Blitzstoßgenerator zum Testen von Elektronik und Haushaltsgeräten

Funktionsprinzip des Überspannungsgenerators SG 61000-5
Die Norm SG 61000-5 basiert auf Störfestigkeitskriterien. Sie definiert die Prüftechniken sowie die Standardprüfpegel für Geräte gegen unidirektionale Überspannungen, die durch Schalt- und Blitztransienten verursacht werden. Der Grad der Prüfung elektrischer und elektronischer Geräte variiert je nach Umgebung und Installationsbedingungen. Das Hauptziel dieser Norm besteht darin, eine einzige Referenz für die Berechnung der Überspannungsfestigkeit elektrischer und elektronischer Geräte zu schaffen.

Die Störfestigkeit des Überspannungsschutzes SG 61000-5 ist gekennzeichnet durch Spannungs- und Stromimpulse. Diese Impulse werden in den Stromnetzen erzeugt, was zu Ereignissen führt, die außerhalb des Testobjekts aufgetreten sind. Überspannungen werden in der Regel durch Schalttransienten des Stromversorgungssystems wie z. B. das Schalten von Kondensatorbänken oder Lastverschiebungen verursacht. Blitze verursachen Überspannungen auf Stromleitungen, entweder direkt auf der Übertragungsleitung oder aufgrund eines Blitzeinschlags in der Nähe.

Kondensatorentladungstechnik
A Überspannungsgenerator dient zur Durchführung des Kondensatorentladevorgangs. Dieses Gerät wird verwendet, um Stromleitungen in unidirektionale Hochspannungsimpulse umzuwandeln. Die Impulse werden dann über den defekten Stromanschluss übertragen. Die Spannung der Stromversorgung steht in direktem Zusammenhang mit den Kondensatorladungen. Wenn wir den Schalter schließen, entlädt der Kondensator einen Hochspannungsimpuls in das zu testende Kabel.

Abschließend prüfen wir die Ergebnisse. Die Kurve zeigt, wie sich die Zeit auf die Spannung auswirkt, wenn eine Lücke überschlägt. Die Kurve wird erzeugt, indem zunehmende Spannungen an die Lücke angelegt und die Zeitverzögerung gemessen wird, bis die Funken aufhören. Die Kurve zeigt kürzere Zeitverzögerungen vor dem Überschlag und eine höhere angelegte Spannung. Häufig gibt es eine kleine zeitliche Verzögerung, unterhalb derer die Lücke niemals überschlagen wird. Unterhalb einer bestimmten Spannung, angezeigt durch die „Minimum Break-down voltage“, wird eine Lücke innerhalb einer üblichen Testzeit von mehreren Minuten niemals überschlagen.

Surge-Immunitätstests
Qualification Exam Surge testet die Widerstandsfähigkeit des DUT gegenüber sehr hohen Spannungspegeln über einen kurzen Zeitraum (z. B. Blitzeinschlag). Externe Normen fordern Stoßspitzenspannung (SG 61000-5 und IEC 61000-5). Ein Mustertest ist die Stoßspannungstest. Es verwendet eine gemeinsame Überspannungswellenform. Die Stoßwellenform steigt in 1.2 Mikrosekunden an und fällt in 50 Mikrosekunden ab.

Jede Einheit wird mit 50 aufeinanderfolgenden Überspannungsimpulsen belastet, bevor sie versagt oder besteht. RIO wird verwendet, um diese Ergebnisse nach dem Stoß zu überprüfen. Der Widerstand von der linken zur rechten Seite bei 500 Volt wird als RIO gemessen. Bei einem 60-sekündigen Test bei 5.7 kV RMS-Isolation sollte der Leckstrom weniger als 30 Mikroampere betragen. Andere Verfahren zur statistischen Analyse von Überspannungscharakterisierungsdaten sind verfügbar. Das Stoßfestigkeitstest simuliert niederfrequente Überspannungen.

Hier sind einige Fälle, in denen Sie mit Überspannungsvorfällen rechnen können.
• Auftreten von Stromumschaltungen
• Isolationsfehler im Stromnetz
• Schalten von Blindlasten in der Nähe (z. B. Motoren)
• Sicherungen brennen durch (Rücklaufspannung)
• Blitzeinschläge in der Nähe (indirekt)

Überspannungskopplungsmethoden
EMV-Überspannungsprüfung
Spannungsspitzen werden häufig an AC- (oder DC-) Stromeingangsports geliefert, obwohl bestimmte Standards verlangen, dass sie auch an Signalports angelegt werden.
Überspannungsimpulse werden häufig direkt über eine richtig bestimmte Quellenimpedanz (z. B. 2 und 18 uF in Reihe) mit den Signalen verknüpft.
Das Kopplungsnetzwerk ist typischerweise zusammen mit einem Entkopplungsnetzwerk, das den Schutz der Stromversorgung oder der Zusatzgeräte unterstützt, in einem Immunitätstestsystem untergebracht.

Einige typische Ausfallarten bei Stoßspannungsprüfungen
Überspannungsprüfung erfordert eine erhebliche Menge an Energie. Für kurze Zeit können die beteiligten Ströme leicht 100 A erreichen. Es ist ziemlich einfach, Ihr Produkt mit so viel Energie zu ruinieren.
Einige häufig auftretende Probleme werden wie folgt angegeben:
• Braten von ICs.
• Verschlechterung der Verkabelung.
• Thermische Probleme.
• Lichtbögen scheinen ziemlich häufig zu sein.
• Motorwicklungen sind beschädigt.

Für Blitzsimulationstests, Blitzstoßgeneratoren genutzt werden. Viele Teststandards verlangen indirekte Blitztests an Komponenten, die in der kommerziellen Avionik-, Automobil- und Militärindustrie eingesetzt werden. Um Störfestigkeitsteststandards zu erreichen, müssen diese Tests an Komponenten, Produkten, Geräten und Fahrzeugen durchgeführt werden. Einzelschlag- und Mehrfachschlag-Überspannungssimulatoren sind von RTCA/DO-160 Abschnitt 22 und MIL-STD-461 vorgeschrieben.

Blitzstoßgenerator-Tests
MIL-STD-461G wird in fünf Testanwendungen erwähnt.
Multiple Stroke -Wellenformen 1 und 2. Kompatibel mit allen Flugzeugen
Wellenform 3 – Mehrfachhub (bei 1 und 10 MHz anwenden) Alle Ebenen sind betroffen.
Die Wellenformen 4 und 5 gelten für Flugzeuge mit Verbundhaut/-struktur. Ein Flugzeug mit Ganzmetallhaut/-struktur ist nicht förderfähig.
Wellenform drei, Multiple Burst (gilt sowohl für 1 als auch für 10 MHz).
Multiple Burst -Waveform 6. Nur für Bündel mit niedriger Impedanz.

FAQs
Was verursacht Stoßspannung?
Blitz- und Netzschaltimpulse sind die Hauptursachen für diese Überspannungen im Stromnetz. Andere Faktoren wie Resonanz, Lichtbögen am Boden und Isolationsfehler können jedoch ebenfalls zur Überspannung des Stromversorgungssystems beitragen.

Wozu dient ein Impulsgeber?
Der Zweck von Stoßspannungsgeneratoren besteht darin, Stoßspannungen zu erzeugen, die Schaltüberspannungen und Blitzeinschläge nachahmen. Ein Ladegleichrichter, „Marx-Circuit“-Stoßstufen, ein Stoßspannungsteiler und ein Stoßspannungsmesssystem bilden das gesamte Prüfsystem.

Wie misst man Stoßspannungen?
Ein geladener Kondensator wird währenddessen schnell parallel geschaltet Stoßspannungsprüfung, auch bekannt als Stoßspannungstest, um einen Überspannungsimpuls in den zu untersuchenden Wicklungen zu erzeugen. Nach dem Anschluss wird die gespeicherte Energie des Kondensators an die Induktivität abgegeben, dann an den Kondensator zurückgegeben und so weiter. Für Spulen und Motoren mit zufälligen und formgewickelten Wicklungen: Die Prüfspannung beträgt V = 2E+1000 V, wobei E die verkettete RMS-Nennspannung des Motors ist. Für Wicklungen, Statoren, komplette Motoren und alle Arten von Generatoren ist dies die beliebteste Prüfspannungsformel.

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