشارية المختلفة بشكل صحيح - هذا هو المفتاح لتقليل التداخل الاقتراني. في تصميم دوائر EVT، تأكد من وجود أقل قدر من الاقتران بين الخطوط. يمكن استخدام طرق مثل التوصيل المتعدد الطبقات والتوجيه العمودي (لتجنب الجريان المتوازي) لتقليل الاستقراء الكهرومغناطيسي والاقتران السعوي.

• تصميم مكثف الترشيح: قم بتنفيذ مكثفات الترشيح في مدخل الطاقة للموديلات لقمع الإشارات التداخلية الداخلة عبر مصدر الطاقة. اختر المكثفات بناءً على معلمات مثل السعة والجهد المقنن والخصائص الترددية لتصفية الضوضاء والتداخل عالية التردد من مصدر الطاقة بكفاءة.

• تصميم المنطق ذو المستوى المنخفض: تجنب استخدام مستويات المنطق العالية غير الضرورية لتقليل استهلاك الطاقة في الدائرة والتداخل عالي التردد. في تصميم دوائر EVT، اعطِ الأولوية للأجهزة المنطقية ذات المستوى المنخفض (مثل: أجهزة 3.3 فولت) لتقليل انبعاث وتلقي الضوضاء عالية التردد.

• تحكم في زمن الصعود والهبوط: اختر أبطأ زمن صعود وهبوط ممكن (في حدود وظائف الدائرة) لتجنب إنتاج مكونات ترددية غير ضرورية. هذا يساعد في تقليل الضوضاء عالية التردد في الدائرة وتحسين استقرار ودقة الإشارة.

3.2 مبادئ تصميم البنية الداخلية

• هيكل الدرع مغلق تمامًا: استخدم درعًا مغلقًا تمامًا للهيكل، مع ضمان الاتصال الجيد بين جميع الأسطح والتوصيل المناسب للأرض. هذا يحجب بشكل فعال التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي، مما يحمي الدوائر الإلكترونية الداخلية من الاضطرابات الخارجية.

• تقليل طول الأسلاك المكشوفة: حافظ على قصر طول الأسلاك المكشوفة داخل الهيكل قدر الإمكان لتقليل الإشعاع الكهرومغناطيسي والاقتران التداخل. في تصميم الجزء الداخلي لـ EVT، قم بتحسين توزيع ووضع المكونات لتقليل طول الأسلاك المكشوفة.

• تجميع وتغليف الأسلاك: قم بتجميع الأسلاك حسب نوع الإشارة (مثل: فصل الخطوط الرقمية والأنalogية) وحافظ على مسافة مناسبة بين المجموعات. هذا يقلل من التداخل بين الأسلاك، مما يحسن وضوح ودقة الإشارة.

• الربط باستخدام الغراء الموصل: استخدم الغراء الموصل في جميع مفاصل الهيكل لضمان الاتصال الكهربائي الجيد وكفاءة الدرع. هذا يقلل من مقاومة الاتصال ويحسن أداء الدرع.

4 استراتيجيات لتحسين أداء التوافق الكهرومغناطيسي لمحولات الجهد الإلكترونية
4.1 تصميم مضاد للتداخل لمدخل الطاقة
4.1.1 تركيب مرشحات الطاقة

تعتبر مرشحات الطاقة أجهزة فعالة لقمع التداخل الكهرومغناطيسي ويمكنها تصفية الضوضاء عالية التردد والنبضات العابرة في مصدر الطاقة، مما يضمن نقاء الطاقة الداخلة. عند اختيار مرشح الطاقة، اختر النموذج والمواصفات المناسبة وفقًا للقدرة المقننة وبيئة العمل لـ EVT، وتأكد من تركيب المرشح بالقرب من مدخل الطاقة للحصول على أفضل تأثير تصفية.

4.1.2 اعتماد تصميم مصدر طاقة مزدوج

لتحسين موثوقية مصدر الطاقة لـ EVT، يتم اعتماد تصميم مصدر طاقة مزدوج، أي تكوين أكثر من وحدة طاقة. عندما تفشل وحدة طاقة واحدة، يمكن للوحدات الأخرى أن تستلم مهمة تزويد الطاقة بسرعة لضمان التشغيل الطبيعي لـ EVT. هذا لا يعزز فقط قدرة EVT على مقاومة التداخل ولكنه يزيد أيضًا من استقراره الشامل.

4.1.3 تعزيز درع وتوصيل أسلاك الطاقة

تعتبر أسلاك الطاقة أحد المسارات الهامة لنشر التداخل الكهرومغناطيسي. لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي على أسلاك الطاقة، يتم استخدام كابلات مدرعة للف أسلاك الطاقة بطبقة درع معدنية، مما يقلل من الإشعاع والاقتران الكهرومغناطيسي. وفي الوقت نفسه، تأكد من توصيل أسلاك الطاقة بالأرض بشكل جيد، مما يوجه التيار التداخل إلى الأرض لتجنب الأضرار لـ EVT.

4.2 حماية المنافذ الإشارية من التفريغ الكهروستاتيكي
4.2.1 تركيب مكونات امتصاص الاضطرابات العابرة

يمكن لمكونات امتصاص الاضطرابات العابرة، مثل مثبطات الجهد العابرة (TVS) والمثبطات المتغيرة، امتصاص طاقة التفريغ بسرعة أثناء التفريغ الكهروستاتيكي وضبط الجهد ضمن مستوى آمن، مما يحمي المكونات الإلكترونية الداخلية لـ EVT من التلف. عند اختيار مكونات امتصاص الاضطرابات العابرة، اختر النموذج والمواصفات المناسبة وفقًا لخصائص الإشارة وبيئة العمل لـ EVT.

4.2.2 اعتماد طريقة نقل الإشارة التفاضلية

تعتبر طريقة نقل الإشارة التفاضلية فعالة في مقاومة التداخل المشترك وتحسين قدرة مقاومة الإشارة. في تصميم منفذ الإشارة لـ EVT، يتم اعتماد طريقة نقل الإشارة التفاضلية، حيث يتم تقسيم الإشارة إلى قناتين موجبة وسالبة للنقل. يتم استخراج المعلومات الفعالة من خلال مقارنة الفروق بين الإشارتين في القناتين، مما يحسن ليس فقط جودة نقل الإشارة ولكن أيضًا يقلل من تأثير التفريغ الكهروستاتيكي على EVT.

4.3 تحسين أداء الدرع للهيكل
4.3.1 اختيار مواد ذات نفاذية مغناطيسية عالية

يعد اختيار المواد للهيكل أمرًا حاسمًا لتأثير الدرع. لتحسين قدرة الدرع المغناطيسي للهيكل، يتم اختيار مواد ذات نفاذية مغناطيسية عالية، مثل صفائح الحديد، التي يمكنها امتصاص وتوزيع طاقة المجال المغناطيسي وتقليل تأثير المجال المغناطيسي على الداخل لـ EVT. يتم عرض النفاذية المغناطيسية النسبية للمعادن في الجدول 1.

4.3.2 تحسين تصميم هيكل الدرع

يعد تصميم هيكل الدرع أيضًا عاملاً مهمًا يؤثر على تأثير الدرع. في تصميم هيكل EVT، يتم اعتماد هيكل الدرع المغلق تمامًا لضمان الاتصال الجيد والتوصيل بالأرض بين الأسطح المختلفة.

4.3.3 تعزيز معالجة توصيل الهيكل بالأرض

تعتبر معالجة توصيل الهيكل بالأرض أمرًا حاسمًا لتأثير الدرع. في تصميم هيكل EVT، يجب التأكد من وجود توصيل جيد بالأرض بين الهيكل والأرض، مما يوجه التيار التداخل إلى الأرض.

كما يصدر منها تداخل مثل التوافقيات عالية التردد والإشعاع الكهرومغناطيسي، مما يؤثر على الأجهزة الأخرى. يتطلب تصميمها معالجة هذه التداخلات والحساسيات بإجراءات القمع والحماية.

5 خاتمة

يجري هذا البحث دراسة وتصميم عميقين لأداء التوافق الكهرومغناطيسي لمحولات الجهد الإلكترونية. تم اقتراح سلسلة من الإجراءات، بما في ذلك مبادئ تصميم الدائرة، مبادئ تصميم البنية الداخلية، واستراتيجيات تحسين أداء التوافق الكهرومغناطيسي. الهدف هو تعزيز قدرة مقاومة التداخل والاستقرار لـ EVT في البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة، وضمان قياسه الدقيق والموثوق لإشارات الجهد في أنظمة الطاقة، وتوفير ضمان قوي لتشغيل أنظمة الطاقة بأمان واستقرار.