مسائل سازگاری الکترومغناطیسی ترانسفورماتورها و راه حل های آنها
با پیشرفت برق و اطلاع رسانی ، ترانسفورماتورها به سیستم های قدرت و نگرانی های سازگاری الکترومغناطیسی در حال رشد الکترونیک (EMC) در حال رشد هستند. EMC به این معنی است که یک دستگاه به طور پیوسته در محیط های الکترومغناطیسی کثیف کار می کند بدون اینکه دیگران را به هم بزند. ترانسفورماتورها غالباً به دو مسئله می پردازند: مختل شدن توسط سیگنال های بیرونی یا ارسال سیگنالهایی که دیگران را مختل می کند. درک این مشکلات و رفع آنها مسائل-سیستم های برق را پایدار و الکترونیک قابل اعتماد نگه می دارد.
ⅰ مسائل کلیدی EMC در ترانسفورماتورها
1. تداخل انجام شده: "Disturber نامرئی"
تداخل انجام شده متداول است. هنگامی که یک ترانسفورماتور اجرا می شود ، تغییرات الکترومغناطیسی داخلی سیگنال های تداخل را ایجاد می کند که از طریق سیم به سایر دنده ها حرکت می کنند. ترانسفورماتورهای حالت سوئیچ را بگیرید: ترانزیستورهای سوئیچینگ سریع سنبله های ولتاژ با فرکانس بالا را ایجاد می کنند. اینها از طریق خازن های سیم پیچ کوچک (چند پیکفاراد) به مدار ثانویه می روند و باعث ایجاد سر و صدای حالت مشترک می شوند.
یک خط کارخانه این طرح پیچ و تاب را در ترانسفورماتورهای خود داشت که 1-5 مگاهرتز تداخل 12db را بیش از حد محدود می کرد. سیستم PLC باعث افزایش چشمگیر و تانک تولید شد. این تداخل از طریق خطوط برق گسترش می یابد و با کل سیستم توزیع به هم می پیوندد.
2. تداخل تابشی: "سر و صدای الکترومغناطیسی"
تداخل تابشی از ترانسفورماتورهای زمینه های متناوب ناشی می شود. سیم پیچ های طراحی شده ضعیف اجازه می دهد تا انرژی مغناطیسی به عنوان امواج نشت کند. ترانسفورماتور UPS یک مرکز داده ، با محافظ ضعیف ، دارای تشعشع 30-1000 مگاهرتز 8dB نسبت به استانداردهای CISPR22 بود. چرخ دنده های بی سیم در نزدیکی سیگنال های کاملاً از دست داد.
با رونق 5G و IoT ، این زمینه ها با تجهیزات دقیق و سیستم های ارتباطی که به سیگنال های تمیز نیاز دارند ، مشکل ساز تر هستند.
3. تداخل هارمونیک: شکل موج "Distorters"
ترانسفورماتور را به بارهای غیر خطی مانند یکسو کننده یا درایوها بکشید و شکل موج فعلی شکل هارمونیک پیچیده می شود. ترانسفورماتور کوره قوس یک فلزی دارای 28 ٪ اعوجاج هارمونیک کل (THD) بود و فاکتور قدرت شبکه را به 0.72 کشید. این هزینه سالانه در قبض های برق هزینه دارد.
Harmonics همچنین باعث می شود ترانسفورماتورها داغ تر شوند ، باعث افزایش تلفات هسته و سیم پیچ شوند. از همه بدتر ، آنها می توانند سیستم های رله را به سمت سوءاستفاده و خطر ایمنی سیستم قدرت فریب دهند.
ⅱ رفع مشکلات EMC ترانسفورماتور
1. طراحی بهتر: تداخل را در ابتدا برش دهید
طراحی خوب مهم است. برای سیم پیچ ها ، لایه های اولیه و ثانویه "روش ساندویچ" آنها را زوج می کند و نشت و ظرفیت را بریده می کند. این باعث کاهش تداخل می شود. چرخش های سیم پیچ سمت راست و اندازه سیم را نیز انتخاب کنید.
هسته ها را با استفاده انتخاب کنید: Ferrite برای ترانسفورماتورهای با فرکانس بالا کار می کند. فولاد سیلیکون برای فرکانس های کم و با قدرت بالا. یک سپر فویل مس یا آلومینیومی را بین سیم پیچ ها ، به خوبی زمینی ، اضافه کنید تا تداخل را مسدود کنید.
2. فیلتر: مسیر نویز را مسدود کنید
فیلترها به توقف تداخل کمک می کنند. آنها را در ورودی ها و خروجی های ترانسفورماتور قرار دهید. برای سر و صدای حالت مشترک ، از سلف های حالت مشترک و y-capacitors استفاده کنید-سلف آن را مسدود می کند ، خازن آن را به زمین می اندازد.
برای سر و صدای دیفرانسیل ، از سلف های دیفرانسیل و سرمایه داران X استفاده کنید. یک شرکت مخابراتی از سدهای هسته نانوکریستالی در ترانسفورماتورهای ایستگاه پایه-سه بار امپدانس در 100kHz در مقابل فریت استفاده کرد. تداخل با فرکانس بالا کاهش یافت و پاس های محصول از 67 ٪ به 99 ٪ افزایش یافت.
3. زمینی و محافظ: حاوی سر و صدا
زمین خوب بسیار مهم است. هسته و سپرها برای تداخل تخلیه به زمین های جامد (زیر 4Ω) نیاز دارند. در صورت لزوم از زمین چند نقطه یا ترکیبی استفاده کنید.
محافظت از برش تابش. محفظه های فلزی در اطراف ترانسفورماتورها ، خوب ، زمینه های بلوک. در جاهایی مانند بیمارستان ها ، محافظ مضاعف کارگران ترانسفورماتورهای بهتر از ظروف دستی با تجهیزات پزشکی حساس کار می کنند.
4. چیدمان و سیم کشی هوشمند: کمتر گفتگوی
ترانسفورماتورها را به دور از دنده حساس قرار دهید. در تابلوهای مدار ، آنها را از سایر قسمت ها دور نگه دارید. در تنظیمات برق ، از خطوط ارتباطی و تجهیزات کم ولتاژ خودداری کنید.
سیم های مسیر برای جلوگیری از تراز کردن با زمینه های ترانسفورماتور. برای سیگنال های با فرکانس بالا از کابل های محافظ یا دیفرانسیل استفاده کنید و آنها را تابش کوتاه و گفتگوی متقابل نگه دارید.
ⅲ رفع دنیای واقعی
1. خط خط کارخانه
یک خط کارخانه دارای اشکال کنترل از تداخل ترانسفورماتور بود و کارآیی را از بین می برد. آنها سیم پیچ ها را با روش ساندویچ ، فیلترها اضافه کردند و محافظ/زمینی را به دست آوردند. این سیستم تثبیت شده و تولید به عقب بازگردد.
2. ایستگاه پایه را برطرف کنید
یک ترانسفورماتور در نزدیکی یک برج سلولی که با راش سیگنال ها بهم ریخته بود خیلی زیاد بود. Techs به سپرهای سیم پیچ زمینی ، یک پوشش فلزی و زمین ثابت اضافه کرد. سیگنال ها تثبیت شدند و تماس ها به هم وصل شدند.
ⅳ بسته بندی
ترانسفورماتور EMC با طراحی ، ساخت و نصب لمس می کند. رفع طراحی بهتر ، فیلتر ، محافظ و چیدمان هوشمند. این مراحل باعث می شود که ترانسفورماتورها بدون اطمینان با دیگران کار کنند.
از آنجا که سیستم های الکترونیکی و سیستم های برق به محیط های پاک تر نیاز دارند ، EMC Tech باید تکامل یابد. مواد محافظ جدید و فیلترهای هوشمند به پیشرفت رانندگی در برق و الکترونیک کمک می کند.