इलेक्ट्रॉनिक वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर के इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संगतता प्रदर्शन का डिज़ाइन

पावर सिस्टम के तेजी से विकास के साथ, इलेक्ट्रॉनिक वोल्टेज ट्रांसफार्मर (EVTs), पावर सिस्टम में महत्वपूर्ण मापन उपकरण के रूप में, उनकी प्रदर्शन स्थिरता और विश्वसनीयता पावर सिस्टम के सुरक्षित और स्थिर संचालन के लिए आवश्यक है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संगतता (EMC) प्रदर्शन, EVTs के मुख्य निर्देशकों में से एक है, जो उपकरण की जटिल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक परिवेश में सामान्य रूप से काम करने की क्षमता और अन्य उपकरणों को इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप करने की संभावना से सीधे संबंधित है। EVTs के EMC प्रदर्शन पर गहरा अध्ययन और डिजाइन करना पावर सिस्टम की समग्र स्थिरता और सुरक्षा में सुधार करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

1 इलेक्ट्रॉनिक वोल्टेज ट्रांसफार्मर की इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संगतता प्रदर्शन का सारांश
1.1 इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संगतता की परिभाषा और आवश्यकताएँ

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संगतता (EMC) एक उपकरण या सिस्टम की एक विशिष्ट इलेक्ट्रोमैग्नेटिक परिवेश में बिना किसी हस्तक्षेप के सामान्य रूप से काम करने और उस परिवेश में अन्य चीजों को असहनीय इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप न करने की क्षमता को संदर्भित करती है। EVTs के लिए, वे जटिल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक परिवेश में स्थिर मापन प्रदर्शन बनाए रखने और अन्य उपकरणों को इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप न करने की आवश्यकता होती है। इसलिए, EVTs के डिजाइन और निर्माण चरणों में, EMC प्रदर्शन को ध्यान में रखना चाहिए, और संबंधित सुरक्षा उपाय बनाने चाहिए।

1.2 इलेक्ट्रॉनिक वोल्टेज ट्रांसफार्मर का कार्य तंत्र

EVTs इलेक्ट्रोमैग्नेटिक प्रेरण और उच्च-परिशुद्धता वाली इलेक्ट्रॉनिक मापन तकनीक के सिद्धांत का उपयोग करके पावर सिस्टम में उच्च-वोल्टेज सिग्नलों को निम्न-वोल्टेज सिग्नलों में परिवर्तित करते हैं। वे आमतौर पर एक प्राथमिक सेंसर, एक द्वितीयक रूपांतरण सर्किट और एक सिग्नल प्रोसेसिंग यूनिट से गठित होते हैं। प्राथमिक सेंसर प्राथमिक वोल्टेज के समानुपातिक दुर्बल विद्युत/वोल्टेज सिग्नलों में उच्च-वोल्टेज सिग्नलों को परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार होता है; द्वितीयक रूपांतरण सर्किट दुर्बल सिग्नलों को मानक डिजिटल/एनालॉग सिग्नलों में आगे परिवर्तित करता है; सिग्नल प्रोसेसिंग यूनिट फिल्टरिंग, एम्प्लीफायिंग और कैलिब्रेटिंग जैसी संचालनों के माध्यम से मापन की परिशुद्धता और स्थिरता में सुधार करता है। EVTs विभिन्न रूपों में शामिल हो सकते हैं, जैसे एकल-चैनल/मल्टी-चैनल वोल्टेज मापन के लिए इलेक्ट्रॉनिक वोल्टेज ट्रांसफार्मर, एकल-चैनल/मल्टी-चैनल विद्युत धारा मापन के लिए इलेक्ट्रॉनिक विद्युत धारा ट्रांसफार्मर, या आकृति 1 में दिखाए गए ऐसे एकीकृत ट्रांसफार्मर जो एक ओर वोल्टेज, विद्युत धारा और संबंधित शक्ति को एक साथ मापता है।

1.3 इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संवेदनशीलता का विश्लेषण

EVTs इलेक्ट्रोमैग्नेटिक परिवेश में बाहरी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप, जैसे बिजली गिरने और स्विचिंग संचालन से उत्पन्न अस्थायी ओवरवोल्टेज, के लिए खुले होते हैं, जो मापन त्रुटियों में वृद्धि और डेटा की अस्थिरता जैसी समस्याएँ पैदा कर सकते हैं; इसके साथ ही, EVTs स्वयं द्वारा उत्पन्न उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक्स और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक विकिरण अन्य विद्युत उपकरणों को भी हस्तक्षेप कर सकते हैं। इसलिए, EVTs के डिजाइन के दौरान, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संवेदनशीलता के मुद्दों को पूरी तरह से ध्यान में रखना चाहिए, और दमन और सुरक्षा उपाय लिए जाने चाहिए।

EVTs के EMC प्रदर्शन परीक्षण, उनकी वास्तविक संचालन में स्थिरता और परिशुद्धता को सुनिश्चित करने का एक महत्वपूर्ण लिंक है। यह विरोधी-हस्तक्षेप क्षमता पर केंद्रित है और परीक्षण परिणामों की गंभीरता के आधार पर मूल्यांकन मानकों को श्रेणी A और श्रेणी B में विभाजित करता है:

2 इलेक्ट्रॉनिक वोल्टेज ट्रांसफार्मर की इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संगतता प्रदर्शन परीक्षणों का विश्लेषण
2.1 परीक्षण सामग्री और मूल्यांकन मानक

• श्रेणी A: यह आवश्यकता है कि जब EVTs इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप का सामना करते हैं, तो मापन परिशुद्धता विनिर्देश सीमाओं के भीतर रहती है, और आउटपुट वोल्टेज सिग्नल वास्तविक मूल्य के साथ संगत रहता है, पावर सिस्टम के मॉनिटोरिंग और नियंत्रण को प्रभावित नहीं करता।

• श्रेणी B: यह अनुमति देता है कि EVTs के मापन प्रदर्शन (संरक्षण से असंबंधित भाग) में एक अस्थायी गिरावट आ सकती है, लेकिन यह संरक्षण कार्यों के निष्पादन को प्रभावित नहीं कर सकती, और उपकरण को रीसेट/रीस्टार्ट करने की आवश्यकता नहीं होती; आउटपुट वोल्टेज को 500V के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि पावर सिस्टम को हस्तक्षेप न हो।

2.2 प्रसारित हस्तक्षेप परीक्षण

प्रसारित हस्तक्षेप तार और धातु के पाइप जैसे चालक पथों के माध्यम से प्रसारित होता है और यह EVTs को सामना करना पड़ने वाले मुख्य प्रकारों में से एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप है। इसमें दो प्रकार के परीक्षण शामिल हैं:

• विद्युतीय तीव्र ट्रांसीयंट/बर्स्ट परीक्षण: इंडक्टिव लोड, जैसे रिले और कंटैक्टरों को अलग करने पर उत्पन्न ट्रांसीयंट हस्तक्षेप (विस्तृत आवृत्ति स्पेक्ट्रम) का अनुकरण करता है। EVT पर एक तीव्र ट्रांसीयंट बर्स्ट लगाता है, आउटपुट वोल्टेज सिग्नल की स्थिरता और परिशुद्धता का निरीक्षण करता है, और विरोधी-हस्तक्षेप क्षमता का मूल्यांकन करता है।

• सर्ज (प्रभाव) इम्युनिटी परीक्षण: स्विचिंग और बिजली गिरने (बड़ी ऊर्जा और छोटी अवधि) से उत्पन्न ट्रांसीयंट ओवरवोल्टेज/ओवरकरंट का अनुकरण करता है। EVT पर एक निश्चित विस्तार का सर्ज वोल्टेज लगाता है ताकि उपकरण की सहनशीलता और प्रदर्शन स्थिरता का परीक्षण किया जा सके।

2.3 विकिरण हस्तक्षेप परीक्षण

यह विभिन्न इलेक्ट्रोमैग्नेटिक परिवेशों में हस्तक्षेप का अनुकरण करने के लिए चार प्रकार के परीक्षणों को शामिल करता है:

• पावर फ्रीक्वेंसी चुंबकीय क्षेत्र इम्युनिटी परीक्षण: EVT पर एक निश्चित तीव्रता का पावर फ्रीक्वेंसी चुंबकीय क्षेत्र लगाता है, आउटपुट वोल्टेज सिग्नल की स्थिरता और परिशुद्धता का निरीक्षण करता है, और पावर फ्रीक्वेंसी चुंबकीय क्षेत्र परिवेश में विरोधी-हस्तक्षेप क्षमता का मूल्यांकन करता है।

• दूषित दोलन चुंबकीय क्षेत्र इम्युनिटी परीक्षण: उच्च-वोल्टेज उपस्टेशन में बस स्विचिंग के दौरान उत्पन्न दूषित दोलन चुंबकीय क्षेत्र (तीव्र दूषित और उच्च आवृत्ति) का अनुकरण करता है। EVT पर संबंधित चुंबकीय क्षेत्र लगाता है ताकि मापन प्रदर्शन की स्थिरता का परीक्षण किया जा सके।

• पल्स चुंबकीय क्षेत्र इम्युनिटी परीक्षण: बिजली गिरने पर धातु के घटकों पर उत्पन्न पल्स चुंबकीय क्षेत्र (तीव्र उत्थान और उच्च शिखर मान) का अनुकरण करता है। EVT पर एक पल्स चुंबकीय क्षेत्र लगाता है ताकि उपकरण की इंसुलेशन प्रदर्शन और मापन परिशुद्धता का प्रभाव का परीक्षण किया जा सके।

• रेडियो फ्रीक्वेंसी विकिरण इलेक्ट्रोमैग्नेटिक क्षेत्र इम्युनिटी परीक्षण: औद्योगिक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्रोतों, रेडियो प्रसारण/मोबाइल कम्युनिकेशन बेस स्टेशनों आदि से उत्पन्न वंशज विकिरण का अनुकरण करता है। EVT पर एक निश्चित तीव्रता का रेडियो फ्रीक्वेंसी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक क्षेत्र लगाता है, आउटपुट सिग्नल की स्थिरता का निरीक्षण करता है, और विरोधी-हस्तक्षेप क्षमता का मूल्यांकन करता है।

3 इलेक्ट्रॉनिक वोल्टेज ट्रांसफार्मर की इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संगतता के डिजाइन सिद्धांत
3.1 सर्किट डिजाइन सिद्धांत

• फ्लोटिंग ग्राउंड डिजाइन: फ्लोटिंग ग्राउंड तकनीक का उपयोग करके सर्किट सिग्नल लाइनों को चासिस से अलग करें, चासिस पर हस्तक्षेप धाराओं और सिग्नल सर्किट के बीच की कप्लिंग को रोकें, शोर को कम करें, और सिग्नल की परिशुद्धता और स्थिरता में सुधार करें।

• उचित वायरिंग लेआउट: पावर सप्लाइ, ग्राउंड, और सिग्नल लाइनों के लेआउट को अनुकूलित करें। लाइनों के समानांतर वितरण को कम करें और लाइनों के बीच की कप्लिंग हस्तक्षेप को लेयर्ड वायरिंग और ऑर्थोगोनल वायरिंग जैसी विधियों के माध्यम से कम करें।

• फिल्टर कैपेसिटर डिजाइन: मॉड्यूल पावर सप्लाइ के इनपुट एंड पर फिल्टर कैपेसिटर को कॉन्फिगर करें। कैपेसिटर को चुनें बारे में क्षमता मान, वोल्टेज रिझिस्टेंस, और फ्रीक्वेंसी विशेषताओं के आधार पर, ताकि पावर सप्लाइ द्वारा पेश किए गए उच्च-आवृत्ति शोर और हस्तक्षेप को फिल्टर किया जा सके।

• निम्न-स्तरीय लॉजिक डिजाइन: निम्न-स्तरीय लॉजिक उपकरणों (जैसे 3.3V स्तरीय उपकरण) को प्राथमिकता दें, अनावश्यक उच्च लॉजिक स्तरों से बचें, सर्किट की शक्ति खपत और उच्च-आवृत्ति हस्तक्षेप को कम करें।

• राइज/फॉल टाइम नियंत्रण: सर्किट कार्य की अनुमति देने वाले सबसे धीमे राइज/फॉल टाइम को चुनें, अनावश्यक उच्च-आवृत्ति घटकों को दबाएं, सर्किट में उच्च-आवृत्ति शोर को कम करें, और सिग्नल की स्थिरता और परिशुद्धता में सुधार करें।

3.2 आंतरिक संरचना डिजाइन सिद्धांत

• पूर्ण रूप से बंद शील्डिंग संरचना: चासिस शेल को पूर्ण रूप से बंद शील्डिंग डिजाइन का उपयोग करें, ताकि प्रत्येक सतह का अच्छा संपर्क और ग्राउंडिंग हो, बाहरी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक क्षेत्र हस्तक्षेप को प्रभावी रूप से रोकें, और आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट की सुरक्षा करें।

• प्रकट वायरिंग को कम करें