Pesquisa sobre o princípio de funcionamento e aplicação do testador de imunidade a ondas oscilatórias amortecidas — um estudo de caso. LISUN DOW61000-18 Série

Sumário
Em sistemas de energia e ambientes eletromagnéticos industriais, interferências transitórias na forma de ondas oscilatórias amortecidas, geradas por operações de chaveamento de alta tensão e pulsos eletromagnéticos de alta altitude (HEMP), podem facilmente levar ao funcionamento anormal de equipamentos elétricos. Verificador da imunidade da onda oscilatória amortecida é um instrumento especial de teste EMC desenvolvido em conformidade com as normas GB/T 17626.18 e IEC/EN 61000-4-18. Sua tecnologia principal baseia-se na pré-carga de capacitores e em um circuito ressonante RLC para reproduzir formas de onda padrão. LISUN DOW61000-18 Este artigo, que tem como objeto de pesquisa o testador de imunidade a ondas oscilatórias amortecidas da série [nome da série], analisa seu princípio de funcionamento do circuito e mecanismo de geração de forma de onda, distingue cenários de teste de ondas oscilatórias amortecidas lentas e rápidas e detalha suas funções de teste e aplicações práticas, em conjunto com os parâmetros do equipamento. Fornece, assim, referências técnicas para testes de imunidade de equipamentos de energia e produtos de novas energias.

1. Introdução
Com a construção em larga escala de redes elétricas inteligentes, usinas de energia renovável e subestações de alta tensão, o ambiente eletromagnético dentro das redes elétricas tornou-se cada vez mais complexo. O acionamento de seccionadores e disjuntores de alta tensão, bem como a intrusão de pulsos eletromagnéticos de alta altitude (HEMP), geram ondas oscilatórias amortecidas e atenuadas periodicamente em barramentos e linhas de cabos. Essas interferências transitórias podem se propagar para equipamentos secundários ao longo das linhas de energia e cabos de sinal, causando mau funcionamento de relés, interrupção de comunicação, travamento de controladores e outras falhas.

Para avaliar quantitativamente a tolerância de equipamentos elétricos a tais interferências, autoridades nacionais e estrangeiras emitiram sucessivamente as normas GB/T 17626.18 e IEC/EN 61000-4-18, que especificam métodos de teste, parâmetros de forma de onda e níveis de teste para imunidade a ondas oscilatórias amortecidas.

Como instrumento principal para esses testes, o Testador de Imunidade a Ondas Oscilatórias Amortecidas pode reproduzir com precisão as formas de onda de interferência no local, em condições de laboratório. LISUN DOW61000-18 A série de testadores de imunidade a ondas oscilatórias amortecidas inclui dois modelos principais: o básico. DOW61000-18 (tipo lento) e DOW61000-18O tipo F (rápido) está em conformidade com os dois tipos de ondas oscilatórias amortecidas especificadas nas normas pertinentes. Amplamente utilizado para detecção de equipamentos primários de subestações, dispositivos de controle secundário e painéis de junção de novas energias, é um equipamento essencial para testes de EMC no setor elétrico.

2. Princípio de funcionamento básico do testador de imunidade a ondas oscilatórias amortecidas
A lógica principal de geração de formas de onda do Testador de Imunidade a Ondas Oscilatórias Amortecidas consiste em pré-carregamento de capacitor + descarga ressonante RLC + atenuação por amortecimento resistivo, o que gera perfeitamente formas de onda oscilatórias com envelope senoidal, com amplitude decrescente ciclo a ciclo, e corresponde totalmente às características reais de interferência em instalações de energia.

Durante a operação do equipamento, a unidade interna de carregamento de alta tensão pré-carrega o capacitor de armazenamento de energia, armazenando energia elétrica na forma de campo elétrico em seu interior. Quando a tensão de carregamento atinge o nível de teste definido, a chave de controle é acionada instantaneamente e o capacitor de armazenamento de energia libera energia para o circuito ressonante RLC composto por um indutor (L), um resistor (R) e um capacitor (C). Um circuito LC ideal pode produzir uma oscilação senoidal contínua de amplitude igual, enquanto um resistor de amortecimento fixo é conectado em série dentro do circuito deste testador. Devido ao consumo de energia no resistor, o valor de pico das formas de onda oscilatórias decai continuamente ciclo a ciclo, formando finalmente ondas oscilatórias senoidais amortecidas padrão.

Combinando as características de interferência em sistemas de energia no local, este princípio corresponde a duas condições de operação: ondas oscilatórias de baixa frequência com amortecimento lento, geradas por operações de chaveamento de seccionadores de subestações de alta tensão externas, e ondas oscilatórias de alta frequência com amortecimento rápido, causadas por operações de disjuntores e intrusão de HEMP (pulso eletromagnético de alta energia). Ao chavear os parâmetros do circuito e ajustar a tensão de carga e a impedância de saída, o Testador de Imunidade a Ondas Oscilatórias Amortecidas gera dois tipos de formas de onda separadamente. Com a Rede de Acoplamento/Desacoplamento (CDN) integrada, as ondas oscilatórias são injetadas nas portas de alimentação do Equipamento em Teste (EUT) por meio de acoplamento condutivo. Após a integração com módulos CDN específicos, também é possível realizar testes nas portas de sinal e controle para verificar de forma abrangente a capacidade de resistência a interferências transitórias do equipamento.

Em termos de indicadores de forma de onda, ambos os tipos de formas de onda seguem regras de atenuação unificadas: a tensão da crista da quinta onda é superior a 50% da tensão da crista da primeira onda, e a tensão da crista da décima onda é inferior a 50% da tensão da crista da primeira onda. Este indicador está rigorosamente alinhado com as normas nacionais e internacionais para garantir a validade dos resultados dos testes.

DOW61000-18

3. Parâmetros e Classificação de LISUN DOW61000-18 Testador de imunidade a ondas oscilatórias amortecidas em série
O LISUN DOW61000-18 A série contém modelos de Testadores de Imunidade a Ondas Oscilatórias Amortecidas lentas e rápidas, que diferem bastante em frequência de oscilação, tensão de saída, tempo de subida, impedância de saída e outros parâmetros principais. Eles são aplicáveis ​​a diferentes cenários de interferência e objetos de teste, respectivamente. Os parâmetros principais detalhados são mostrados na Tabela 1 abaixo.
Tabela 1 Parâmetros principais de LISUN DOW61000-18 Testador de imunidade a ondas oscilatórias amortecidas em série

3.1 Testador de Ondas Oscilatórias Amortecidas Lentas (DOW61000-18)
Este modelo foi projetado para interferências transitórias de baixa frequência induzidas por chaveamento de seccionadores e reflexão em barramentos de subestações. Suas frequências de oscilação são definidas em 100 kHz e 1 MHz, adequando-se às características de frequência de interferência de grandes subestações de alta tensão (barramentos de até 400 m) e subestações externas convencionais. Com impedância de saída de 200 Ω, suas taxas de repetição são definidas em 40 pulsos/s e 400 pulsos/s, parâmetros padrão que representam um compromisso entre o espaçamento dos contatos das chaves e a energia suportável dos equipamentos. É utilizado principalmente para testar transformadores de potência e equipamentos de subestações primárias, avaliando sua estabilidade operacional sob interferência oscilatória amortecida de baixa frequência.

3.2 Testador de Ondas Oscilatórias Amortecidas Rápidas (DOW61000-18F)
Este modelo simula interferências de alta frequência geradas pela comutação rápida de disjuntores e por pulsos eletromagnéticos de alta altitude (HEMP). Sua frequência de oscilação foi aumentada para 3 MHz, 10 MHz e 30 MHz, e o tempo de subida da tensão foi reduzido para 5 ns, resultando em uma resposta transiente mais rápida. A impedância de saída foi reduzida para 50 Ω e a corrente máxima de curto-circuito atingiu 80 A, fornecendo maior energia de interferência. É amplamente aplicado em dispositivos de proteção secundária de subestações de média e alta tensão, painéis de junção de usinas de energia renovável, equipamentos inteligentes de medição e controle e outros produtos eletrônicos de precisão, para verificar sua imunidade em ambientes com forte pulso eletromagnético de alta frequência.

Ambos os modelos são equipados com telas sensíveis ao toque de cristal líquido, níveis de teste padrão pré-instalados e suporte para ajuste de tensão em etapas. São fornecidos com certificados de calibração CNAS ISO17025 para atender aos requisitos de rastreabilidade metrológica de laboratório. Para testar linhas de comunicação e linhas de controle não blindadas, os usuários podem utilizar as redes de acoplamento e desacoplamento da série CDN61000-18S para expandir as funções de teste de acoplamento linha-terra e linha-linha.

4. Cenários de Aplicação e Procedimentos de Teste
4.1 Principais cenários de aplicação
O Testador de Imunidade a Ondas Oscilatórias Amortecidas atende a três grandes setores: redes elétricas, novas energias e automação industrial. No setor de energia, realiza inspeções de fábrica em equipamentos primários e secundários para subestações de alta e média tensão. No setor de novas energias, realiza testes de imunidade em painéis de junção de usinas fotovoltaicas e eólicas e em conversores de armazenamento de energia. No setor industrial, realiza testes de compatibilidade eletromagnética (EMC) em equipamentos de distribuição de energia e painéis de controle automático. Além disso, como instrumentos de teste essenciais para a certificação CE e a Certificação Compulsória da China (3C), são requisitos para produtos exportados para a UE e para o acesso ao mercado interno.

4.2 Procedimentos básicos de teste
• Seleção de Equipamentos: Selecione o modelo correspondente de acordo com o ambiente de serviço do Equipamento em Teste. Escolha o modelo lento para equipamentos de subestação primária e o modelo rápido para equipamentos de medição e controle secundários e equipamentos de novas energias.
• Conexão do circuito: Conecte o equipamento em teste à rede de acoplamento/desacoplamento integrada do instrumento; utilize módulos CDN externos dedicados para testes de linha de sinal.
• Configuração de parâmetros: Configure a frequência de oscilação, a tensão de saída, a taxa de repetição, a polaridade do pulso e outros parâmetros de acordo com as normas relevantes ou as especificações do produto.
• Teste de Carga: Inicie o instrumento para emitir ondas oscilatórias amortecidas, aplique interferência continuamente e observe o estado operacional do equipamento em teste.
• Avaliação do resultado: O resultado do teste é considerado qualificado se o equipamento funcionar normalmente, sem falhas, mau funcionamento ou degradação de desempenho sob interferência.

5. Conclusão
Baseando-se no princípio fundamental da pré-carga de capacitores e no circuito ressonante RLC, o Verificador da imunidade da onda oscilatória amortecida Reproduz com precisão formas de onda típicas de interferência transitória, incluindo operações de comutação de sistemas de energia e pulsos eletromagnéticos de alta altitude, tornando-se um instrumento de teste indispensável na área de compatibilidade eletromagnética. LISUN DOW61000-18 A série de testadores de imunidade a ondas oscilatórias amortecidas atende rigorosamente aos principais padrões nacionais e internacionais. Através da classificação em modelos lentos e rápidos, parâmetros ajustáveis ​​em abundância e configurações expansíveis, ela abrange as necessidades de teste de todos os tipos de equipamentos de energia.

Em um contexto de desenvolvimento contínuo de novos sistemas de energia, o ambiente eletromagnético das redes elétricas torna-se mais complexo, elevando os requisitos de desempenho de resistência a interferências transitórias dos equipamentos elétricos. A ampla aplicação do Testador de Imunidade a Ondas Oscilatórias Amortecidas permite o controle do desempenho de EMC (Compatibilidade Eletromagnética) de produtos desde a pesquisa e desenvolvimento até a produção e os testes, reduzindo efetivamente as taxas de falhas em campo e garantindo a operação segura e estável de redes elétricas, usinas de energia renovável e sistemas industriais. No futuro, com a atualização contínua das normas de compatibilidade eletromagnética, esses testadores continuarão a evoluir, oferecendo maior frequência, tensão de saída mais elevada e testes mais inteligentes.