מהו מסנן?
מסנן ספק כוח הוא מעגל מסנן המורכב מהשראות (L), קיבוליות (C) והתנגדות (R), הידוע גם בשם "מסנן EMI הספק", שהוא רשת פסיבית דו-כיוונית.
מטרת השימוש במסנן ספק הכוח היא לדכא את הפרעות הרעש הנוצרות על ידי ספק הכוח הממתג, למנוע מרעש אלקטרומגנטי חיצוני להפריע למצב העבודה של ספק הכוח הממתג עצמו, ולמנוע מרעש אלקטרומגנטי חיצוני להפריע למצב העבודה של ציוד הפלט של ספק הכוח הממתג, וכן לדכא את בעיית EMC שהרעש האלקטרומגנטי שנוצר על ידי ציוד אחר מועבר דרך קו החשמל.
1. הרכב מסנן אספקת החשמל
על פי מצב הצימוד שלה, רעש אספקת החשמל הממותג מחולק ל: הפרעה למצב דיפרנציאלי, הפרעה למצב משותף, הפרעה למצב דיפרנציאלי מוגדרת כהפרעה סימטרית בין קווים, והפרעה למצב משותף מוגדרת כהפרעה לקו קו לנקודת הייחוס, הפרעה למצב משותף יש הפרעה סימטרית למצב משותף והפרעה למצב משותף אסימטרי, והפרעה במצב משותף אסימטרית מומרת לעתים קרובות להפרעה במצב דיפרנציאלי.
מסנן החשמל אמור לסנן הן הפרעות במצב דיפרנציאלי והן הפרעות במצב משותף, למעשה, מסנן החשמל הוא מסנן היברידי במצב דיפרנציאלי-משותף. על פי המשרעת של הפרעות רעש, רוחב פס התדרים של הפרעות רעש, מאפייני העכבה של הפרעות רעש, והדרישות של תקן בדיקת תאימות אלקטרומגנטית של המוצר, המעגל של מסנן אספקת החשמל מתוכנן מדעית.
האיור לעיל הוא מעגל מסנן חשמל פשוט, שבו הקיבול בעמדות C1 ו- C2 נקרא קיבול מצב דיפרנציאלי, הידוע גם בשם קבל X, המשמש בעיקר כדי לעקוף את רעש הפרעות המצב הדיפרנציאלי שנוצר בתוך ספק הכוח המתג כדי למנוע את זרימת רשת ייצוב העכבה (LISN) מלגרום לבדיקת הפרעות ההולכה בספק הכוח לחרוג מהתקן; הקיבול בעמדות C3 ו- C4 נקרא קיבול במצב משותף, הידוע גם בשם קיבול Y, ותפקידו העיקרי הוא רעש הפרעות במצב משותף שנוצר בתוך ספק הכוח המתג העוקף; L הוא משרן המצב המשותף, הידוע גם בשם משרן המצב המשותף, שהוא בעיקר כדי להחליש את זרם המצב המשותף שנוצר על ידי ספק הכוח המתג, בשל השראות מצב משותף לא רציונלי יש השראות דליפה, וכתוצאה מכך השראות מצב משותף למעשה יש את אפקט הסינון של משרן מצב דיפרנציאלי.
2. צורת מעגל מסנן חשמל נפוצה
2.1. צורת המעגל הראשי של מסנן ספק כוח חד-פאזי
מעגל מסנן חשמל רב-שלבי חד-פאזי
מעגל מסנן חשמל חד-פאזי π
מוצר מוגמר של מסנן חשמל חד פאזי
2.2. צורת המעגל הראשי של מסנן חשמל תלת פאזי
מעגל מסנן חשמל תלת פאזי חד-שלבי
מעגל מסנן חשמל תלת פאזי רב-שלבי
3. מדד מדידת מסנן הספק
מדדי המדידה העיקריים של מסנני אספקת החשמל כוללים: אינדיקטורים טכניים לביצועי סינון, מדדי ביצועי בטיחות, מדדי ביצועי אמינות, מדדי תקנות סביבתיות וכו '.
3.1. סינון מדדי ביצועים
אובדן הכנסה הוא אינדיקטור חשוב למדידת ביצועי הסינון של מסנן ספק הכוח, מבוטא ב- dB, מתייחס ליחס בין ההספק על העומס לפני ואחרי חיבור המסנן, באופן עקרוני, ככל שמספר dB גדול יותר, כך יכולתו של המסנן לדכא רעש טובה יותר. אובדן ההכנסה של מסנני הספק מחולק לאובדן החדרת מצב דיפרנציאלי ואובדן החדרת מצב נפוץ.
עקומת אובדן הכנסה של מסנן חשמל
כפי שניתן לראות באיור לעיל, חלק הקו המקווקו מייצג את עקומת אובדן ההכנסה במצב דיפרנציאלי, וחלק הקו המוצק מייצג את עקומת אובדן ההכנסה במצב הנפוץ, אובדן ההכנסה של המסנן הוא בדרך כלל תוצאת הבדיקה תחת התנגדות 50Ω, העכבה של קצה מקור הרעש אינה ודאית ביישום מעשי, והעכבה של קצה העומס היא 50ohm עבור ההולכה של קצה ספק הכוח, וזה גם לא בטוח עבור העכבה של קצה העומס ביישומים מעשיים, כך שבדרך כלל אובדן החדרת המסנן משמש רק כהתייחסות לבחירת מסנני חשמל.
ניתן לקבל את עקומת אובדן ההכנסה של מסנן החשמל על ידי בדיקת מנתח רשת, ושיטת הבדיקה הספציפית מתייחסת לתקן הבינלאומי CISPER17:2011 ולתקן הלאומי GB/T7343-2017; ניתן לדמות את אובדן ההחדרה של מסנן החשמל גם על ידי תוכנת סימולציית מעגלים, ודיוק הסימולציה תלוי בדיוק מידול המעגל.
עקומת סימולציית אובדן הכנסה של מסנן חשמל
3.2. מדדי ביצועי בטיחות
מסנני חשמל הם רכיבי בקרת בטיחות שצריכים לעמוד בדרישות תקנות ותקני הבטיחות המתאימים, כגון UL1283, IEC/EN60939 וכו'. שלבי הבדיקה העיקריים כוללים בידוד עמיד במתח, זרם דליפה, מתח שיורי קו L-N, עליית טמפרטורה וזרם מדורג.
בידוד עמיד במתח:
בדיקת מתח עמידה היא השיטה העיקרית לבדיקת קיבולת מתח יתר של מכשירי חשמל, ציוד חשמלי, מכשירי חשמל, מעגלים חשמליים וכו', והיא לבדוק האם מסנן החשמל מגיע למתח העמידה המדורג כדי לעמוד בדרישות רמת הבידוד של מסנן החשמל.
מבחן הבידוד נבדק בדרך כלל עם בודק מתח עמיד בידוד, ומבחן התנגדות הבידוד הוא מבחן איכותי, שהוא בעיקר לבדוק את דרישות רמת הבידוד של מסנן ספק הכוח, וההבדל העיקרי בין השניים הוא שמתח הבדיקה שונה.
זרם דליפה:
בדיקת זרם דליפה היא בדיקת בטיחות ספציפית המאתרת פגמים פנימיים ותקלות בידוד במעגלים ושומרת על פעולה בטוחה של ציוד חשמלי. עבור מסנני ספק כוח, מספר קבלי Y והקיבול הכולל הם גורמים חשובים המשפיעים על זרם הדליפה.
בדיקת לחץ שיורי קו L-N:
על מנת למנוע סכנת התחשמלות בעת ניתוק כבל החשמל, קיימת הוראה ברורה בתקן הבטיחות לניתוק המתח השיורי L-N של כבל החשמל, ומהירות הפריקה של קבל X היא גורם חשוב המשפיע על המתח השיורי של מסנן החשמל.
זרם מדורג:
הזרם המדורג של מסנן החשמל צריך להיות גדול מהזרם המרבי בעת הפעלת העומס, ויש לשמור שוליים. קוטר החוט של משרן המצב המשותף במסנן ספק הכוח צריך לעמוד בדרישות הזרם המדורגות כדי למנוע נזק לזרם יתר, ומומלץ שהזרם המדורג של מסנן ספק הכוח יהיה פי 1.5 מזרם העבודה של העומס, ולפחות פי 1.2.
בידוד עמיד במתח:
בדיקת מתח עמידה היא השיטה העיקרית לבדיקת קיבולת מתח יתר של מכשירי חשמל, ציוד חשמלי, מכשירי חשמל, מעגלים חשמליים וכו', והיא לבדוק האם מסנן החשמל מגיע למתח העמידה המדורג כדי לעמוד בדרישות רמת הבידוד של מסנן החשמל.
מבחן הבידוד נבדק בדרך כלל עם בודק מתח עמיד בידוד, ומבחן התנגדות הבידוד הוא מבחן איכותי, שהוא בעיקר לבדוק את דרישות רמת הבידוד של מסנן ספק הכוח, וההבדל העיקרי בין השניים הוא שמתח הבדיקה שונה.
3.3. אמינות מסנן החשמל
בנוסף למדד ביצועי המסנן ומדד הבטיחות, מדד האמינות של מסנן החשמל צפוי להתעלם יותר על ידי כולם, והוא גם חלק גדול מעלות הייצור של מסנן החשמל, והגורמים המשפיעים על אמינות מסנן החשמל כוללים בעיקר: איכות הריתוך של מפרק ההלחמה של המכשיר, אמינות החיבור בין המכשירים, אמינות חיבור המחבר, סובלנות החיבור והניתוק של המחבר, אמינות החומרים המשמשים במכשיר עצמו ואימות בדיקת החיים לטווח ארוך.
3.4. דרישות לאינדיקטורים להגנת הסביבה
הרכיבים האלקטרוניים, המחברים, ההלחמה, המעגלים המודפסים והחומרים הפלסטיים המשמשים במסנני חשמל צריכים כולם לעמוד בדרישות התקנים הסביבתיים המתאימים, כגון RHOS, WEEE וכו 'באיחוד האירופי. כיצד להבטיח שכל המכשירים במסנן החשמל עומדים בדרישות החוקים והתקנות, בנוסף לדגימה רגילה של מוצרים מוגמרים ונשלחים לצדדים שלישיים מוסמכים לבדיקה, מערך שלם של תקני בדיקה ובקרה נכנסים, ובקרת התהליך של חומרים מסוכנים בתהליך הייצור של מסנני חשמל חשובים מאוד.