A análise do uso de equipamentos de teste de surto e testadores de tensão de surto

I. Equipamento de teste de surto Padrão
O padrão nacional para testador de voltagem é GB/T17626.5 (equivalente ao padrão internacional IEC61000-4-5).
A norma simula principalmente vários casos devido a descargas atmosféricas indiretas, como:
(1) relâmpagos em fios externos, resultando em uma grande corrente fluindo para os fios externos ou resistência de aterramento, gerando assim tensões de interferência;
(2) Relâmpagos indiretos (como relâmpagos entre camadas de nuvens ou dentro de camadas de nuvens) induzindo tensões e correntes em fios externos;
(3) relâmpagos perto de objetos, um forte campo elétrico e magnético estabelecido ao redor, induzindo tensões em fios externos;
(4) descargas atmosféricas próximas ao solo, introduzindo interferência devido à corrente de terra que passa pelo sistema público de aterramento.
Além de simular descargas atmosféricas, o padrão também simula interferências introduzidas por operações de comutação em casos como uma subestação, como:
(1) interferência devido à comutação do sistema de energia principal (como a comutação do banco de capacitores);
(2) interferência devido ao salto de pequenas chaves próximas ao equipamento;
(3) interferência devido à comutação de dispositivos tiristores de silício envolvendo circuitos ressonantes;
(4) várias falhas sistemáticas, como curto-circuito e falhas de arco entre as redes de aterramento ou sistemas de aterramento do equipamento.

Gerador de surto SG61000 5 

O padrão descreve dois geradores de formas de onda diferentes: um é a forma de onda induzida por relâmpagos na linha de energia; a outra é a forma de onda induzida na linha de comunicação. Ambas as linhas são fios aéreos, mas a impedância da linha é diferente: a forma de onda de surto induzida na linha de energia é mais estreita (50uS) e a borda de ataque é mais íngreme (1.2uS); enquanto a forma de onda de surto induzida na linha de comunicação é mais larga, mas a borda de ataque é mais lenta. A seguir, analisaremos principalmente o circuito com a forma de onda induzida por descargas atmosféricas na linha de energia e também apresentaremos uma breve introdução à tecnologia de proteção contra raios da linha de comunicação.

No projeto do Circuito de Supressão de Surto de Modo Comum para evitar surtos, assume-se que o modo comum e o modo diferencial são independentes um do outro. No entanto, essas duas partes não são realmente independentes, pois a indução de modo comum pode fornecer uma indutância de modo diferencial significativa. Esta indutância de modo diferencial pode ser simulada por uma indutância de modo diferencial separada. Para aproveitar a indutância do modo diferencial, no processo de projeto, o modo comum e o modo diferencial não devem ser feitos ao mesmo tempo, mas de acordo com uma determinada ordem. Em primeiro lugar, o ruído de modo comum deve ser medido e eliminado. Usando Rede de Rejeição de Modo Diferencial (DMRN), o componente de modo diferencial pode ser eliminado, de modo que o ruído de modo comum pode ser medido diretamente. Se o filtro de modo comum projetado for para fazer com que o ruído do modo diferencial não exceda a faixa permitida ao mesmo tempo, o ruído misto do modo comum e do modo diferencial deve ser medido. Como é sabido que o componente de modo comum está abaixo da tolerância de ruído, apenas o componente de modo diferencial excede o padrão, e a indutância de vazamento de modo diferencial do filtro de modo comum pode ser usada para atenuar. Para fontes de baixa potência, a indutância do modo diferencial da bobina de modo comum é suficiente para resolver o problema de radiação do modo diferencial, porque a impedância da fonte da radiação do modo diferencial é pequena, portanto, apenas uma pequena quantidade de indutância é eficaz. Para tensões de pico abaixo de 4000Vp, geralmente apenas circuitos LC precisam ser usados ​​para limitação de corrente e filtragem de suavização para reduzir o sinal de pulso para 2-3 vezes o nível médio do sinal de pulso. Como L1 e L2 têm fluxo de corrente de rede de 50 semanas, os indutores são fáceis de saturar, então L1 e L2 geralmente usam uma indutância de modo comum com indutância de vazamento muito alta.

Adicionar um indutor de modo comum é eliminar a interferência de modo comum na linha paralela (tanto de dois fios quanto de vários fios). Devido ao desequilíbrio da resistência no circuito, a interferência do modo comum é refletida no modo diferencial. É difícil filtrar usando métodos de filtragem de modo diferencial.

Onde exatamente a indutância de modo comum precisa ser usada? A interferência de modo comum geralmente é radiação eletromagnética ou acoplamento espacial. Neste caso, não importa se corrente alternada ou corrente contínua, se você tiver uma transmissão de linha longa, você precisa adicionar a indutância de modo comum para filtragem de modo comum. Por exemplo, muitos cabos USB adicionam um anel magnético. A entrada da fonte de alimentação do switch, a energia CA é transmitida de uma longa distância, então precisa adicionar. Geralmente, o lado DC não precisa ser transmitido de longa distância, então não precisa ser adicionado. Sem interferência de modo comum, adicioná-lo é um desperdício e não fornece ganho ao circuito.

O projeto de um filtro de potência geralmente pode ser considerado a partir do modo comum e do modo diferencial. A parte mais importante do filtro de modo comum é a bobina de modo comum. Em comparação com as bobinas de modo diferencial, a vantagem mais notável da bobina de modo comum é que seu valor de indutância é extremamente alto e o volume é pequeno. O importante a considerar ao projetar a bobina de modo comum é sua indutância de dispersão, ou seja, a indutância de modo diferencial. Normalmente, a maneira de calcular a indutância de vazamento é assumir que é 1% da indutância de modo comum. Na verdade, a indutância de fuga está entre 0.5% e 4% da indutância de modo comum. Ao projetar o estrangulador com melhor desempenho, o impacto desse erro não pode ser ignorado.

II. A importância da sensibilidade ao vazamento de Testador de tensão de surto
Como é formada a sensibilidade a vazamentos? Bem enrolada e enrolada em torno da bobina anular, mesmo sem o núcleo, toda a sua corrente magnética se concentra dentro do “núcleo” da bobina. No entanto, se a bobina anular não for enrolada por uma semana, ou não for enrolada firmemente, a corrente magnética vazará do núcleo. Este efeito é proporcional à distância relativa entre as voltas do fio e a permeabilidade magnética do núcleo do tubo espiral. A bobina de modo comum possui dois enrolamentos, que são projetados para fazer com que a corrente que flui através do núcleo da bobina conduza em direções opostas, de modo que o campo magnético seja 0. Se, por razões de segurança, a bobina no núcleo não for enrolada com duas linhas, haverá uma lacuna considerável entre os dois enrolamentos, o que naturalmente causa “vazamento” de corrente magnética, ou seja, o campo magnético não é realmente 0 nos pontos em questão. A sensibilidade de vazamento da bobina de modo comum é a indutância do modo diferencial. De fato, o fluxo magnético relacionado ao modo diferencial deve deixar o núcleo em algum ponto, ou seja, o fluxo magnético forma um circuito fechado fora do núcleo, não apenas limitado dentro do núcleo anular.

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