Истраживање примене симулатора прстенастог таласа у тесту имуности на електромагнетне магнитуде електричне и електронске опреме

Апстрактан
У индустријским електроенергетским мрежама и грађевинским системима напајања, пригушене осцилаторне сметње прстенастог таласа настају услед пребацивања високонапонских прекидача, транзијентних осцилација трансформатора, кварова у напајању и пребацивања индуктивног оптерећења. Такве транзијентне сметње се преносе на електричну и електронску опрему преко далековода и сигналних водова, што може лако довести до пада опреме, неправилног рада, па чак и оштећења хардвера. Као кључни инструмент за тестирање ЕМС-а, симулатор прстенастог таласа (генератор прстенастих таласа) може да репродукује сметње прстенастих таласа из стварног света у лабораторијским условима. Он врши тестове имунитета у складу са GB/T 17626.12‑2023, IEC 61000‑4‑12 и другим стандардима како би проценио способност имунитета опреме која се тестира (EUT) на такве сметње, благовремено идентификовао слабе тачке изолације и дефекте кола у отпорности на сметње и обезбедио стабилан рад опреме у сложеним енергетским окружењима. Узимајући у обзир LISUN Користећи симулатор прстенастих таласа серије RWG61000‑12 као објекат истраживања, овај рад описује механизам генерисања сметњи прстенастих таласа, основне функције симулатора, кључне техничке параметре и сценарије примене у више индустрија, како би се пружиле референце за практично ЕМС тестирање имуности прстенастих таласа.

Увод

Модерна електрична и електронска опрема се широко примењује у индустријском управљању, пуњачима нове енергије, медицинским уређајима, кућним апаратима, мерачима снаге и другим областима. Њихова окружења за напајање су испуњена разним пролазним електромагнетним сметњама. Прстенасти талас је непонављајући пригушени осцилаторни пролазни импулс, који се обично јавља у нисконапонским мрежама напајања наизменичном струјом. Када раде високонапонски прекидачи, јављају се пролазне осцилације у намотајима трансформатора, у електроенергетским системима долази до покретања и заустављања великих мотора или кратких спојева, а рефлексија путујућег таласа ће бити изазвана неусклађеношћу импедансе линије, генеришући стрмо растуће, високоамплитудне и постепено ослабљене осцилаторне импулсе од 100 kHz, наиме сметње прстенастог таласа.

Такве сметње се преносе на опрему путем каблова за напајање и сигнале и утичу на петље за напајање и сигналне интерфејсе. Многи уређаји раде нормално под идеалним лабораторијским условима напајања, али често пате од аномалија у контроли, прекида комуникације и функционалних поремећаја након што се постављају у локалне електроенергетске мреже. Велики број таквих кварова је укорењен у сметњама прстенастог таласа. Да би се избегли ризици од квара опреме изазвани електромагнетним окружењима на лицу места, производи морају да заврше стандардизоване тестове имуности прстенастог таласа током фаза истраживања и развоја и одобравања типа. Симулатор прстенастог таласа служи као основни хардвер за такве тестове. Он може да репродукује стандардизоване облике таласа прстенастог таласа у лабораторијама независно од сложених услова на терену и да оствари поновљиву и упоредиву процену имуности како би се унапред открили скривени ризици дизајна производа, што је неопходан уређај за тестирање за верификацију електромагнетне компатибилности.

1 Принцип рада и основне функције симулатора прстенастих таласа

Симулатор прстенастог таласа, познат и као генератор прстенастог таласа, углавном се састоји од јединице за складиштење енергије високог напона, мреже за формирање импулса, модула појачала снаге, мреже за спрезање и раздвајање (CDN) и система за управљање интеракцијом човек-машина. Стандардни пригушени осцилаторни таласни облици генеришу се помоћу LC осцилаторних кола. Након појачавања снаге, излазе импулсни сигнали са одређеним напоном и струјом. Мрежа за спрезање и раздвајање убризгава сметње у портове опреме која се тестира, истовремено изолујући спољашње напајање из мреже како би се спречило да тест импулси загађују електричну мрежу у обрнутом смеру и гарантовала безбедност тестирања и верност таласног облика.

Основна функција симулатора прстенастог таласа је симулација сметњи прстенастог таласа са којима се сусреће електрична и електронска опрема у реалним сценаријима. Он репродукује пригушене осцилаторне импулсе генерисане радом високонапонских прекидача, транзијентним осцилацијама намотаја трансформатора, кваровима електроенергетског система и пребацивањем индуктивног оптерећења. Сигнали сметњи се примењују на опрему која се тестира (EUT) у складу са националним и међународним стандардним спецификацијама таласних облика за стандардизоване тестове имунитета, како би се проценио ниво отпорности EUT-а на сметње прстенастог таласа. Током тестирања, слабе тачке изолације опреме, дефекти енергетских петљи и рањивости кола заштите интерфејса могу се благовремено открити како би се усмерила оптимизација хардвера, осигуравајући континуиран и стабилан рад опреме након примене у сложеним енергетским окружењима.

Оператори могу да подесе амплитуду излазног напона, излазну импедансу, поларитет импулса и фазу синхронизације мреже како би симулирали сметње различитих нивоа озбиљности. Посматра се радно стање испитиваног уређаја (EUT) под убризгавањем сметњи. Деградација перформанси, функционална абнормалност и оштећење хардвера процењују се у односу на критеријуме спецификације производа за процену нивоа имуности. LISUN Симулатор прстенастих таласа серије RWG61000‑12 опремљен је кинеско-енглеским Андроид екраном осетљивим на додир за визуелну конфигурацију параметара и аутоматско снимање процеса тестирања, што је погодно за EMC тестове усаглашености за више индустрија. 

2 Кључни параметри LISUN Симулатор прстенастих таласа серије RWG61000‑12

LISUN Симулатор прстенастог таласа серије RWG61000‑12 обухвата четири модела који покривају излазне нивое од 4 kV и 6 kV, опремљене једнофазним и трофазним петожичним мрежама за спајање и раздвајање, респективно, погодне за једнофазне кућне апарате, бројила и трофазну индустријску опрему. Ова серија је у складу са GB/T 17626.12‑2023, IEC 61000‑4‑12:2017, EN 61000‑4‑12:2017, GJB151B‑2013 и другим стандардима. Главне техничке спецификације су наведене у Табели 1.

Табела 1 Главне спецификације симулатора прстенастих таласа серије RWG61000‑12

Као што је приказано у горњим параметрима, овај симулатор прстенастог таласа пружа два стандардна подешавања излазне импедансе: 12 Ω и 30 Ω, што одговара условима испитивања са различитим импедансама извора наведеним у стандардима. Подржава синхроно окидање наизменичне фреквенције напона мрежне фреквенције од 0° до 360°, што може да симулира сценарије у којима се сметње прстенастог таласа јављају при произвољним фазним угловима напона фреквенције напона и побољшава поновљивост испитивања. Верзија од 4 kV је погодна за кућне апарате и општу индустријску контролну опрему, док су модели од 6 kV RWG61000‑12A и RWG61000‑12AT намењени енергетској опреми и производима нове енергије вишег нивоа озбиљности. Једнофазни CDN одговара малим кућним апаратима и електричним бројилима; трофазни петожилни CDN се примењује за фреквентне претвараче, трофазне моторе и другу индустријску опрему, покривајући широк спектар производа.

RWG61000-12_АЛ

3 Индустријске примене симулатора прстенастих таласа

Симулатори прстенастих таласа се широко користе за истраживање и развој производа, верификацију поузданости и типска испитивања у индустријској контроли и енергетици, новој енергији, потрошачким апаратима, медицинској електроници и другим секторима.

У индустријама индустријског управљања и производње енергетске опреме, потребни су PLC-ови, серво погони, индустријски рутери, бројила енергије и уређаји за релејну заштиту како би се извршили тестови имунитета на електричну мрежу помоћу симулатора прстенастог таласа, симулирајући сметње пригушених осцилација узроковане покретањем и заустављањем мотора и пребацивањем трансформатора у фабрикама. Тестови могу открити кашњење команде, грешке у комуникацији и неправилан рад релеја и проценити перформансе изолације, избегавајући прегоревање опреме на лицу места и обезбеђујући безбедан рад производних линија и система за дистрибуцију електричне енергије.

У секторима нове енергије и аутомобилске електронике, портови за напајање и CAN комуникациони портови AC/DC пуњача захтевају тестове имуности на прстенасте таласе помоћу симулатора прстенастих таласа како би се симулирали поремећаји у електричној мрежи и поремећаји прстенастих таласа изазвани интерним пребацивањем пуњача, проверавајући да ли долази до прекида пуњења и кварова комуникације. Аутомобилски BMS и уграђени пуњачи (OBC) такође могу да усвоје симулаторе прстенастих таласа како би репродуковали сметње транзијентних осцилација система за напајање возила и гарантовали поуздан рад уграђених електронских компоненти.

За кућне апарате и електронику широке потрошње, фрижидере, клима уређаје, машине за прање веша, адаптере за напајање и паметне утичнице користе симулаторе прстенастих таласа за репродукцију поремећаја прстенастих таласа генерисаних покретањем и заустављањем компресора и пребацивањем уређаја велике снаге у стамбеним електроенергетским мрежама. Проверава се да ли ће опрема доћи до пада или квара, а заштитна кола прикључака за напајање се унапред оптимизују како би се побољшала поузданост потрошачких производа.

Медицинска електронска опрема захтева високу оперативну поузданост. Пацијентски монитори, ултразвучни уређаји, инфузионе пумпе и други медицински инструменти морају користити симулаторе прстенастих таласа за симулацију поремећаја прстенастих таласа у електричној мрежи изазваних пребацивањем велике болничке опреме као што су ЦТ и МРИ, проверавајући да ли долази до померања података или лажног окидања како би се гарантовала безбедност дијагнозе.

4 Практични значај и закључак

Сметње прстенастог таласа објективно постоје у реалним мрежама напајања, а бројни кварови производа на лицу места потичу од утицаја прстенастог таласа. Симулатор прстенастог таласа пружа стандардизована и репродуктивна лабораторијска решења за тестирање. Без стварања сложених услова на лицу места, импулси пригушених осцилација из стварног света могу се симулирати како би се завршила процена имунитета за испитано уређаје (EUT), лоцирале слабе тачке изолације и дефекти заштитног кола, и водила оптимизација распореда штампаних плоча (PCB), дизајна уземљења и избора компоненти за заштиту од пренапона. Вероватноћа квара опреме на лицу места може се смањити од фазе истраживања и развоја.

LISUN Серија RWG61000‑12 симулатор прстенастог таласа У потпуности испуњава захтеве таласних облика националних, војних и међународних стандарда. Вишеструке једнофазне и трофазне конфигурације задовољавају захтеве лабораторија за истраживање и развој и независних институција за тестирање. Тестирање имунитета на прстенасте таласе није само за сертификацију усаглашености, већ је и витални приступ за побољшање прилагодљивости окружењу и поузданости електричне и електронске опреме. Са континуираном популаризацијом индустријске и опреме за нове енергије, симулатори прстенастих таласа ће играти све важнију улогу у ЕМС верификацији.