고에너지 과도 간섭에 대한 장비의 내성 평가에 있어서 서지 발생기 작동 원리의 역할 및 응용

추상

1. 소개

산업 자동화, 통신 기술, 가전 산업의 급속한 발전으로 전기 및 전자 장비는 작동 환경의 안정성에 대한 요구가 점점 더 높아지고 있습니다. 그러나 자연 낙뢰는 전자기 유도를 통해 장비의 전원 코드와 신호선에 순간적인 고전압과 대전류를 발생시킵니다. 또한, 공장 작업장의 대형 모터 기동/정지, 전력 시스템의 커패시터 보상 캐비닛 스위칭과 같은 대용량 유도-용량성 부하의 작동은 전력망의 급격한 전압 상승 및 하강과 같은 과도 간섭을 유발합니다. 이러한 간섭이 장비의 허용 한계를 초과할 경우, 경미한 경우 장비 고장 및 데이터 손실을, 심각한 경우 부품 소손 및 시스템 마비를 초래할 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 국제전기기술위원회(IEC)는 고에너지 과도 간섭에 대한 시험 방법과 평가 지표를 통합한 IEC61000-4-5 표준 "전자파 적합성 - 제4-5부: 시험 및 측정 기술 - 서지(충격) 내성 시험"을 제정했습니다. 이 표준을 충족하는 핵심 장치인 서지 발생기 작동 원리는 낙뢰 유도 및 부하 스위칭으로 생성되는 과도 파형을 정확하게 시뮬레이션하고, 다양한 장비(예: 통신 기지국, 가전제품, 자동차 전자 부품 등)의 전원 코드 및 내부 연결 배선의 내성 시험에 공통적인 기반을 제공하여 장비 연구 개발, 생산 및 품질 검사 과정에서 필수적인 도구가 될 것입니다.

서지 발생기 SG61000 5 

2. 서지 발생기의 작동 원리 IEC61000-4-5 표준의 작동 원리 및 요구 사항

2.1 서지 발생기 작동 원리 작동 원리

서지 발생기 작동 원리의 핵심 기능은 표준을 충족하는 과도 펄스 파형을 생성하는 것이며, 작업 과정은 주로 에너지 저장, 파형 변조 및 펄스 주입의 세 단계로 나뉩니다.

• 에너지 저장 단계: 본 장치는 고전압 DC 전원 공급을 통해 내부 대용량 커패시터를 충전하고, 테스트 요구 사항에 따라 충전 전압을 조정하여 다양한 에너지 레벨의 저장을 달성합니다(에너지 계산 공식은 다음과 같습니다).

여기서 $C$는 정전용량 값이고 $V$는 충전 전압입니다.

• 파형 변조 단계: 커패시터가 방전될 때, 인덕터와 저항으로 구성된 RLC 댐핑 회로는 펄스의 상승 시간, 피크 지속 시간 및 감쇠 특성을 변조하여 출력 파형이 IEC61000-4-5 표준의 규정을 충족하도록 합니다. 예를 들어, 전원 코드 테스트를 위한 1.2/50μs 전압 파형(상승 시간 1.2μs, 반피크 시간 50μs)과 8/20μs 전류 파형(상승 시간 8μs, 반피크 시간 20μs)은 회로 파라미터를 정확하게 매칭하여 구현됩니다.

• 펄스 주입 단계: 변조된 과도 펄스는 커플링/디커플링 네트워크(CDN)를 통해 테스트 대상 장비(EUT)의 전원 코드나 내부 연결선에 주입되는 동시에 펄스가 전력망이나 기타 테스트 장비를 방해하지 않도록 방지합니다.

2.2 IEC61000-4-5 표준의 핵심 요구 사항

IEC61000-4-5 표준은 서지 테스트에 대한 명확한 기술 사양을 제공하며, 여기에는 주로 다음 세 가지 측면이 포함됩니다.

• 파형 요구 사항: 이 표준은 두 가지 핵심 파형 유형을 규정합니다. 하나는 낙뢰 유도 시뮬레이션에 사용되는 1.2/50μs 전압 파형(개방 회로 상태)과 8/20μs 전류 파형(단락 회로 상태)입니다. 다른 하나는 장거리 송전선 간섭을 위한 10/700μs 전압 파형과 5/320μs 전류 파형입니다. 서지 발생기 작동 원리는 이러한 파형을 정확하게 생성할 수 있어야 하며, 파형 매개변수 오차는 ±20% 이내로 제어되어야 합니다.

• 테스트 레벨: 장비 사용 환경의 전자파 간섭 강도에 따라, 본 표준은 시험 레벨을 레벨 1~4와 레벨 X(특별 맞춤 설정)로 구분합니다. 각 레벨의 전압 및 전류 피크는 다음 표와 같습니다.

• 테스트 구성: 이 표준은 시험 시스템에 서지 발생기 작동 원리, 결합/감결합 네트워크(CDN), 접지 시스템 및 모니터링 장비를 포함하도록 요구합니다. 이 중 CDN은 펄스와 EUT 간의 효과적인 결합을 구현해야 하며, 간섭 확산을 방지하기 위해 EUT를 전력망에서 분리해야 합니다. 접지 시스템은 펄스 에너지의 안전한 방전을 보장하기 위해 임피던스 ≤ 0.5Ω을 충족해야 합니다.

3. 기술적 특성 및 장점 LISUN SG61000-5 서지 발생기 작동 원리

The LISUN SG61000-5  서지 발생기 작동 원리는 IEC61000-4-5 표준을 완전히 충족하는 고성능 테스트 장치이며, 그 기술적 매개변수와 기능적 설계는 다양한 산업의 장비에 대한 허용 오차 테스트 요구 사항을 완전히 충족합니다.

3.1 핵심 기술 매개변수

이 장치의 주요 기술 매개변수는 다음 표에 나와 있습니다. 출력 범위는 레벨 1~4의 테스트 요건을 충족하며, 높은 파형 정확도와 뛰어난 안정성을 제공합니다.

3.2 기능적 이점

• 다중 시나리오 적응성: 이 장치는 2Ω, 12Ω, 500Ω의 세 가지 출력 임피던스를 지원하며, 이는 각각 전원 코드(2Ω/12Ω)와 신호선(500Ω)의 테스트 요구 사항에 대응할 수 있습니다. 추가 하드웨어 교체가 필요하지 않아 테스트 비용이 절감됩니다.

• 지능형 운영 경험: 7인치 터치스크린을 탑재하여 원클릭 파라미터 설정, 실시간 파형 표시, 테스트 데이터 저장을 지원합니다. 동시에 PC 측 제어 소프트웨어를 제공하여 여러 장치의 연결과 테스트 보고서 자동 생성을 실현하여 테스트 효율성을 향상시킵니다.

• 안전 보호 설계: 과전압, 과전류, 과열 보호 회로가 내장되어 있어 기기에 이상이 있을 경우 자동으로 전원 공급을 차단합니다. 케이스는 난연성 소재로 제작되었으며, 접지 단자는 안전 기준을 충족하여 작업자와 장비의 안전을 보장합니다.

4. 서지 발생기 작동 원리를 기반으로 한 장비 허용 오차 테스트 프로세스

복용 LISUN SG61000-5 예를 들어 서지 발생기 작동 원리를 IEC61000-4-5 표준과 결합하면 장비 전원 코드와 내부 연결선의 허용 오차 테스트 프로세스는 다음의 XNUMX단계로 나눌 수 있습니다.

4.1 테스트 준비
장비 연결: 서지 발생기 작동 원리를 CDN(결합/분리 네트워크)을 통해 테스트 대상 장비(EUT)의 전원 코드에 연결하고 실제 작업 상태에 따라 EUT를 부하에 연결합니다. 동시에 모니터링 장비(예: 오실로스코프, 전력 분석기)를 연결하여 EUT의 전압, 전류 응답 및 작동 상태를 관찰합니다.
매개변수 설정: EUT의 사용 환경에 따라 테스트 레벨을 결정하고(예: 실외 통신 장비의 경우 레벨 3 선택), 발생기에서 해당 전압/전류 피크(예: 레벨 2의 경우 전압 1kV, 전류 3kA), 펄스 극성(양극 및 음극에 대해 각각 5회 테스트), 펄스 간격(EUT 과열을 방지하기 위해 테스트당 1분)을 설정합니다.

4.2 사전 테스트
테스트 시스템의 연결 상태가 정상인지, 모니터링 장비가 데이터를 정확하게 수집할 수 있는지, 그리고 EUT가 정상 작동 상태인지 확인하기 위해 1~2회의 저에너지 펄스(예: 테스트 레벨의 50%)를 주입합니다. 연결이 느슨하거나 데이터 오류가 있는 경우, 재시작 전에 적절한 조정을 수행해야 합니다.

4.3 공식 테스트
설정된 매개변수에 따라 과도 펄스를 주입하고 각 펄스 후 EUT의 작동 상태를 관찰합니다.
정상 기능: EUT에는 충돌, 데이터 손실, 성능 저하와 같은 현상이 발생하지 않습니다.
일시적 성능 저하: EUT에 일시적인 기능적 이상이 발생하지만 펄스가 종료된 후 자동으로 복구됩니다.
기능적 오류: EUT에 구성 요소 소손 및 시작 실패와 같은 영구적인 오류가 발생합니다.

4.4 데이터 기록 및 분석
각 펄스 주입 후 EUT의 상태를 기록하고, 모니터링 장비를 통해 전원 코드의 전압 피크, 전류 피크 및 내부 연결선의 과도 응답 데이터를 얻고, IEC61000-4-5 표준의 "정상 장비 작동" 판단 지표(예: 전압 변동 ≤ 10%, 영구적 손상 없음)와 비교하여 EUT의 허용 수준을 평가합니다.

4.5 테스트 보고서 생성
테스트 데이터를 정리하고 테스트 장비 모델, 표준 기준, 매개변수 설정, EUT 상태 기록 및 허용 오차 결론을 포함하는 보고서를 생성합니다. 이 보고서는 장비 연구 개발 개선이나 품질 인증을 위한 기반을 제공합니다.

5. 실제 적용 사례
5.1 통신 기지국 장비 전원 코드의 허용 오차 테스트
통신 장비 제조업체는 다음을 사용했습니다. LISUN SG61000-5 새로 개발된 5G 기지국 전력 모듈에 대한 내성 시험을 수행하기 위한 서지 발생기 작동 원리. 시험 수준은 레벨 3(실외 환경 요건 충족)이며, 구체적인 데이터는 아래 표와 같습니다.

분석: 테스트 초기 단계에서 EUT에 일시적인 정전이 발생했습니다. 조사 결과, 전원 모듈 내 과전압 보호 회로의 트리거 임계값이 너무 낮은 것으로 확인되었습니다. 보호 회로의 파라미터를 조정한 후, 장비는 레벨 3 과도 간섭을 안정적으로 견뎌내 기지국의 실외 작동 요건을 충족했습니다.

5.2 가전제품 내부 연결선 시험
한 가전업체는 이 발전기를 사용하여 세탁기 내부 모터 연결선에 대한 레벨 2(실내 환경) 테스트를 수행했습니다. 테스트 결과는 아래 표와 같습니다.

결론: 세탁기의 내부 연결선은 레벨 2 고에너지 과도 간섭을 견딜 수 있으며, 설계 개선이 필요하지 않습니다.

6. 결론 및 전망
장비 전원 코드와 내부 연결 배선의 고에너지 과도 간섭에 대한 내성을 평가하는 핵심 도구인 서지 발생기 작동 원리는 표준화된 시험 기능을 통해 다양한 산업 및 유형의 장비 성능 평가를 위한 통일된 기준을 제공합니다. LISUN SG61000-5 서지 발생기 작동 원리 IEC61000-4-5 표준을 충족하는 기술적 매개변수, 다양한 시나리오에 대한 적응성 및 지능형 운영 설계로 인해 통신, 가전제품, 자동차 전자제품 및 기타 분야의 테스트에서 상당한 이점을 보여줍니다.