Ar elektriskās sistēmas strauji attīstās, elektroniskie sprieguma transformatora (EVT) kā galvenie mērīšanas ierīces elektriskajās sistēmās, to stabilitāte un uzticamība ir būtiska drošai un stabila elektriskās sistēmas darbībai. Elektromagnētiskās savietojamības (EMC) veiktspēja, kā viens no galvenajiem EVT indikatoriem, tiek tieši saistīta ar ierīces spēju normāli strādāt sarežģītos elektromagnētiskos vides apstākļos un nemainīt citu ierīču darbību. Nolīdzinātas pētījumi un dizains par EVT EMC veiktspēju ir ļoti svarīgs, lai uzlabotu vispārējo stabilitāti un drošību elektriskajās sistēmās.
1 Elektronisko sprieguma transformatoru elektromagnētiskās savietojamības veiktspējas pārskats
1.1 Elektromagnētiskās savietojamības definīcija un prasības
Elektromagnētiskā savietojamība (EMC) nozīmē ierīces vai sistēmas spēju normāli strādāt bez iestāšanās celiņā konkrētā elektromagnētiskā vide un neizraisot nepieņemamu elektromagnētisko traucējumu citiem vides elementiem. EVT jāuztur stabila mērīšanas veiktspēja sarežģītos elektromagnētiskos apstākļos un tā nedrīkst izraisīt elektromagnētiskus traucējumus citām ierīcēm. Tāpēc EVT dizaina un ražošanas posmos jāņem vērā EMC veiktspēja un jāformulē atbilstošas aizsardzības pasākumi.
1.2 Elektronisko sprieguma transformatoru darbības princips
EVT izmanto elektromagnētiskās indukcijas principu un augstas precizitātes elektronisko mērīšanas tehnoloģiju, lai pārvērstu augsta sprieguma signālus elektriskajās sistēmās par zema sprieguma signāliem. Parasti tās sastāv no primārā sensora, sekundārā pārveidošanas šķēršķa un signāla apstrādes vienības. Primārā sensors ir atbildīgs par augsta sprieguma signālu pārveidošanu proporcionalās ar primāro spriegumu blakus strāvas/voltāžas signālos; sekundārā pārveidošanas šķēršķis turpmāk pārveido blakus signālus standarta digitālās/analogās signālos; signāla apstrādes vienība uzlabo mērījumu precizitāti un stabilitāti, veicot darbības, piemēram, filtrēšanu, pastiprināšanu un kalibrēšanu. EVT var ietvert dažādas formas, piemēram, vienkāršu/multi-kanālu sprieguma mērīšanai paredzētos elektroniskos sprieguma transformatorus, vienkāršu/multi-kanālu strāvas mērīšanai paredzētos elektroniskos strāvas transformatorus vai integrētus transformatorus, kas vienlaikus mēra vienkāršu spriegumu, strāvu un atbilstošo jaudu, kā tas redzams 1. diagrammā.
1.3 Elektromagnētiskās iestāšanās un elektromagnētiskās jūtīguma analīze
EVT ir aizsprostīgi pret ārējiem elektromagnētiskajiem traucējumiem, piemēram, salna triecieniem un īslaicīgiem pārspriegumiem, ko rada slēdzes operācijas, kas var izraisīt problēmas, piemēram, pieaugošas mērījumu kļūdas un nestabili datus; tajā pašā laikā augstfrekvences harmoniskie un elektromagnētiskie starojumi, ko pati EVT ģenerē, var arī traucēt citām elektriskām iekārtām. Tāpēc EVT dizainā jāņem pilnībā vērā elektromagnētiskās iestāšanās un elektromagnētiskās jūtīguma jautājumi, un jāpieņem samazināšanas un aizsardzības pasākumi.
EVT EMC veiktspējas tests ir būtisks posms, lai nodrošinātu to stabilitāti un precizitāti faktiskajā darbībā. Tas koncentrējas uz anti-traucējumu spēju un novērtējuma standartu klasifikāciju A un B klasēs, atkarībā no testa rezultātu smaguma:
2 Elektronisko sprieguma transformatoru elektromagnētiskās savietojamības veiktspējas testu analīze
2.1 Testa saturs un novērtējuma standarti
Klase A: Prasa, ka, kad EVT tiek izpostīts ar elektromagnētiskiem traucējumiem, mērījumu precizitāte paliek robežās, un izvades voltāžas signāls sakrīt ar faktisko vērtību, nesatricinot enerģijas sistēmas monitoringu un kontrolēšanu.
Klase B: Atļauj pagaidu samazinājumu EVT mērījumu veiktspējā (daļa, kas nav saistīta ar aizsardzību), bet tai nedrīkst ietekmēt aizsardzības funkciju izpildi, un ierīcei nav nepieciešama restartēšana; izvades voltāžai jātiek kontrolēta līmenī līdz 500V, lai izvairītos no enerģijas sistēmas traucēšanas.
2.2 Vadīto traucējumu testi
Vadītie traucējumi izplatās caur vadāmajām ceļiem, piemēram, drātām un metāla caurules, un ir viens no galvenajiem elektromagnētiskajiem traucējumiem, ar kuriem saskaras EVT. Tas ietver divus testu veidus:
Elektriskais ātrais tranzients/impulsu testa: Simulē tranzītivus traucējumus (ar plašu frekvences spektru), kad induktīvie slodzes, piemēram, relises un kontaktori, tiek atslēgti. Piemēro ātras impulsu rāvi EVT, novēro izvades voltāžas signāla stabilitāti un precizitāti, un novērtē anti-traucējumu spēju.
Impulsu (udara) imunitātes tests: Simulē īslaicīgus pārspriegumus/pārstrāvas, ko rada slēdzes operācijas un slnas triecieni (ar lielu enerģiju un īsu ilgumu). Piemēro noteiktu amplitūdas impulsa spriegumu EVT, lai testētu ierīces izturību un veiktspējas stabilitāti.
2.3 Starojumu traucējumu testi
Tā ietver četrus testus, lai simulētu dažādos elektromagnētiskos vides apstākļos radītos traucējumus:
Strāvas frekvences magnētiskā lauka imunitātes tests: Piemēro noteiktu intensitātes strāvas frekvences magnētisku lauku EVT, novēro izvades voltāžas signāla stabilitāti un precizitāti, un novērtē anti-traucējumu spēju strāvas frekvences magnētiskā laukā.
Apgalvojamais oscilatorisks magnētiskais lauks imunitātes tests: Simulē apgalvojamā oscilatoriskā magnētiskā lauka (ar ātru samazināšanos un augstu frekvenci), ko rada augstsprieguma piedziņas stacijas disjunktoru maiņa. Piemēro atbilstošo magnētisko lauku EVT, lai testētu mērījumu veiktspējas stabilitāti.
Impulsu magnētiskais lauks imunitātes tests: Simulē impulsu magnētiskā lauka (ar ātru pieaugumu un augstu virsotnes vērtību), ko rada metāla komponentu slnas triecieni. Piemēro impulsu magnētisko lauku EVT, lai pārbaudītu, vai ierīces izolācijas veiktspēja un mērījumu precizitāte ir ietekmētas.
Radiofrekvenču starojuma elektromagnētiskais lauks imunitātes tests: Simulē radiofrekvenču elektromagnētiskās avotos, radio braucienu/mobilās saziņas bāzēs radītos parazītiskos starojumus. Piemēro noteiktu intensitātes radiofrekvenču elektromagnētisku lauku EVT, novēro izvades signāla stabilitāti un novērtē anti-traucējumu spēju.
3 Elektronisko sprieguma transformatoru elektromagnētiskās savietojamības dizaina principi
3.1 Šķēršķa dizaina principi
Plutājoša zemes dizains: Ievieš plutājošu zemes tehnoloģiju, lai izolētu šķēršķa signāla līnijas no korpusa, bloķētu traucējumu strāves kopplēšanos no korpusa uz signāla šķēršķi, samazinātu troksni un uzlabotu signāla precizitāti un stabilitāti.
Racionāla leju izvietojums: Optimizē enerģijas avotu, zemes un signāla līniju izvietojumu. Samazina līniju paralēlo sadali un minimizē līniju starpību kopplēšanu, izmantojot metodes, piemēram, slāņu leju un ortogonālo leju.
Filtra kondensatora dizains: Konfigurē filtra kondensatorus moduļa enerģijas avota ieceļos. Izvēlas kondensatorus, balstoties uz faktoriem, piemēram, kapacitātes vērtība, sprieguma izturība un frekvences raksturojumi, lai filtrētu augstfrekvenču trokšņus un traucējumus, kas ievesti enerģijas avotā.
Zemas līmeņa loģikas dizains: Prioritāte tiek dota zemu līmeņa loģikas ierīcēm (piemēram, 3.3V līmeņa ierīcēm), lai izvairītos no nepieciešamām augstām loģikas vērtībām, samazinātu šķēršķa enerģijas patēriņu un augstfrekvenču traucējumu ģenerēšanu.
Augšanas/silināšanas laika kontrole: Izvēlas lēnāko augšanas/silināšanas laiku, ko ļauj šķēršķa funkcija, lai samazinātu nepieciešamos augstfrekvenčus komponentus, samazinātu augstfrekvenču trokšņus šķēršķī un uzlabotu signāla stabilitāti un precizitāti.
3.2 Iekšējā struktūras dizaina principi
Pilnīga aizlieguma struktūra: Korpusa apvalks izmanto pilnīgu aizlieguma dizainu, lai nodrošinātu labu katras virsmas kontaktu un zemi, efektīvi bloķētu ārējos elektromagnētiskos laukus un aizsargātu iekšējos elektroniskos šķēršķus.
Atklātā leju minimalizācija: Saīsina atklātā leju garumu korpusā, optimizējot izvietojumu un racionāli izvietojot komponentus, lai samazinātu elektromagnētiskos starojumus un kopplēšanu.
Leju grupēšana: Grupē lejas pēc signāla tipa (atdaliet digitālos un analogos signālus), un saglabājiet noteiktu attālumu, lai samazinātu leju starpību un uzlabotu signāla skaidrību un precizitāti.
Vadīgas klejas pielīmēšana: Izmanto vadīgas klejas, lai pielīmētu korpusa interfeisu, lai nodrošinātu elektrisku savienojumu un aizlieguma efektu, samazinātu kontaktresistenci un uzlabotu aizlieguma efektivitāti.
4 Strategijas, lai uzlabotu elektronisko sprieguma transformatoru elektromagnētisko savietojamības veiktspēju
4.1 Enerģijas avota portu anti-traucējumu dizains
Instalējiet enerģijas filtrus: Atlasiet atbilstošus enerģijas filtrus, balstoties uz EVT nominālās jaudas un darbības vides, un instalējiet tos tuvu enerģijas ieceļiem, lai filtrētu augstfrekvenčus trokšņus un īslaicīgus impulsus un nodrošinātu enerģijas tīrību.
Ieviest redundātu enerģijas avota dizainu: Konfigurējiet vairākus enerģijas moduļus. Ja viens modulis izdodas, pārējie moduļi ātri pārņem enerģijas sniegšanu, uzlabojot enerģijas avota uzticamību, anti-traucējumu spēju un vispārējo EVT stabilitāti.
Uzlabojiet enerģijas leju aizliegumu un zemi: Izmantojiet aizlieguma drātas, lai apglabātu enerģijas leju, lai samazinātu elektromagnētiskos starojumus un kopplēšanu; nodrošiniet labu leju, ievadot traucējumu strāves zemē, un izvairieties no EVT bojājumiem.
4.2 Signāla portu statiskās dezes aizsardzība
Instalējiet īslaicīgo traucējumu absorbcijas ierīces: Atlasiet atbilstošus īslaicīgo sprieguma samazināšanas diodus (TVS), varistorus un citus ierīces. Šīs ierīces var ātri absorbt enerģiju laikā statiskās dezes, kontrolējot spriegumu drošā robežā, un aizsargājot iekšējos elektroniskos komponentus.
Ieviest diferencēto signāla pārraides metodi: Sadala signālu pozitīvā un negatīvā kanālā, lai diferencēti pārraides. Izmantojiet kanālu starpību, lai izgūtu efektīvo informāciju, izturētu kopējo režīmu traucējumus, uzlabotu signāla pārraides kvalitāti un samazinātu statiskās dezes traucējumus.
4.3 Korpusa aizlieguma veiktspējas optimizācija
Atlasiet augstu permeabilitātes materiālus: Prioritāte tiek dota augsta magnetiskās permeabilitātes materiāliem, piemēram, dzelzs plāksnei, lai izgatavotu korpusu, uzlabojot magnētiskā lauka aizliegumu, absorbējot un izplatot magnētiskā lauka enerģiju, un samazinot traucējumus EVT iekšienē (metālu relatīvās magnetiskās permeabilitātes redzami Tabulā 1).
Optimizējiet korpusa struktūras dizainu: Ieviest pilnīgu aizlieguma struktūru, lai nodrošinātu labu kontaktu un zemi katram korpusa virsmei, un uzlabotu aizlieguma efektivitāti.
Uzlabojiet korpusa zemes apstrādi: Nodrošiniet uzticamu zemes savienojumu starp korpusu un zemi, ievadot traucējumu strāves zemē, un uzlabojiet aizlieguma efektivitāti.
5 Secinājums
Šajā dokumentā tiek veikta gausa pētījums par EVT EMC veiktspēju, ierosināti principi no šķēršķa dizaina un iekšējās struktūras dizaina aspektiem, un formulētas stratēģijas, piemēram, enerģijas avota portu anti-traucējumu dizains, signāla portu statiskās dezes aizsardzība un korpusa aizlieguma optimizācija. Mērķis ir uzlabot EVT anti-traucējumu spēju un stabilitāti sarežģītos elektromagnētiskos vides apstākļos, nodrošināt to precīzu un uzticamu sprieguma signālu mērīšanu enerģijas sistēmās un radīt stipru pamatu enerģijas sistēmu drošai un stabila darbībai.
