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23 Nov, 2022 19 Gesehen Autor: Raza Akbar

Störfestigkeitsprüfung mit Hilfe von Koppel-Entkoppel-Netzwerken

Geführte Immunitätstests können mit Hilfe von a durchgeführt werden Kopplung Entkopplungsnetz (CDN). Bei Anschluss an einen Generator wird die CDNE-M316 wird zuerst eine Gleichtaktstörung im EUT (EUT) verursachen. Über das Kopplungsnetzwerk, das aus Kabeln und Reihenleitern besteht, wird ein Störsignal an das EUT gesendet.
Die meisten elektrischen Geräte interagieren auch mit anderen Geräten, die als Hilfsgeräte (AE) (AE) bezeichnet werden. Das Entkopplungsnetzwerk sorgt dafür, dass das Störsignal des Generators nicht auf die Nebenverbraucher wirkt.
Für die Wiederholbarkeit und die Sicherheit aller Geräte außer dem EUT werden CDNs bei Immunitätstests bevorzugt. Ein Kopplungs-Entkopplungs-Netzwerk garantiert die Sicherheit des AE auch bei strengen Tests.
Trotz ihrer gemeinsamen Funktionalität werden CDNs verschiedene eindeutige Signale erstellen und testen. Einige Arten von Kopplungs-Entkopplungsnetzwerken umfassen HF-Sweep-EMV-Immunitätstests. Andere testen Transienten wie EFT/Burst, Surge und andere. Um sicherzustellen, dass Ihre Immunitätsprüfung den IEC/EN-Anforderungen entspricht, ist es wichtig, das geeignete CDNE-M316 zu wählen.
Transient Current Distribution Networks (CDNs) sind auf EFT/Burst-Störungen und impulsförmige Ströme zugeschnitten. Wenn das Kopplungs-Entkopplungsnetzwerk verwendet wird, wird das EUT, das normalerweise ein Gerät mit höheren Spannungen und Strömen ist, plötzlichen Überspannungen ausgesetzt.
Bei Tests der Immunität gegen Störungen durch Hochfrequenzwellen ist ein spezielles Instrument namens RF CDN erforderlich.

Beschreibung
Kopplung Häufig als „CDNs“ abgekürzt, werden Entkopplungsnetzwerke verwendet, um sowohl Energie oder Störungen (EMI/Rauschen) zu entfernen als auch zu übertragen (Kopplung) (Entkopplung). Das Einspeisen von Rauschen, dem das EUT/DUT ausgesetzt wird, und das anschließende Herausfiltern von Interferenzen ist ein Standardverfahren bei EMV-Störfestigkeitstests, wo diese normalerweise verwendet werden.
A Kopplung Entkopplungsnetz (CDN) ist ein Gerät, das das EUT von den Stromquellen und Hilfsgeräten isoliert, indem es Störungen auf Strom-, Kommunikations-, Steuer- oder ähnlichen Leitungen überlagert, die an einen EUT-Port (AE) angeschlossen sind.
Da die von der IEC geforderten Immunitätstests durchgeführt werden müssen, während das EUT mit Strom versorgt wird und in Betrieb ist, ist diese Art von Gerät erforderlich. Die gleiche Idee gilt für die Verwendung von Berststörungen an Stromleitungen.
Ein Coupling Device Network (CDN) kann die Störung des Generators direkt an das EUT senden und nicht umgekehrt.
Das Kopplungsnetzwerk lässt zu, dass die Störung die Versorgungsleitung des EUT hinuntergeht, verhindert jedoch, dass die Leistung des EUT in den Generator gelangt. EUT-Strom kann über das Entkopplungsnetzwerk zum EUT fließen, aber Störungen vom Generator können nicht zur Stromversorgung oder zum AE gelangen.
Aus diesem Grund ermöglicht ein Kopplungsentkopplungsnetzwerk die Anwendung von Störungen auf EUT-Stromleitungen, wodurch das Auftreten von Störungen im Stromnetz effektiv simuliert wird, als ob sie zufällig auf Phänomene zurückzuführen wären, die für diese Einstellungen charakteristisch sind (Stromnetze, Kommunikationsleitungen usw.). .

Design
Jedes Netzwerk hat seine einzigartige Architektur und Funktionen, die auf dem spezifischen Anwendungsfall, der zugehörigen Hardware und dem zugrunde liegenden Standard basieren. CDNs haben zwei Hauptvorteile:

  1. Geringe Unsicherheit der angewandten EMI/Belastung
  2. Entkopplung der Nebenaggregate (AE)
Kopplungs-Entkopplungs-Netzwerk

Abbildung: Kopplungs-Entkopplungs-Netzwerk

Wo CDNs verwendet werden
Vorrichtungen dieser Art finden in vielen Zusammenhängen Anwendung; zwei der häufigsten sind HF- (kontinuierliche) und transiente Immunitätstests. CDNs werden häufig in beiden EMI-Testformen verwendet, die auf einer Vielzahl von Strom- und Datenleitungen (Signalleitungen) durchgeführt werden.
Es ist klar, dass die Anwendungen und Leitungstypen die Struktur dieser CDNs erheblich beeinflussen. Die Netze sind im Allgemeinen über Generatormarken hinweg austauschbar, solange keine Transientenprüfung am Stromnetz durchgeführt wird.
Es gibt zahlreiche typische Anwendungen für CDNs, wie z. B. Immunitätstests und Emissionstests, und die zugehörigen Frequenzbereiche sind im Bild links dargestellt.

Geleitete HF-Immunitäts-CDNs
Die gebräuchlichste Injektionstechnik für IEC 61000-4-6-Tests ist die Verwendung von CDNs, die speziell für leitungsgebundene HF-Tests hergestellt wurden. Darüber hinaus sind sie das effektivste Injektionsgerät für HF-Immunitätstests, das jemals entwickelt wurde. Die meisten HF-CDNs sind nach IEC 61000-4-6-Spezifikationen gebaut und bieten eine Gleichtaktimpedanz von 150 Ohm.

Einspritzeffizienz
Im Vergleich zu EM-Klemmen oder BCI-Sonden, die die höchsten Testpegel mit der geringsten Leistung liefern, sind Kopplungs-Entkopplungs-Netzwerke die effizienteste Injektionstechnik. Eine deutliche Lautstärkesteigerung kann mit CDNs erreicht werden, wie in der beigefügten Tabelle gezeigt, wenn entweder ein 40-Watt- oder ein 80-Watt-HF-Leistungsverstärker verwendet wird.

CDN-Auswahl
Aufgrund der kabelspezifischen Natur dieser Netzwerke müssen für Tests möglicherweise mehrere gleichzeitig verwendet werden. Die CDNs sind mit mehreren Testplattformen kompatibel, sodass Sie die Tools auswählen können, die Sie benötigen.

Arten von RF-CDNs
Diese Untertypen werden für die Verwendung mit bestimmten Verbindungen und Kabeln (IE, Koaxial, ungeschirmt usw.) unterschieden. Die M-Type-Serie ist die beliebteste, da sie speziell für die Verwendung mit elektrischen Leitungen entwickelt wurde.
Obwohl Klemmen für die erforderlichen Leitungen vorhanden sind, sind dreiphasige M-Typ-CDNs normalerweise nicht für einphasige EUT/DUT-Anwendungen geeignet.

Testen mit RF CDNs
Der Ersatzansatz wird bei IEC 61000-4-6-Tests unabhängig vom Injektionsgerät verwendet. Kalibrierungsinformationen sind eine Schlüsselkomponente dieses Prozesses, da sie die Basis bilden, anhand derer nachfolgende Tests durchgeführt werden.

Einrichtung der CDN-Kalibrierung
HF-Systeme führen beim Kalibrieren und Anpassen von Testpegeln einen Frequenz-Sweep durch, um den geeigneten Frequenzpegel zu erreichen. Sobald das Ziel erreicht ist, werden die Informationen zur weiteren Verwendung im Bewertungsprozess aufbewahrt.
Die CDNE-M316-Injektionstechnik, die für den IEC 61000-4-6-Kalibrierungsaufbau verwendet wird, ist unten dargestellt.
1) Geleitetes HF-Testsystem
2) 100Ω-Adapter
3) 6-dB-Dämpfungsglied
4) Kopplungs-Entkopplungs-Netzwerk (CDN)
5) 50 Ω Abschlusslast

Für die Kalibrierung auf Testebene muss ein modulares System aufgebaut werden, das die Verbindung separater Komponenten beinhaltet und normalerweise von einer Software verwaltet wird.

Kalibrierungsadapter
Die Adapter von 50 Ohm auf 150 Ohm werden manchmal nur als 100-Ohm-Adapter bezeichnet, da sie die für IEC 100-61000-4 erforderliche Impedanz von 6 Ohm bieten. Es ist üblich, ein Netzwerk neben einer Kurzschlussbrücke zu erwerben, die das CDN und die Adapter verbindet.
Passende Adapter oder Kurzschlussadapter sind spezifisch für die Leitungskonfiguration eines bestimmten Netzwerks und daher nicht immer austauschbar. Adapter im Bereich 100 (50 bis 150) sind erhältlich bei LISUN oder anderswo im Internet.

In der beigefügten Abbildung sind ein kurzer und ein 50-Ohm-auf-150-Ohm-Adapter dargestellt, der mit einem Content Delivery Network verbunden ist.
1) Kurzschlussadapter 5 Leitungen
2) Zugehöriges 5-Zeilen-CDN
3) 50- bis 150-Ohm-Adapter
4) Kurzschlussadapter angeschlossen

Transiente Immunitäts-CDNs
Elektrische schnelle Transienten (EFT)/Bursts und kombinierte Wellenstöße (IEC 61000-4-5) sind die am weitesten verbreiteten transienten Impulse, die Kopplungs-Entkopplungs-Netzwerke (IEC 61000-4-4) erfordern. Für jedes werden unterschiedliche Content Delivery Networks (CDNs) benötigt, und Überspannungen erfordern aufgrund der Pulsleitungssynchronisierungsanforderungen besondere Aufmerksamkeit.

Automatische und manuelle Kupplungen
Über 16 Ampere dreiphasiger Elektrizität erfordern einen manuellen oder automatischen Koppler für Überspannungstests. Systeme enthalten häufig CDNs mit Lasten unter 16 Ampere auf einer einzelnen Phase.
Im Gegensatz zu manuellen Kopplern, die angepasst werden müssen, um dieselben Anforderungen zu erfüllen, ermöglichen automatisierte CDNs Modifikationen bis zu einem bestimmten Schwellenwert und einer bestimmten Kopplungskonfiguration. In vielen Fällen erlauben manuelle Verfahren keine Schwellenauswahl, was die verfügbaren Möglichkeiten stark einschränkt.

Combined Wave Surge CDNs
Ein Teil der Art und Weise, wie Überspannungsgeneratoren Transienten erzeugen, besteht darin, sie direkt in verschiedene Leitungen einzuspeisen, meistens in das Stromnetz. Es muss die Netzsynchronisation angesichts der Phasenwinkelanforderungen von 0, 90, 180 und 270 Grad am CDNE-M316-Ausgang (IEC 61000-4-5) aufrechterhalten.
Dank der bidirektionalen Kommunikation zwischen dem Generator und seiner Anpassung kann der Impuls auf den gewünschten Phasenwinkel positioniert werden Kopplung Entkopplungsnetz. Die Grafik zeigt, wie der Ort auf einer Standard-AC-Netz-Sinuswelle erscheinen könnte, was eine Voraussetzung für Überspannungstests ist.

EFT/Burst-CDNs
IEC 61000-4-4 wird häufig verwendet, um schnelle elektrische Transienten (EFT) zu testen, einschließlich Tests sowohl auf Daten- als auch auf Hauptstromleitungen. Aufgrund der schnellen Abfolge kurzer Pulse wird dieses EMI-Ereignis auch als Burst bezeichnet. Dieser Signalburst hat keine strengen Phasenwinkelbeschränkungen, wodurch es einfacher wird, verschiedene Technologien zu kombinieren.
Surge- und EFT-Fähigkeiten befinden sich oft in denselben CDNs, was es einfach macht, beide zu testen. Anstatt Zeit mit dem Wechseln von Kopplern und dem Trennen der zu testenden Geräte zu verbringen, wird dies im Allgemeinen bei automatisierten CDNs beobachtet, die ein effizientes Testen ermöglichen.

KAPAZITIVE KOPPLUNGSKLEMMEN (CCLS)
Wenn es darum geht, EFT/Burst-Impulse mit Daten oder Kommunikation zu koppeln, sind CCLs eine großartige Option, da sie die Notwendigkeit beseitigen, sich Gedanken über die Verwendung von Kabeln derselben Art zu machen. Es kann diese Geräte austauschbar verwenden, wenn sie richtig mit ihren jeweiligen Transientengeneratoren verbunden sind. Koppelklemmen haben keine Entkopplungsfähigkeiten und koppeln nur die Impulse auf die Datenleitungen.
Um sicherzustellen, dass die Testgeräte untereinander kompatibel sind, müssen die Kopplung Entkopplungsnetz (CDN) koppelt oder entkoppelt HF-Signale zu/von Kabeln, die physikalisch mit dem Prüfgerät (EMV) verbunden sind. Diese Methode ist der Maßstab für die Prüfung der Störfestigkeit und wird von IEC61000-4-6 empfohlen. Es ist auch möglich, CDNs zu verwenden, um Emissionen für die Einhaltung von EN55022 zu messen.

Immunitätstest
CDNs sind die besten Kopplungs- und Entkopplungsgeräte, da sie die Testwiederholbarkeit und die Sicherheit von Hilfsgeräten (AE) gewährleisten. CDNs werden für die korrekte Kopplung des störenden Signals mit den verschiedenen Kabeln verwendet, die an die getesteten Geräte angeschlossen sind, wodurch verhindert wird, dass das Signal andere Geräte, Ausrüstungen und Systeme (EUT) beeinträchtigt.

Emissionsprüfung
CISPR 15 und CISPR 22 schreiben vor, dass sich CDNs Emissionstests über einen breiteren Frequenzbereich (80 MHz bis 300 MHz) unterziehen müssen, und mehrere CDNs tun dies bereits.
Die Gleichtaktimpedanz und der Frequenzgang des Spannungsteilerfaktors bis 300 MHz werden geliefert.

Eine Anpassung der EUT-Anschlussspannung am Ausgang des CDN.

  1. Verbinden Sie den HF-Eingangsport des CDN mit dem HF-Ausgang des Testgenerators über das 6-dB-Dämpfungsglied.
  2. Zweitens muss ein Messgerät mit einer Eingangsimpedanz von 50 Ohm im Gleichtakt mit einem 150-Ohm-auf-50-Ohm-Adapter an den EUT-Port des CDN angeschlossen werden, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten.
  3. Der AE-Anschluss muss eine Gleichtaktlast haben, die aus einem 150-Ohm-zu-50-Ohm-Adapter besteht, der mit einem 50-Ohm-Widerstand abgeschlossen ist.

Nachfolgend finden Sie die Montageanleitung.
Bei direkter Einspeisung in ein geschirmtes Kabel ist eine Last von 150 Ohm am AE-Anschluss nicht erforderlich, da der Schirm auf dieser Seite mit der Bezugsmasse verbunden wird (CDN-S-Typen).
Kalibrierwerte für CDN M-Typen, CDN AF-Typen und CDN T-Typen sind trotz ihrer weit verbreiteten Verwendung der 150-Ohm-Verbindung weitgehend immun gegen Lastschwankungen. Wie die S-Typen haben sie auf der Seite des AE-Ports Kondensatoren gegen Masse, was zu einem Kurzschluss und einem Verlust des HF-Signals führt.
Dadurch entfällt die 150-Ohm-Last am Zusatzgeräteanschluss beim CDN M-Typ, CDN AF-Typ und CDN T-Typ.

Frequenzbereich
Die Norm legt Standards für den Frequenzbereich von 150 kHz bis 80 MHz fest. Der geeignete Frequenzbereich hängt jedoch von den typischen Installations- und Betriebsbedingungen des zu bewertenden Geräts ab. Es wurde entschieden, dass 80 MHz die Standard-Grenzfrequenz sein wird.
Spezifische Produktspezifikationen können bei kleinen Geräten eine höhere Grenzfrequenz von bis zu 230 MHz erfordern.
Die Größe der Ausrüstung, die verwendeten Verbindungskabel, die Verfügbarkeit bestimmter CDNs usw. beeinflussen die Ergebnisse bei der Anwendung dieser Testtechnik bis zu höheren Frequenzen. Sie kann in den benannten Produktnormen weitere Hinweise finden, um eine korrekte Umsetzung sicherzustellen.

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