Problèmes de compatibilité électromagnétique des transformateurs et de leurs solutions
À mesure que l'électrification et l'informatisation progressent, les transformateurs-core vers les systèmes d'alimentation et les préoccupations de compatibilité électromagnétique croissante (EMC) croissantes. EMC signifie qu'un appareil fonctionne régulièrement dans des environnements électromagnétiques désordonnés sans gâcher les autres. Les transformateurs rencontrent souvent deux problèmes: être perturbé par les signaux extérieurs ou l'envoi de signaux qui perturbent les autres. La détermination de ces problèmes et les résoudre les choses - il maintient les systèmes d'alimentation stables et l'électronique fiable.
Ⅰ. Problèmes clés de l'EMC dans les transformateurs
1. Interférence conduite: le "perturbateur invisible"
L'interférence conduite est courante. Lorsqu'un transformateur fonctionne, les changements électromagnétiques internes font des signaux d'interférence qui voyagent à travers les fils vers d'autres équipements. Prenez des transformateurs en mode commutateur: les transistors à commutation rapide créent des pointes de tension haute fréquence. Ceux-ci se glissent à travers de minuscules capacités d'enroulement (quelques picofarades) au circuit secondaire, faisant du bruit en mode commun.
La ligne d'une usine avait cette disposition d'enroulement de basse de problèmes dans ses transformateurs a poussé des interférences de 1 à 5 MHz 12 dB sur des limites. Le système PLC a continué à glitching et à la production. Cette interférence se propage à travers les lignes électriques, jouant avec l'ensemble du système de distribution.
2. Interférence rayonnée: "bruit électromagnétique"
L'interférence rayonnée provient des champs alternatifs que les transformateurs font. Les enroulements mal conçus permettent à l'énergie magnétique une fuite de vagues. Un transformateur UPS d'un centre de données, avec un blindage faible, avait un rayonnement de 30 à 1000 MHz 8 dB sur les normes CISPR22. Le matériel sans fil à proximité a complètement perdu les signaux.
Avec la 5G et l'IoT en plein essor, ces champs sont plus gâchis - ils sont plus gâchés avec des équipements de précision et des systèmes de communication qui ont besoin de signaux propres.
3. Interférence harmonique: forme d'onde "Distorteurs"
Accrochez un transformateur à des charges non linéaires comme les redresseurs ou les lecteurs, et les formes d'onde actuelles obtiennent une forme d'harmonique déformée. Le transformateur de fournaise à arc d'un moulin à acier avait 28% de distorsion harmonique totale (THD), traînant le facteur de puissance du réseau à 0,72. Cela coûte un coût sur les factures d'électricité chaque année.
Les harmoniques rendent également les transformateurs plus chauds, l'augmentation des pertes de noyau et de bobinage. Pire, ils peuvent inciter les systèmes de relais dans les ratés, risquant la sécurité du système d'énergie.
Ⅱ. Fixation des problèmes EMC du transformateur
1. Mieux conception: coupez les interférences au début
Une bonne conception est la clé. Pour les enroulements, les couches primaires et secondaires de la "méthode sandwich" alternatives les couplent de manière tordue, coupe les fuites et la capacité. Cela réduit l'interférence. Choisissez également les bons virages d'enroulement et la taille du fil.
Choisissez les cœurs par utilisation: Ferrite fonctionne pour les transformateurs à haute fréquence; Acier en silicium pour les basse fréquence et haute puissance. Ajouter un bouclier en papier d'aluminium en cuivre ou en aluminium entre les enroulements, bien mis à la terre pour bloquer l'interférence.
2. Filtrage: bloquer le chemin du bruit
Les filtres aident à arrêter les interférences menées. Mettez-les sur les entrées et sorties du transformateur. Pour le bruit en mode commun, utilisez des inductances en mode commune et des condensateurs en Y, l'inductance le bloque, le condensateur le tire à la terre.
Pour le bruit différentiel, utilisez des inductances différentielles et des condensateurs X. Une entreprise de télécommunications a utilisé des inductances nanocristallines nanocristallines dans les transformateurs de la station de base, trois fois l'impédance à 100 kHz contre la ferrite. Les interférences à haute fréquence ont chuté et les passes de produits sont passées de 67% à 99%.
3. Masse et blindage: contiennent le bruit
Une bonne mise à la terre est critique. Le noyau et les boucliers ont besoin de motifs solides (sous 4Ω) pour égoutter les interférences. Utilisez une mise à la terre multi-points ou hybride au besoin.
Le blindage coupe le rayonnement. Enclos de métal autour des transformateurs, bien ancré, des champs de blocs. Dans des endroits comme les hôpitaux, le blindage double fonctionne mieux les transformateurs de jouer avec des équipements médicaux sensibles.
4. Disposition et câblage intelligents: moins de diapliation
Placer les transformateurs loin de l'équipement sensible. Sur les cartes de circuits imprimées, gardez-les à distance des autres parties; Dans les configurations d'alimentation, restez à l'écart des lignes de communication et des équipements basse tension.
Achetez des fils pour éviter de s'aligner sur les champs du transformateur. Utilisez des câbles blindés ou différentiels pour les signaux à haute fréquence, et gardez-les aux radiations courtes et à la diaphonie.
Ⅲ. Correction du monde réel
1. Correction de ligne d'usine
La ligne d'une usine avait des problèmes de contrôle de l'interférence du transformateur, tuant l'efficacité. Ils ont fait des enroulements avec la méthode sandwich, ajouté des filtres et renforcé le blindage / la mise à la terre. Le système s'est stabilisé et la production a rebondi.
2. Correction de la station de base
Un transformateur près d'une tour cellulaire a foiré des signaux de rayonnement était trop élevé. Les techniciens ont ajouté des boucliers sinueux, une couverture métallique et une mise à la terre fixe. Les signaux se sont stabilisés et les appels sont restés connectés.
Ⅳ. Conclure
Transformer EMC Problèmes de la conception, de la construction et de l'installation du transformateur. Correction de mélangez une meilleure conception, filtrage, blindage et disposition intelligente. Ces étapes font que les transformateurs fonctionnent de manière fiable sans jouer avec les autres.
Étant donné que l'électronique et les systèmes d'alimentation ont besoin d'environnements plus propres, la technologie EMC doit évoluer. Les nouveaux matériaux de blindage et les filtres intelligents aideront à générer des progrès en puissance et en électronique.