Surtos são um pesadelo para qualquer projetista de circuitos e um aspecto muito importante da eletrônica. Esses picos são frequentemente chamados de “impulsos”, que são altas tensões que duram um breve período de tempo e são normalmente medidos na faixa de kV. O raio é um exemplo de fenômeno natural que cria surtos. Os surtos são caracterizados por um tempo de queda de tensão alto ou baixo, seguido por um tempo de subida muito rápido.
É crucial avaliar a capacidade de nossos gadgets de resistir a surtos, pois esses surtos têm o potencial de danificar seriamente os equipamentos elétricos. Aqui, empregamos um gerador de picos para produzir picos de alta tensão ou corrente sob condições de teste cuidadosamente reguladas. Aprenderemos sobre o LISUN Gerador de surto operação e uso neste artigo.
Entrada teste de surto é um dos principais testes de imunidade a que são submetidos os equipamentos eletroeletrônicos. As limitações para este teste são estabelecidas pelos requisitos para o sistema final e o método de teste é IEC61000-4-5. O teste envolve basicamente a adição de picos de tensão no topo da entrada de tensão nominal do sistema.
Esses picos são uma boa representação das mudanças de voltagem causadas por coisas como acionamentos de motores pesados, relâmpagos nas proximidades, etc. Quando aplicadas a um sistema que não está equipado para lidar com elas, essas grandes variações de voltagem podem resultar em vários problemas. O teste garante que o produto acabado funcionará no nível exigido para o uso pretendido.
Em alguns aplicativos, pode ser apropriado que um sistema trave após um incidente de sobretensão, exigindo que o usuário reinicie manualmente o dispositivo. Isso não é permitido em outros sistemas de missão crítica. Durante todo o evento, o sistema deve funcionar sem falhas. Os critérios de desempenho são usados para avaliar como o sistema reagirá à implantação do surto.
Gerador de sobretensão SG61000-5
A classe de instalação chamada para o sistema final determina os níveis de teste que são aplicados durante o teste. A maioria das fontes de alimentação disponíveis comercialmente foram testadas independentemente para Classe de Instalação 3, que requer surtos de 1 kV entre a linha e o neutro e surtos de 2 kV entre a linha e o terra. Para responder à aplicação do surto, um sistema final deve funcionar em um determinado nível de acordo com os critérios de desempenho.
Eles recebem uma classificação simples A, B ou C. De acordo com o Critério de Desempenho A, o sistema permanece inalterado como resultado do teste. O sistema altera durante o teste, mas se recupera automaticamente após a ocorrência do surge, de acordo com o Critério de Desempenho B. Por fim, o Critério de Desempenho C exige que o usuário faça alguma intervenção pós-evento no sistema. Isso pode envolver fazer qualquer coisa, desde reiniciar o sistema até limpar um código de erro. A falha ocorreria se o surto causasse danos ao sistema.
É extremamente simples identificar se os critérios de desempenho de um produto final são A, B ou C. Determinar o desempenho crítico de uma fonte de alimentação testada isoladamente é um pouco mais complicado. IEC61000-4-5 descreve a geração do pico de tensão, quando ocorre, com que frequência ocorre e quanto tempo dura entre eles.
Mas cabe ao fabricante do dispositivo ou equipamento escolher o critério de desempenho (A, B ou C). O negócio de fornecimento de energia há muito conta com a prática de medir a saída usando uma bobina móvel padrão ou voltímetro digital, verificando a saída para ver se ela se desvia durante e após o teste, em combinação com as instalações de teste aprovadas.
Desde o início do padrão, essa abordagem é normal e, na grande maioria das circunstâncias, é suficiente para determinar o desempenho vital, demonstrando que a fonte de alimentação continuou funcionando sem interrupção na saída CC. Às vezes, ocorrem problemas quando o aparelho final é sensível a breves variações de tensão ou distúrbios de aterramento.
Essas breves perturbações podem surgir e passar despercebidas por um voltímetro normal devido à capacitância de entrada para saída da fonte de alimentação. Um osciloscópio deve ser usado para ver esses distúrbios, o que é difícil por si só porque as tensões de pico são grandes e têm energia suficiente para produzir distúrbios irradiados e distúrbios de solo que são vistos no osciloscópio.
Configurações de medição inadequadas levam a conclusões imprecisas sobre o desempenho da fonte, portanto, extremo cuidado deve ser usado ao conectar a ponta de prova do osciloscópio ao sistema e ao aterramento de medição para obter um resultado preciso.
Como nenhum outro teste pode detectar deficiências de isolamento entre espiras, os testes de surto são cruciais. Essas falhas, que são precursoras de falhas graves e desligamento do motor, começam em tensões superiores à tensão de trabalho do motor. Os testes de surto também são usados para identificar curtos e vários outros erros em bobinas e enrolamentos. Três ondas quase exatas de um motor trifásico.
A maioria das falhas de enrolamento, incluindo curto-circuito à terra, origina-se de isolamento espira-a-espira inadequado. Uma vez que a vulnerabilidade cria arcos curva a curva, um circuito elétrico fechado é produzido. A corrente começa a fluir através do loop como resultado da atividade do transformador. Um ponto de acesso é produzido quando esta corrente se dissipa como calor. O ponto de acesso causa curto-circuito nas voltas adicionais, o que produz mais calor. Os shorts sinuosos eventualmente atingem a terra.
Como os resultados de uma bobina ou fase são comparados aos de outra, os testes de surto também são chamados de testes de comparação de surto. Como as bobinas são feitas para serem comparáveis, os resultados do teste de surto devem ser aproximadamente iguais. Os operadores utilizam o teste de surto pulso a pulso quando as fases não são idênticas ou quando não há nada para comparar.
Pulsos de aumento rápido são enviados através da bobina ou do motor em sucessão. Com base nos padrões da indústria e nas melhores práticas, o operador determina a tensão dos pulsos de teste de surto. A tensão de teste está entre a tensão operacional máxima do motor e aproximadamente 3.5 vezes esse valor. A fórmula mais comum é 2E+1000V, onde E é a tensão eficaz de operação do motor.
Estas são formas de onda de teste de surto que são criadas durante os testes de surto.
Ao usar o canal do osciloscópio no testador, os pulsos de pico criam uma forma de onda desvanecida. Cada onda é contrastada com ondas de outras bobinas ou de diferentes fases do motor. A tela sensível ao toque exibe todas as formas de onda. Se as bobinas ou enrolamentos forem iguais, as ondas são quase idênticas. A onda terá uma frequência diferente das outras e parecerá separada se houver uma falha ou falha de isolamento.
Quando a tolerância para aprovação/reprovação é incerta, mas há variações naturais nas ondas de surto, o teste de surto pulso a pulso é usado. Este é o caso de muitos estatores concêntricos e certos motores construídos. Quando não há bobinas ou fases comparáveis, também é empregado.
Com a ajuda do teste de comparação de surtos, bobinas, enrolamentos, motores elétricos, geradores, alternadores e transformadores podem apresentar problemas de isolamento e curtos. Normalmente, estão envolvidas faltas espira-a-espira, bobina-a-bobina ou fase-fase. Para motores DC, o teste de comparação de surtos também revelou problemas com conexões internas incorretas, contagens de giro incorretas e muito mais.
A maioria das falhas de enrolamento são causadas por um mau isolamento espira a espira. Por ser o único teste que pode identificar um isolamento inadequado, o teste de comparação de surtos é crucial para a confiabilidade do motor e planos de manutenção. O teste de comparação de surge é uma técnica de controle de qualidade crucial para fabricantes de bobinas e motores e é especialmente eficaz quando usado em conjunto com medições de descarga parcial.
Qualquer tipo de bobina pode ser testada, incluindo os maiores motores elétricos e geradores, bem como pequenos sensores, antenas e bobinas de atuação em relés ou solenóides. Os operadores devem levar em consideração os padrões de tensão de teste porque o teste de surto é um teste dependente da carga.
O único teste que pode detectar um isolamento fraco entre espiras é um teste de surto. Isso é resultado de testes de surto usando tensões mais altas. O teste de baixa tensão não coloca o isolamento sob estresse, portanto, não há falhas dielétricas observadas. O único teste que pode detectar um isolamento fase-a-fase e bobina-a-bobina fraco é um teste de surto. Quando não for possível testar HIPOT cada bobina e fase individualmente contra as outras bobinas e fases, um teste HIPOT pode ser utilizado.
Por fim, um teste de surto é a única maneira de descobrir alguns problemas de conexão. Às vezes, mas somente quando a resistência é precisa, um teste de indutância é empregado.
O teste de comparação de surtos não prejudica nada. Na maioria das vezes, eles são executados em uma tensão maior que a tensão de pico de trabalho do motor, mas significativamente menor que a tensão de projeto do isolamento. Uma baixa quantidade de energia é conseqüentemente usada em um arco. Uma boa ilustração é o arco resultante da eletricidade estática de seu dedo até a maçaneta de uma porta. A tensão varia de 12 kV a 20 kV, mas como a energia é tão baixa, é seguro.
Desde que o número de pulsos utilizados no teste de comparação de surtos seja mantido no mínimo e o teste seja realizado quando testes de sobretensão são recomendados, um arco de baixa energia gerado por um teste de surto não prejudicará o isolamento em um enrolamento .
Utilizando geradores de tensão de surto, defeitos de alta e baixa resistência em linhas de energia podem ser pré-localizados, bem como identificados. O cabo defeituoso recebe alimentações intermitentes da energia armazenada dos capacitores de alta tensão. Um ruído acústico é produzido no local do defeito e um microfone de aterramento pode captá-lo.
Um gerador síncrono feito para operação de curta duração em situações de curto-circuito, normalmente para corrente trifásica.
Um gerador de turbina de dois polos com refrigeração a ar é normalmente usado como um gerador de surto. Esses geradores são usados para testar a capacidade de comutação, estabilidade térmica e estabilidade eletrodinâmica de equipamentos de alta tensão. O dispositivo de teste é conectado direta ou indiretamente ao gerador de pico por um transformador.
A gerador de sobretensão é resfriado por vários minutos após o breve circuito, que dura 0.06-0.15 segundos. As classificações de energia dos maiores geradores de surto variam de 3 a 7.5 gigavolt-ampères; a voltagem gerada normalmente varia de 6 a 20 kilovolts (kV). Motores elétricos assíncronos com rotores de fase que têm uma potência nominal de até 6 gigawatts e são excitados por geradores de pico de energia de uma fonte diferente. As pressões eletrodinâmicas significativas (tensões de surto) que as circunstâncias de curto-circuito colocam no enrolamento do estator são o que torna o projeto e a construção do gerador de surto desafiadores.
O teste de surto deve ser executado de forma adequada e com um intervalo de teste de 60 segundos, que deve ser verificado e verificado primeiro. Devido à duração de todo o teste, o padrão permite reduzir o tempo entre as aplicações de surto.
O período de 60s deve ser usado, deixando tempo suficiente para descarga entre surtos, se um sistema falhar no teste em intervalos reduzidos.
Quando uma única unidade é testada repetidamente, ela degrada componentes específicos do lado da fonte, que são estressados durante um teste de surto. Por exemplo, isso é verdade para MOVs. Testar repetidamente um sistema com a mesma fonte de alimentação pode eventualmente resultar em degradação do desempenho.
Um capacitor conectado através da fonte DC próximo ao ponto de conexão de carga frequentemente corrige o problema, oferecendo de forma muito eficiente uma baixa impedância no ponto de conexão crucial se o equipamento final for afetado por breves perturbações na fonte DC ou no plano de aterramento. Isso pode diminuir a gravidade de quaisquer interrupções observadas na tensão do sistema.
Uma ferrite no fio de aterramento com duas ou três voltas o mais próximo possível da entrada CA do sistema pode ser útil se o sistema tiver uma conexão de aterramento. Como resultado, a fonte não estará sob tanto estresse devido ao pico de tensão. Essa estratégia tem apresentado resultados positivos em aplicações delicadas. Finalmente, o roteamento do cabo de alimentação do sistema é uma causa frequente de problemas. É aconselhável manter os componentes eletrônicos sensíveis de baixa tensão bem longe do cabo de entrada CA e do cabeamento CC.
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