Güç sistemlerinin hızlı gelişimiyle birlikte, elektronik gerilim transformatörleri (EVT'ler) güç sistemlerindeki ana ölçüm cihazları olarak, performans istikrarı ve güvenilirliği güç sistemlerinin güvenli ve istikrarlı çalışması için kritik öneme sahiptir. Elektromanyetik uyumluluk (EMC) performansı, EVT'lerin çekirdek göstergelerinden biri olup, cihazın karmaşık elektromanyetik ortamlarda normal çalışabilme yeteneğiyle ve diğer cihazlara elektromanyetik interferans yaratıp yaratmayacağı doğrudan ilişkilidir. EVT'lerin EMC performansına yönelik kapsamlı araştırma ve tasarım, güç sistemlerinin genel istikrarını ve güvenliğini artırmak açısından büyük önem taşımaktadır.
1 Elektronik Gerilim Transformatörlerinin Elektromanyetik Uyumluluk Performansına Genel Bakış
1.1 Elektromanyetik Uyumluluğun Tanımı ve Gereklilikleri
Elektromanyetik uyumluluk (EMC), bir cihazın veya sistemin belirli bir elektromanyetik ortamda interferans olmadan normal çalışabilmesi ve ortamdaki diğer şeylerin dayanılmaz derecede elektromanyetik rahatsızlığa neden olmamasıdır. EVT'ler, karmaşık elektromanyetik ortamlarda istikrarlı ölçüm performansını korumalı ve diğer cihazlara elektromanyetik interferans yaratmamalıdır. Bu nedenle, EVT'lerin tasarım ve üretim aşamalarında EMC performansı göz önünde bulundurulmalı ve buna karşılık gelen güvenlik önlemleri oluşturulmalıdır.
1.2 Elektronik Gerilim Transformatörlerinin Çalışma Prensibi
EVT'ler, elektromanyetik indüksiyon prensibini ve yüksek hassasiyetli elektronik ölçüm teknolojisini kullanarak güç sistemlerindeki yüksek gerilim sinyallerini düşük gerilim sinyallere dönüştürür. Genellikle birincil sensör, ikincil dönüşüm devresi ve sinyal işleme biriminden oluşurlar. Birincil sensör, birincil gerilime orantılı zayıf akım/gerilim sinyallerine yüksek gerilim sinyallerini dönüştürmekten sorumludur; ikincil dönüşüm devresi, zayıf sinyalleri standart dijital/analog sinyallere daha da dönüştürür; sinyal işleme birimi, filtreleme, amplifikasyon ve kalibrasyon gibi işlemler aracılığıyla ölçümün doğruluğunu ve istikrarlığını artırır. EVT'ler, tek kanal/çok kanal gerilim ölçümü için elektronik gerilim transformatörleri, tek kanal/çok kanal akım ölçümü için elektronik akım transformatörleri veya Şekil 1'de gösterildiği gibi tek yönlü gerilim, akım ve buna karşılık gelen gücün eş zamanlı ölçümünü yapan entegre transformatörler dahil çeşitli formları kapsayabilir.
1.3 Elektromanyetik Rahatsızlık ve Elektromanyetik Hassasiyet Analizi
EVT'ler, elektromanyetik ortamda dış elektromanyetik rahatsızlıklara karşı savunmasızdır, örneğin yıldırım vuruşları ve anahtar operasyonlarından kaynaklanan geçici aşırı gerilimler, ölçüm hatalarının artmasına ve verilerin istikrarsızlaşmasına neden olabilir; aynı zamanda, EVT'lerin kendileri tarafından üretilen yüksek frekans harmonikleri ve elektromanyetik radyasyonlar diğer elektrik ekipmanlarına da interfere edebilir. Bu nedenle, EVT'lerin tasarımı sırasında elektromanyetik rahatsızlık ve elektromanyetik hassasiyet konuları tam olarak dikkate alınmalı ve bastırma ve koruma önlemleri alınmalıdır.
EVT'lerin EMC performans testi, gerçek işletimde istikrarlı ve doğru çalışmasını sağlamak için kilit bir adımdır. Anti-interferans yeteneğine odaklanır ve test sonuçlarının şiddetine göre değerlendirme standartlarını Sınıf A ve Sınıf B'ye ayırır:
2 Elektronik Gerilim Transformatörlerinin Elektromanyetik Uyumluluk Performans Testlerinin Analizi
2.1 Test İçeriği ve Değerlendirme Standartları
Sınıf A: EVT'lerin elektromanyetik rahatsızlıklar altına girdiğinde ölçüm doğruluğunun spesifikasyon sınırları içinde kalması ve çıkış gerilim sinyalinin gerçek değere uygun olması, güç sisteminin izlenmesini ve kontrolünü etkilememesi gerekmektedir.
Sınıf B: EVT'lerin ölçüm performansındaki (koruma ile ilgisi olmayan kısmında) geçici düşüşüne izin verilir, ancak bu durum koruma fonksiyonlarının yürütülmesini etkilememeli ve ekipman yeniden başlatılmadan/yeniden ayarlanmadan işlem görmelidir; çıkış geriliminin güç sistemiyle interferans yaratmaması için 500V'yi aşmamalıdır.
2.2 Yolcu Interferans Testleri
Yolcu interferans, kablolar ve metal borular gibi iletim yolları aracılığıyla yayılır ve EVT'lerin karşılaştığı ana elektromanyetik rahatsızlık türlerinden biridir. İki tür test içerir:
Elektriksel Hızlı Geçici/Burst Testi: Röle ve kontaktörler gibi endüktif yüklerin bağlantısının kesildiğinde oluşan geçici rahatsızlığı (geniş bir frekans spektrumu ile) simüle eder. Hızlı geçici burst uygulanarak EVT'nin çıkış gerilim sinyali istikrarı ve doğruluğu gözlemlenir, anti-interferans yeteneği değerlendirilir.
Darbe (Dalgıç) Dayanıklılık Testi: Anahtar operasyonları ve yıldırım vuruşlarından kaynaklanan geçici aşırı gerilimler/aşırı akımları (büyük enerji ve kısa süreli) simüle eder. Belirli bir amplitüdeye sahip bir darbe gerilimi EVT'ye uygulanarak ekipmanın dayanıklılık ve performans istikrarı test edilir.
2.3 Yayılı Interferans Testleri
Farklı elektromanyetik ortamlardaki interferansları simüle etmek için dört tür test içerir:
Açık Frekans Manyetik Alan Dayanıklılık Testi: Belirli bir yoğunluğa sahip açık frekans manyetik alanı EVT'ye uygulanır, çıkış gerilim sinyali istikrarı ve doğruluğu gözlemlenir, açık frekans manyetik alan ortamındaki anti-interferans yeteneği değerlendirilir.
Sönümlü Dalgalı Manyetik Alan Dayanıklılık Testi: Yüksek voltajlı bir alt merkezdeki ayrıcıların otobüsü değiştirirken oluşturduğu sönümlü dalgalı manyetik alan (hızlı sönme ve yüksek frekanslı) simüle edilir. İlgili manyetik alan EVT'ye uygulanarak ölçüm performansının istikrarı test edilir.
Puls Manyetik Alan Dayanıklılık Testi: Yıldırım vuruşlarından kaynaklanan metalle bileşenler üzerinde oluşan puls manyetik alan (hızlı yükseliş ve yüksek tepe değeri) simüle edilir. Puls manyetik alan EVT'ye uygulanarak ekipmanın yalıtım performansı ve ölçüm doğruluğunun etkilendiğini doğrulanır.
Radyo Frekanslı Yayılı Elektromanyetik Alan Dayanıklılık Testi: Endüstriyel elektromanyetik kaynaklardan, radyo yayınlarından/mobil iletişim baz istasyonlarından kaynaklanan parazit radyasyonu simüle edilir. Belirli bir yoğunluğa sahip radyo frekanslı elektromanyetik alan EVT'ye uygulanır, çıkış sinyali istikrarı gözlemlenir, anti-interferans yeteneği değerlendirilir.
3 Elektronik Gerilim Transformatörlerinin Elektromanyetik Uyumluluğu İçin Tasarım İlkeleri
3.1 Devre Tasarım İlkeleri
Kayma Toprak Tasarımı: Kayma toprak teknolojisi kullanılarak devre sinyal hatları şasisden yalıtılmış, şasis üzerindeki interferans akımlarının sinyal devresine kopup etkisini azaltılır, gürültü azaltılarak sinyal doğruluğu ve istikrarı artırılır.
Mantıklı Kablolama Düzeni: Güç, toprak ve sinyal hatlarının düzenlemesi optimize edilir. Hatların paralel dağılımı azaltılır, katmanlı kablolama ve dik açılı kablolama gibi yöntemlerle hatlar arasındaki kupon interferansı en aza indirilir.
Filtre Kondansatör Tasarımı: Modül güç girişi başlangıcına filtrelere kondansatörler yerleştirilir. Kapasite değeri, voltaj direnci ve frekans özellikleri gibi faktörlere dayanarak seçilen kondansatörler, güç kaynağından gelen yüksek frekanslı gürültü ve interferansı filtreler.
Düşük Seviye Mantık Tasarımı: Düşük seviye mantık cihazlarına (örneğin 3.3V seviyesi cihazlarına) öncelik verilir, gereksiz yüksek mantık seviyeleri önlenerek devre enerji tüketimi ve yüksek frekanslı interferansın oluşumu azaltılır.
Yükselme/Düşüş Süresi Kontrolü: Devre işlevine izin verilen en yavaş yükseltme/düşüş süresi seçilir, gereksiz yüksek frekanslı bileşenler bastırılır, devredeki yüksek frekanslı gürültü azaltılarak sinyal istikrarı ve doğruluğu artırılır.
3.2 İç Yapı Tasarım İlkeleri
Tamamen Kapalı Ekranlama Yapısı: Şasi kabuğu tamamen kapalı ekranlama tasarımı kullanılarak her yüzeyin iyi temas ve toprağa bağlanması sağlanır, dış elektromanyetik alan interferansını etkili bir şekilde engeller, iç elektronik devreleri korur.
Göz前面的回复似乎被截断了。让我继续完成翻译：
< li>Şasinin içindeki açık kablo uzunluklarını minimize etmek: Şasi düzenlemesini optimize ederek ve bileşenleri uygun bir şekilde düzenleyerek, elektromanyetik radyasyonu ve kupon interferansını azaltır.
Kablonun grup halinde toplandırılması: Sinyal tiplerine (dijital sinyaller ve analog sinyaller ayrı ayrı) göre kablo grupları oluşturulur, ve birbirine belirli bir mesafe bırakılır, böylece kablo arasında birbirine olan etki azaltılır, sinyal netliği ve doğruluğu artırılır.
İletken yapıştırıcı kullanımı: Şasi arayüzünde iletken yapıştırıcı kullanılarak elektriksel bağlantı ve ekranlama etkisi sağlar, temas direnci azaltılır, ekranlama verimliliği artırılır.
4 Elektronik Gerilim Transformatörlerinin Elektromanyetik Uyumluluk Performansını Artırmak için Stratejiler
4.1 Güç Bağlantı Noktası için Anti-Interferans Tasarımı
Güç Filtreleri Kurulumu: EVT'nin nominal gücü ve çalışma ortamına bağlı olarak uygun güç filtreleri seçilir ve güç girişine yakın kurulur, yüksek frekanslı gürültü ve geçici darbeleri filtreler, güç temizliğini sağlar.
Yedekli Güç Tasarımı: Birden fazla güç modülü yapılandırılır. Tek bir modül başarısız olduğunda, kalan modüller hızlıca güç sağlayarak, EVT'nin güç sağlamlığını, anti-interferans yeteneğini ve genel istikrarını artırır.
Güç Hatlarının Ekranlaması ve Toprağa Bağlanması: Güç hatları ekranlı kablolarla sarılır, elektromanyetik radyasyonu ve kupon interferansını azaltır; hatların iyi toprağa bağlanması sağlanır, interferans akımlarını toprağa yönlendirir, EVT'yi zarar görmesinden korur.
4.2 Sinyal Bağlantı Noktası için Elektrostatik Serbestleşme Koruması
Geçici Rahatsızlık Emicen Cihazlar Kurulumu: Uygun geçici voltaj baskı diodları (TVS), varistörler ve benzeri cihazlar seçilir. Bu cihazlar, elektrostatik serbestleşme sırasında hızla enerji emer, voltajı güvenli bir seviyede tutar ve iç elektronik bileşenleri korur.
Diferansiyel Sinyal Aktarım Yöntemi: Sinyal pozitif ve negatif kanallara bölünerek diferansiyel aktarım yapılır. Kanallar arasındaki sinyal farkı kullanılarak etkili bilgi çıkarılır, ortak mod interferansına karşı direnç gösterir, sinyal aktarım kalitesini artırır, elektrostatik serbestleşmenin interferansını azaltır.
4.3 Şasi Ekranlama Performansının Optimizasyonu
Yüksek Manyetik Nefret Edici Malzemelerin Seçimi: Demir plakalar gibi yüksek manyetik nefsiz malzemeler şasi yapımında önceliklidir, manyetik alan ekranlama yeteneğini artırır, manyetik alan enerjisini emer ve dağıtır, EVT'nin içine interferansı azaltır (metallerin göreceli manyetik nefsizliği Tablo 1'de gösterilmiştir).
Şasi Yapı Tasarımının Optimizasyonu: Tamamen kapalı ekranlama yapısı kullanılarak, şasinin her yüzeyinin iyi temas ve toprağa bağlanması sağlanır, ekranlama etkisi artırılır.
Şasi Topraklama İşlemenin Güçlendirilmesi: Şasi ve toprak arasındaki güvenilir bir topraklama bağlantısı sağlanır, interferans akımlarını toprağa yönlendirir, ekranlama verimliliğini artırır.
5 Sonuç
Bu makale, EVT'lerin EMC performansı üzerine derinlemesine bir araştırma yapmaktadır, devre tasarımı ve iç yapı tasarımı açısından ilkeler öneriyor, güç bağlantı noktaları için anti-interferans tasarımı, sinyal bağlantı noktaları için elektrostatik koruma, şasi ekranlama optimizasyonu gibi stratejiler geliştiriyor. Amac, karmaşık elektromanyetik ortamlarda EVT'lerin anti-interferans yeteneğini ve istikrarını artırmak, güç sistemlerinde gerilim sinyallerinin doğru ve güvenilir ölçümünü sağlamak ve güç sistemlerinin güvenli ve istikrarlı çalışmasını sağlamaya dayanak oluşturmaktır.
