Perisai Elektrostatik dalam Transformer

 

 

 

 

Perisai elektrostatik, dalam fizik, merujuk kepada fenomena di mana cangkerang tertutup yang diperbuat daripada konduktor digunakan untuk mengasingkan kawasan dalamannya daripada pengaruh medan elektrik luaran. Menggunakan prinsip ini pada pengubah memberi kita apa yang dikenali sebagai perisai elektrostatik pengubah (E-Perisai).

Dalam struktur pengubah, perisai elektrostatik biasanya abukan-lembaran kuprum tertutup atau kertas konduktif bukan-magnetdiletakkan di antara belitan primer dan belitan sekunder. Ia direka bentuk untuk "tidak-tertutup" untuk mengelakkannya daripada membentuk gelung litar pintas dan arus aruhan. Bahan konduktif ini disambungkan dengan pasti kepada selongsong pengubah atau tanah melalui wayar, membentuk badan perisai yang berkesan.

 

 

Apabila isyarat gangguan frekuensi tinggi-(seperti pancang daripada grid kuasa, lonjakan kilat atau hingar-berfrekuensi tinggi daripada pemacu frekuensi berubah-ubah) muncul pada bahagian utama, gangguan ini berganding dengan bahagian kedua melalui kapasitans parasit antara-berliku, menjejaskan kualiti kuasa.

Selepas menambah perisai elektrostatik, keadaan berubah secara asas. Perisai membahagikan kapasitans tunggal asal (CHL, kapasitansi antara bahagian-voltan tinggi dan voltan-rendah) kepada dua kapasitansi siri: kapasitans daripada primer kepada perisai dan kemuatan daripada perisai kepada sekunder. Kerana perisai dibumikan secara langsung, ia menyediakan alaluan impedans yang sangat rendah ke tanahuntuk arus gangguan frekuensi tinggi-. Seperti yang diterangkan oleh seorang juruteknik: "Perisai elektrostatik pada dasarnya bertindak sebagai penapis kapasitif, menghalang komponen voltan kritikal daripada dipindahkan ke bahagian kedua." Akibatnya, arus gangguan frekuensi tinggi-dipindah ke tanah dan bukannya meneruskan beban sekunder, dengan itu "membersihkan" tenaga elektrik keluaran.

 

 

 

 

 

 

Perisai elektrostatik dalam pengubah terutamanya melaksanakan fungsi berikut:

 

 

Ciri dan Kelebihan

Transformer yang menggunakan perisai elektrostatik mempunyai ciri dan kelebihan ketara berikut:

Ciri	Kelebihan	Petunjuk/Penerangan Teknikal
Anti{0}}Gangguan Tinggi	Menahan secara ketara-bunyi frekuensi tinggi dan gangguan mod-biasa dalam bekalan kuasa	Kehilangan pemasukan mod biasa-Lebih daripada atau sama dengan 60dB pada 1MHz, pengecilan lonjakan kilat Lebih besar daripada atau sama dengan 70%
Kapasitan Gandingan Amat Rendah	Mencapai pengasingan tinggi, "menghantarkan kemagnetan sahaja, bukan elektrik"	Kapasiti teragih setara antara belitan boleh serendah 0.01pF
Kualiti Kuasa yang Diperbaiki	Mengurangkan herotan harmonik voltan keluaran	Dalam persekitaran kelas C3, THDU turun daripada 3.1% kepada 0.8%
Keselamatan Tinggi	Menyediakan perlindungan tahap-peralatan, mengurangkan arus kebocoran	Arus kebocoran boleh Kurang daripada atau sama dengan 10µA dalam aplikasi sistem IT perubatan
Keupayaan Penolakan Mod Biasa{0}}Cemerlang	Keupayaan pengecilan bunyi yang kuat	Sesetengah K-Pengubah faktor boleh mencapai-mod biasa pengecilan hingar sehingga120dB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Ujian Kehilangan Sisipan
Ini ialah kaedah langsung untuk mengukur keupayaan perisai untuk melemahkan-gangguan frekuensi tinggi. Prinsip ujian melibatkan suntikan isyarat frekuensi tinggi-amplitud yang diketahui (V1) pada input pengubah dan mengukur amplitud isyarat (V2) pada output selepas ia melalui pengubah. Kehilangan sisipan ditakrifkan sebagai20×log(V1/V2)dan dinyatakan dalam desibel (dB). Nilai yang lebih tinggi menunjukkan keupayaan penindasan yang lebih kuat bagi perisai terhadap gangguan. Sebagai contoh, transformer Trafomic实测 mempunyai kehilangan sisipan mod-biasa Lebih daripada atau sama dengan 60dB pada 1MHz.

2. Ujian Mod-Lazim
Gangguan mod-biasa merujuk kepada gangguan yang berlaku antara setiap konduktor dan tanah. Tujuan ujian mod-biasa adalah untuk menilai keupayaan pengubah untuk menahan hingar-mod biasa. Semasa ujian, isyarat mod-biasa (isyarat yang digunakan dengan fasa yang sama antara semua talian input dan tanah) biasanya digunakan pada input dan respons mod-biasa pada output diukur. Reka bentuk perisai elektrostatik yang baik harus meredakan hingar-mod biasa kepada tahap yang sangat rendah. Dokumentasi pengubah faktor K-ABB menunjukkan pengecilan hingar-mod biasa sehingga120dB.

3. Ujian Mod-/Melintang- Biasa
Gangguan mod-melintang (juga dikenali sebagai gangguan-mod pembezaan) merujuk kepada gangguan yang wujud antara garis isyarat dan laluan kembalinya. Dalam ujian praktikal, selalunya perlu untuk menilai secara menyeluruh keupayaan pengubah untuk menyekat kedua-dua jenis gangguan. Contohnya, semasa menguji pengubah rangkaian, penganalisis rangkaian bersama-sama dengan pengubah balun digunakan untuk mengukur kehilangan sisipan (mencerminkan pengecilan isyarat keseluruhan) dan nisbah penolakan mod-biasa (khususnya mencerminkan pengecilan isyarat mod-biasa).

4. Diagnosis Anomali dalam Ujian Faktor Kuasa
Menariknya, kehadiran perisai elektrostatik kadangkala boleh "mengelirukan" penguji. Semasa ujian faktor kuasa pengubah, kerana perisai menyediakan laluan tanah-impedans yang rendah, arus yang sepatutnya mengalir melalui-voltan tinggi ke{3}}penebat voltan (CHL) rendah akan dialihkan ke bumi. Ini menghasilkan arus CHL yang sangat kecil yang diukur dalam mod UST (Ujian Spesimen Tidak Ditentukan), malah kadangkala membawa kepada bacaan faktor kuasa negatif - yang sebenarnya merupakan artifak yang disebabkan oleh pilihan titik pengukuran semasa, bukan fenomena fizikal sebenar. Penguji yang berpengalaman menggabungkan GST-G (Ujian Spesimen Dibumikan dengan Pengawal) dan keputusan UST untuk menilai secara menyeluruh keadaan penebat pengubah.

 

 

Secara struktur, sesendal perisai pembumian biasanya menembusi penutup tangki atau dinding tangki pengubah. Satu hujung disambungkan dengan selamat ke perisai elektrostatik (cth, kepingan kuprum atau kertas konduktif) di dalam pengubah, manakala hujung yang satu lagi memanjang ke luar pengubah untuk sambungan ke grid pembumian. Dalam sesetengah reka bentuk, sesendal itu sendiri mungkin menyepadukan fungsi perisai-contohnya, membenamkan jejaring logam yang dibumikan dalam dinding sesendal untuk menyekat kepekatan medan elektrik atau nyahcas separa yang mungkin berlaku pada titik sambungan-voltan tinggi (seperti sambungan bar bas kuprum).

 

Fungsi Sesendal Perisai Pembumian

Peranan terasnya boleh diringkaskan sebagaipetunjuk selamat-keluardanpenyekatan frekuensi tinggi-:

1. Menyediakan laluan pembumian-impedans yang selamat dan rendah untuk perisai elektrostatik

Ini adalah fungsi utamanya. Perisai elektrostatik mesti dibumikan dengan berkesan untuk mengalirkan-arus gangguan frekuensi tinggi ke bumi. Sesendal perisai pembumian menyediakan konduktor piawai, terlindung dan boleh dipercayai yang menyalurkan perisai dalaman melalui tangki pengubah ke wayar pembumian luaran, memastikan kesinambungan elektrik dan kestabilan mekanikal laluan pembumian.

2. Menghalang lencongan-arus gangguan frekuensi tinggi

Tanpa sesendal perisai pembumian khusus, wayar pembumian perisai elektrostatik mungkin perlu melalui kepungan pengubah atau komponen lain, yang boleh memperkenalkan kearuhan tambahan atau mencipta kesan antena, sekali gus melemahkan penindasan gangguan frekuensi-tinggi. Reka bentuk sesendal khusus mengekalkan sifat-impedans rendah laluan pembumian pada frekuensi tinggi, memastikan arus gangguan dipintas ke tanah dengan cekap.

3. Pengedap dan penebat

Sebagai komponen penembusan tangki-, sesendal perisai pembumian mesti memastikan pengedap minyak transformer untuk mengelakkan kebocoran. Sementara itu, ia memerlukan kekuatan penebat yang mencukupi untuk menahan voltan antara perisai elektrostatik dalaman dan potensi tanah, mengelakkan kerosakan tanah.

4. Menghapuskan pelepasan separa (untuk sesendal bersepadu-perisai)

Dalam sesetengah-aplikasi voltan tinggi, permukaan kasar konduktor (cth, bar bas kuprum) yang dibawa ke dalam pengubah melalui sesendal boleh menyebabkan pelepasan hujung, yang bukan sahaja menghasilkan bunyi tetapi juga merendahkan penebat. Dengan menyepadukan lapisan pelindung yang dibumikan (seperti jaring logam atau tiub logam) ke dalam struktur sesendal, medan elektrik yang tidak sekata boleh dilindungi, dengan itu menghapuskan pelepasan dan memastikan keselamatan peralatan.