Dalgalanma ve Yıldırım Dalgalanma Koruması Hakkında Bilgi Edinin

Bir dalgalanma, geçici voltaj veya sivri uç olarak da bilinir, voltajın kısa bir an için normal çalışma voltajını aşması olgusunu ifade eder. Esasen, dalgalanma mikro saniyeler içinde oluşan hızlı bir voltaj darbesidir. Dalgalanmaların yaygın nedenleri arasında ağır ekipmanların başlatılması veya kapatılması, kısa devreler, güç anahtarlaması ve büyük motorların çalışması yer alır.

Dalgalanmalar potansiyel olarak elektrikli ekipmanlara ciddi hasar verebilir. Bu nedenle, aşırı gerilim koruma cihazlarıyla donatılmış ürünler, bağlı ekipmanları zarardan koruyarak ani büyük enerji patlamalarını etkili bir şekilde emebilir. Bu koruyucu cihazların kullanımı, elektrikli ekipmanların güvenliğini ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırır.

Dalgalanmaların Özellikleri:

Surges son derece kısa bir süreye sahiptir, tipik olarak nanosaniyelerden mikrosaniyelere kadar değişir. Dalgalanmalar meydana geldiğinde, voltaj ve akımın genliği normal değerleri iki katından fazla aşar. Giriş filtre kapasitörlerinin hızlı şarjı nedeniyle, dalgalanmaların tepe akımı sabit durum giriş akımından çok daha büyüktür. Dalgalanmaları ele almak için, güç kaynağı tasarımları AC anahtarlarının, doğrultucu köprülerinin, sigortaların ve EMI filtreleme cihazlarının dayanabileceği dalgalanma seviyelerini sınırlamayı düşünmelidir.

Tekrarlayan anahtarlama işlemleri sırasında, AC giriş voltajı güç kaynağına zarar vermemeli veya sigorta atmasına neden olmamalıdır. Bu fenomen genellikle sadece birkaç nanosaniye ila milisaniye sürer, ancak voltaj ve akım değerleri normal çalışma seviyelerini önemli ölçüde aşar. Dalgalanmalar dağıtım sistemlerinde yaygındır ve her yerde görülebilir.

Dağıtım sistemlerindeki dalgalanmaların başlıca belirtileri şunlardır:

• Gerilim dalgalanmaları: Makineler ve ekipmanlar normal çalışma koşullarında otomatik olarak durur veya çalışır.
• Elektrikli cihazlara müdahale: Örneğin klimalar, kompresörler, asansörler, pompalar veya motorlar.
• Bilgisayar kontrol sistemlerinde anormallikler: Sık sık açıklanamayan sıfırlamalar.
• Motorların sık sık değiştirilmesi veya yeniden sarılması.
• Elektrikli ekipmanların kullanım ömrünün kısalması: Arızalar, sıfırlamalar veya voltaj sorunları nedeniyle kullanım ömrünün azalması.

Dalgalanmalar hassas elektronik cihazları çeşitli şekillerde etkileyebilir, bunlardan bazıları şunlardır:

Hasar:

• Yarı iletken cihazların gerilim arızaları.
• Komponentlerdeki metalize tabakaların tahribi.
• Baskılı devre kartı izlerinde veya temas noktalarında hasar.
• Çift yönlü tristör/triyak vb.'nin hasar görmesi.

Girişim:

• Ekipman kilitlenmesi, tristör veya çift yönlü tristör kontrol kaybı.
• Veri dosyalarında kısmi hasar.
• Veri işleme programlarındaki hatalar.
• Veri alımı ve iletiminde hatalar ve arızalar.
• Açıklanamayan arızalar ve daha fazlası.

Erken yaşlanma:

• Bileşenlerin erken yaşlanması, elektronik aksamların kullanım ömrünün önemli ölçüde azalmasına neden oluyor.
• Çıkış ses ve görüntü kalitesinin düşmesi.
Dalgalanmaların Kaynakları:
Dalgalanmalar hem harici hem de dahili kaynaklardan kaynaklanabilir. Dalgalanmaların yaklaşık %20'si harici kaynaklardan, özellikle yıldırım ve diğer sistem etkilerinden kaynaklanır. Dalgalanmaların yaklaşık %80'i dahili kaynaklardan, özellikle dahili elektrik yüklerinin etkisinden kaynaklanır.

Dalgalanma jeneratörü_SG61000-5

Dış dalgalanmalar çoğunlukla yıldırımlardan kaynaklanır ve şunları içerir:

Doğrudan yıldırım düşmesi: Paratonerlere, paratonerlere, binalara veya rafineri kulelerine doğrudan gelen yıldırım düşmesi.
Yıldırımdan kaynaklanan elektromanyetik radyasyon: Yıldırımın düştüğü noktadan güçlü manyetik alanlar yayılır ve yıldırım doğrudan bir binaya çarpmasa bile mikroelektronik cihazlara zarar verir.
Elektrik ve sinyal hatlarında yıldırım kaynaklı akımlar.
Yıldırım indüksiyonu: Yıldırım deşarjının etrafında güçlü alternatif manyetik alanlar oluşur ve yakındaki metal iletkenlerde voltaj indüklenir.
Yıldırım kaynaklı yüksek yerel potansiyeller.
Yıldırım girişi: Elektrik hatlarına veya aşağı iletkenlere doğrudan yıldırım düşmesi, elektrik hatlarında yıldırım aşırı voltajlarına ve elektrik kabloları çevresinde güçlü elektromanyetik darbelere neden olabilir. Bu indüklenen aşırı voltajlar ekipmanın giriş portlarına yayılarak ekipmanın arızalanmasına veya hasar görmesine neden olabilir.

Dahili dalgalanmalar esas olarak elektrik şebekesindeki elektrikli ekipmanların anahtarlama işlemlerinden ve aşağıdakiler de dahil olmak üzere diğer faktörlerden kaynaklanır:

Klimalar, kompresörler, pompalar veya motorlar gibi yüksek elektrik yüklerinin açılıp kapatılması.
Endüktif yüklerin açılıp kapatılması.
Güç faktörü düzeltme kondansatörlerinin açılıp kapatılması.
Kısa devre arızaları.
Mekanik kontaklar: Röle anahtar kontakları, basmalı anahtarlar, anahtarlı anahtarlar, anahtarlı potansiyometreler vb. dahil olmak üzere mekanik anahtarlar.

IEEE tanımlarına göre dalgalanmalar birkaç kategoriye ayrılabilir:

• Darbe tipi dalgalanmalar: Voltaj, mikro saniyeler içinde birkaç yüz volttan 20,000 volta kadar değişir.
• Salınımlı dalgalanmalar: Voltaj, mikrosaniyelerden milisaniyelere kadar değişen bir aralıkta birkaç yüz volttan 6000 volta kadar değişir.
• Patlama tipi dalgalanmalar: Tekrarlanan çevrimlerin tepe gerilimi veya akımı.

Elektronik ekipmanı yıldırım dalgalanmalarından korumak için ilgili bağışıklık test standartları oluşturulmuştur. Elektronik ekipman için yıldırım dalgalanması bağışıklık testlerinin ulusal standardı GB/T17626.5'tir (uluslararası standart IEC61000-4-5'e eşdeğerdir). Bu standart esas olarak dolaylı yıldırım çarpmalarının neden olduğu çeşitli durumları simüle eder, bunlar şunlardır:

• Dış hatlara düşen yıldırımlar, dış hatlara veya toprak dirençlerine akan büyük akımlar oluşturarak girişim voltajına neden olur.
• Dış hatlarda dolaylı yıldırım düşmelerinden (bulutlar arası veya bulut içi yıldırım gibi) kaynaklanan endüklenen gerilim ve akım.
• Yıldırım düşmesi sonucu çevredeki nesnelerin etrafında oluşan güçlü elektromanyetik alanlar, dış hatlarda gerilim oluşmasına neden olur.
• Toprak akımlarının ortak toprak sistemi üzerinden girişime neden olduğu yere yakın yıldırım düşmeleri. Ek olarak, standart, trafo merkezlerindeki anahtarlama eylemleri (anahtarlama ekipmanı işlemleri sırasındaki voltaj geçişleri) tarafından getirilen girişimi simüle eder, örneğin:

• Ana güç sistemlerinin (örneğin, kapasitör gruplarının) değiştirilmesi sırasında oluşan girişim.
• Aynı elektrik şebekesi içerisinde küçük anahtar geçişlerinden kaynaklanan parazit.
• Rezonans devrelerine sahip tristör ekipmanlarından kaynaklanan girişim.
• Ekipman topraklama şebekeleri veya topraklama sistemleri arasındaki kısa devreler ve ark arızaları gibi çeşitli sistematik arızalar da simüle edilir.

Standart iki tip dalga formu üretecini tanımlıyor:

• Elektrik hatlarında oluşan dalga formları: Dik cephelere (50 µs) sahip dar dalgalanma dalga formları (1.2 µs).
• İletişim hatlarında oluşan dalga formları: Yumuşak cepheli geniş dalgalanma dalga formları.

Yıldırım çarpması nedeniyle elektrik hatlarında oluşan simüle edilmiş yıldırım darbeleri veya ortak toprak direnci üzerinden yıldırım deşarjı nedeniyle oluşan dalgalanma darbeleri. Tipik parametreler arasında farklı test seviyeleri için açık devre çıkış voltajı (0.5 ila 6 kV), kısa devre çıkış akımı (0.25 ila 2 kA), iç direnç (2 ohm) ve çeşitli test seviyeleri için ek dirençler (10, 12, 40, 42 ohm) bulunur. Dalgalanma çıkış polaritesi pozitif/negatif olabilir ve dalgalanma çıkışı güç kaynağıyla 0 ila 360 derecelik bir faz kaymasıyla senkronize edilebilir. Tekrarlama sıklığı dakikada en az bir kez olmalıdır.

Yıldırım Dalgalanması Bağışıklık Testlerinin Şiddet Düzeyleri:

• Seviye 1: İyi koruma ortamı.
• Seviye 2: Kısmi korumaya sahip ortam.
• Seviye 3: Endüstriyel işyerleri gibi ekipmanlar için özel kurulum gereksinimleri belirtilmemiş, sıradan elektromanyetik girişim ortamı.
• Seviye 4: Sivil havai hatlar veya korumasız yüksek gerilim trafo merkezleri gibi ciddi parazitlerin olduğu ortamlar.
• Seviye X: Kullanıcı ile üretici arasındaki anlaşmaya göre belirlenir.