Uwalnianie furii natury: wykorzystanie mocy generatorów przepięć i uderzeń piorunów

I. Standard dla Generator przepięć Urządzeń Elektronicznych

Krajowa norma dotycząca sprzętu elektrycznego generator udarów to GB/T17626.5 (odpowiednik międzynarodowej normy IEC61000-4-5).

Generator udarowy SG61000 5

II. Normy dotyczące generatora przepięć piorunowych symulują głównie różne sytuacje spowodowane pośrednimi uderzeniami pioruna

(1) Kiedy piorun uderza w linię zewnętrzną, do linii zewnętrznej lub rezystancji uziemienia popłynie duża ilość prądu, co spowoduje napięcie zakłócające.
(2) Pośrednie uderzenia pioruna (takie jak piorun między chmurami lub w chmurach) indukują napięcie i prąd w linii zewnętrznej.
(3) Kiedy Błyskawica uderza w pobliżu obiektów tworzy się wokół niego silne pole elektromagnetyczne, które indukuje napięcie w linii zewnętrznej.
(4) Gdy piorun uderza w pobliżu ziemi, powstają zakłócenia, gdy prąd uziemienia przepływa przez publiczną instalację uziemiającą.

III. Oprócz symulowania uderzeń pioruna standard symuluje również zakłócenia wywołane działaniem przełączników w sytuacjach takich jak podstacje, w tym:

(1) zakłócenia napięcia generowane przez wyłącznik głównego układu zasilania (taki jak wyłącznik grupy kondensatorów);
(2)napięcie zakłócające spowodowane przeskoczeniem małego przełącznika w pobliżu urządzenia;
(3)urządzenia przełączające z dołączoną linią rezonansową;
(4)różne usterki systematyczne, takie jak zwarcie i wyładowanie łukowe;
W normie opisano dwa różne generatory przebiegów: jeden to przebieg indukowany przez piorun w linii energetycznej, a drugi to przebieg indukowany w linii komunikacyjnej. Obie te linie są ekranowane, ale impedancja linii jest różna: kształt fali indukowany przez piorun w linii energetycznej jest stosunkowo wąski (50uS), a krawędź narastająca jest ostrzejsza (1.2uS); podczas gdy przebieg indukowany na linii komunikacyjnej jest stosunkowo szeroki, ale krawędź natarcia jest gładsza. W naszej analizie obwodu skupiamy się głównie na kształcie fali indukowanej przez piorun w linii energetycznej i pokrótce przedstawiamy technologię ochrony odgromowej linii komunikacyjnej.

Przy projektowaniu obwodu tłumiącego przepięcia w trybie wspólnym zakłada się, że tryb wspólny i tryb różnicowy są od siebie niezależne. Jednakże te dwie części nie są tak naprawdę niezależne, ponieważ dławiki trybu wspólnego mogą zapewnić znaczną indukcyjność trybu różnicowego. Tę indukcyjność trybu różnicowego można symulować za pomocą oddzielnych indukcyjności trybu różnicowego.

Aby wykorzystać indukcyjność trybu różnicowego, w procesie projektowania nie należy projektować trybu wspólnego i trybu różnicowego jednocześnie, ale należy to zrobić w określonej kolejności. Po pierwsze, należy zmierzyć i odfiltrować szum sygnału wspólnego. Dzięki sieci odrzucania trybu różnicowego (DMRN) można wyeliminować składnik trybu różnicowego, dzięki czemu można bezpośrednio zmierzyć szum sygnału wspólnego. Jeżeli zaprojektowany filtr sygnału wspólnego ma zapewniać, aby szum sygnału różnicowego nie przekraczał jednocześnie dopuszczalnego zakresu, wówczas należy mierzyć zarówno szum sygnału wspólnego, jak i szum różnicowy. Ponieważ wiadomo, że składowa trybu wspólnego znajduje się poniżej granicy tolerancji szumu, tylko składowa trybu różnicowego przekracza tę granicę, co może być tłumione przez indukcyjność rozproszenia trybu różnicowego filtra trybu wspólnego. W przypadku systemów zasilania małej mocy indukcyjność trybu różnicowego dławika trybu wspólnego jest wystarczająca do rozwiązania problemu promieniowania w trybie różnicowym, ponieważ impedancja źródła promieniowania w trybie różnicowym jest mała, więc skuteczna jest tylko bardzo mała indukcyjność.

W przypadku napięć udarowych poniżej 4000 Vp do ograniczania i wygładzania filtrowania używany jest zazwyczaj tylko obwód LC, a sygnał impulsowy jest w miarę możliwości redukowany do 2-3 razy średniego poziomu sygnału impulsowego. Ponieważ przez L50 i L1 przepływa prąd zasilający o częstotliwości 2 Hz, indukcyjność łatwo ulega nasyceniu, dlatego dla L1 i L2 zwykle stosuje się indukcyjność w trybie wspólnym z dużą indukcyjnością rozproszenia.

Jest stosowany w przypadku prądu przemiennego i stałego i często można go spotkać w filtrze EMI zasilacza, zasilaczu przełączającym, ale rzadko po stronie prądu stałego, co można zobaczyć w elektronice samochodowej. Dodano indukcyjność trybu wspólnego, aby wyeliminować zakłócenia trybu wspólnego na liniach równoległych (dwie linie lub więcej). Ze względu na brak równowagi impedancji w obwodzie, zakłócenia w trybie wspólnym ostatecznie odbijają się na trybie różnicowym. Trudno jest odfiltrować metodą filtrowania w trybie różnicowym.

IV. Gdzie należy zastosować cewkę wspólnego trybu?

Lightning generator udarów Zakłócenia w trybie wspólnym to zwykle promieniowanie elektromagnetyczne, sprzężona przestrzeń, a następnie AC lub DC, masz transmisję na duże odległości, obejmuje to filtrowanie trybu wspólnego w celu dodania indukcyjności trybu wspólnego. Na przykład wiele linii USB dodaje pierścienie na linii. Wejście zasilania przełącznika, moc prądu przemiennego jest przesyłana na duże odległości i należy ją dodać. Zwykle strony prądu stałego nie wymagają transmisji na duże odległości i nie trzeba ich dodawać. Bez zakłóceń w trybie wspólnym dodanie ich jest marnotrawstwem i nie przynosi korzyści w obwodzie. Konstrukcję filtra mocy zwykle można rozpatrywać w trybie wspólnym i trybie różnicowym. Najważniejszą częścią filtra trybu wspólnego jest cewka dławika trybu wspólnego. W porównaniu z cewką dławika trybu różnicowego znaczącą zaletą cewki dławika trybu wspólnego jest to, że jej wartość indukcyjności jest bardzo wysoka, a jej objętość jest niewielka. Ważnym problemem, który należy uwzględnić przy projektowaniu cewki dławika sygnału wspólnego, jest jej indukcyjność rozproszenia, tj. indukcyjność trybu różnicowego. Ogólnie rzecz biorąc, sposób obliczenia indukcyjności rozproszenia polega na założeniu, że wynosi ona 1% indukcyjności trybu wspólnego. W rzeczywistości indukcyjność rozproszenia wynosi od 0.5% do 4% indukcyjności trybu wspólnego. Projektując cewkę dławika o optymalnych parametrach, nie można pominąć wpływu tego błędu.