2. časť; Séria N4L: Vstup napätia a prúdu do analyzátora výkonu

Prekotný vývoj v technológiách transformácie energie s potrebou lepšej efektívnosti výroby a zvyšujúcim sa tlakom na dizajn modernej výkonovej elektroniky, kladie čoraz väčšie požiadavky na presnú kvantifikáciu správnej hodnoty elektrického výkonu.

Z úvodu je jasné, že si už nebudeme stačiť s klasickými prístrojmi na meranie elektrického výkonu.

Pre ilustráciu zoberme do úvahy signál z PWM invertora:​

Obrázok 1: Priebeh signálu PWM a jeho frekvenčná analýza​

Z obrázku 1 je zrejmé, že ak chceme presne zmerať celkový výkon, musíme zahrnúť všetky frekvenčné zložky signálu. To sa môže spočiatku zdať priame, pretože mnoho analyzátorov výkonu ponúka vhodný frekvenčný rozsah, ale vo väčšine prípadov sa vysoká presnosť merania výkonu dosiahne len v obmedzenom frekvenčnom rozsahu. To je ilustrované čiarou odozvy 1, ktorá predstavuje typický rozsah vysokej presnosti pre mnoho analyzátorov výkonu v porovnaní s čiarou odozvy 2, čo predstavuje analyzátor výkonu, ktorý udržiava vysokú presnosť pre celý rozsah prevádzkových frekvencií.

Návrh hardvéru

Jednou z hlavných výziev, ako dosiahnuť dobrú presnosť pri meraní výkonu cez široký rozsah frekvencií je návrh prúdových a napäťových vstupov. Pre napäťové vstupy je frekvenčná reakcia silne ovplyvnená parazitickou kapacitanciou a pre prúdové vstupy kde sú použité bočníky s nízkym odporom je frekvenčná reakcia silne ovplyvnená parazitickou indukciou.

Z toho vyplýva, že širokopásmovú presnosť analyzátora výkonu možno optimalizovať minimalizovaním parazitickej kapacitancie a indukcie na napäťových a prúdových vstupoch.

Zvyčajne najväčšou výzvou je pre presný analyzátor výkonu zabezpečiť nízku induktanciu na prúdových vstupoch, to znamená na prúdových bočniciach. Parazitická indukcia takejto zložky je funkciou jej geometrie. Vzhľadom na to, že indukčná impedancia rastie s frekvenciou, tak aj chyba merania asociovaná parazitickou indukciou s frekvenciou rastie.

Konvekčné riešenie

Tu sú uvedené príklady, ktoré ilustrujú bežne používané techniky:

 

Axiálny odpor s paralelným vinutím odporu

Tu umožňuje orientáciu odporového drôtu na trubkovú formu, určité potlačenie elektromagnetického poľa vďaka opačným cestám toku dopredu a spätného prúdu.

 

 

Obrázok 2 Axiálny odpor

 

Vlnená zložená odporová fólia

Tu je nejaké zrušenie poľa dosiahnuté opačným prúdom prúdenia v susedných fóliových rovinách.

Táto technika má výhodu oproti axiálnemu návrhu v prirodzenom chladení vďaka zväčšenej povrchovej ploche.

 

 

 

Obrázok 3 Odporová fólia

 

Koaxiálny bočník

Tu sa vstupné a výstupné pripojenie uskutočňuje na jednom konci sústredných trubíc a na druhom je spojka pre pripojenie prietokovej a vratnej vrstvy. Tento dizajn dosahuje lepšie rušenie poľa ako axiálne alebo fóliové techniky. Napriek tomu, mechanická zložitosť z tohto návrhu robí drahé riešenie.

 

 

Obrázok 4 Koaxiálny bočník

 

Ak vezmeme do úvahy jeden tok a jednu spiatočnú cestu v dvoch vrstvách koaxiálneho bočníka pri pohľade z jedného konca bočníka vidíme veľmi účinné zrušenie rotujúcich polí.

Obrázok 5

Inovačné riešenia

Zatiaľ čo rušenie elektromagnetického poľa v koaxiálnom bočníku je dobré, fyzikálna veľkosť, mechanická zložitosť a cena tejto techniky sú neúnosné, a preto sa táto technika bežne nepoužíva.

Spoločnosť Newtons4th Ltd so sídlom vo Veľkej Británii však vyvinula a zdokonalila dizajn, ktorý umožňuje zrušenie poľa na rovnakej úrovni ako najlepší koaxiálny bočník pri zachovaní výrobných nákladov, ktoré sú životaschopné na použitie v komerčných energetických analyzátoroch. Keďže hlavné náklady spojené s koakxiálnými návrhmi pochádzajú z komoditných kovov, obrábanie a montáž bočníka, ktorý zahŕňa tri rozmery, cieľom tohto nového návrhu bolo dosiahnuť optimálne odstránenie poľa na zostave s plošnými spojmi. Doska by si vyžadovala silnejšie roviny vodičov ako bežné dosky s obvodmi v kombinácii s tenkou izolačnou vrstvou medzi vodičmi, aby sa optimalizovalo odstránenie poľa a vonkajšej laminátovej vrstvy na zabezpečenie mechanickej pevnosti.

Použitím centrálne pripojených napájacích a spätných ciest vedúcich k povrchovo namontovaným odporom, ktoré sú umiestnené k vonkajšiemu okraji dosky, sa dosiahne optimálna rovnováha zdieľania výkonu odporníka a zrušenia poľa. Porovnanie impedancie a fázy, aby bolo možné pochopiť impedančnú a fázovú odozvu tohto nového dizajnu v porovnaní s inými komerčne dostupnými odporovými bočnicami s nízkou indukčnosťou, sledujeme porovnávaciu tabuľku ukazujúcu nominálny odpor a indukčnosť troch modelov vrátane nového dizajnu od Newtons4th Ltd. Tu zjednodušená verzia dizajnu dosky ukazuje dopredu a cesty spätného prúdu k presnej povrchovej montáži s nízkym tepelným driftom. Toto usporiadanie má za následok minimálnu zmenu teploty v celom rozsahu prevádzkového prúdu. Súčasná cesta hľadá koniec od vonkajšieho okraja smerom k stredu bočníka. Odstránenie magnetického poľa od prúdu dopredného a spätného prúdu.

Mechanická konštrukcia technológie planárneho bočníka N4L umožňuje obmedziť ohrevanie za všetkých prevádzkových podmienok. Vysoký pomer plochy k objemu poskytuje výborný odvod tepla. Infračervená analýza planárneho bočníka poskytuje prehľad o vynikajúcom rozložení tepelného výkonu.

Obrázok 8: Štruktúra prúdového plášťa N4L

Obrázok 7: Rozloženie teploty v planárnom bočníku od 26.3 ° C do 36.3 ° C​

Obrázok 6: Schéma prúdového planárneho bočníka N4L

Obrázok 9: Technické parametre bočnika N4L

Obrázok 10: Technické parametre bočnika N4L

Planárne bočníky tvoria podstatnú súčasť analyzátorov výkonu Newtons4th, ale sú len jedným z inovatívnych princípov, vďaka ktorým tieto prístroje dosahujú vynikajúce parametre. Nemenej dôležitým parametrom je meranie plávajúceho napätia na bočníku. Merací kanál má CMMR 150 dB oproti štandardným 80 dB.

V ďalšom diele sa dôkladne pozrieme na vplyv AD prevodníka a výber rozsahu.

Ak máte nejaké otázky alebo potrebujete radu. Neváhajte nás kontaktovať formulárom uvedenom nižšie.

Ďalšia časť / Všetky časti 

Analyzátor kvality výkonu N4L PPA4500

Vysoko presný analyzátor kvality elektrického výkonu. Je predurčený k meranie strát transformátora, účinnosti PWM meničov, kľudové spotreby podľa IEC62301 / EN50564 a k mnohým ďalším náročným aplikáciám.

Analyzátor kvality výkonu N4L PPA5500

Vysoko presný analyzátor kvality výkonu s najvyššou rýchlosťou, základnou presnosťou 0,01%, až 50Arms (1000Apk) a 1000Vrms (3000Vpk) priamo na vstupoch

Analyzátor kvality výkonu N4L PPA5500-TE Edícia Transformer

Najpresnejší analyzátor výkonu transformátora na svete.

Analyzátor kvality výkonu N4L radu PPA1500

Analyzátor kvality siete rady PPA1500 je vysoko výkonný kompaktný analyzátor kvality elektrickej energie, ktorý ponúka zaujímavý pomer cena výkon.

Analyzátor kvality výkonu radu N4L PPA500

Analyzátor kvality siete rady PPA500 spája presnosť radu analyzátorov kvality s potrebou vysokého výkonu analýzy kvality energie za nízku cenu. Je ideálnym riešením pre aplikácie vyžadujúce presné merania vo výrobnom a skúšobnom prostredí. Nízka cena analyzátora energie PPA500 predstavuje veľkú príležitosť pre systémových integrátorov, hľadajúci presnú a spoľahlivú analýzu.

Analyzátor výkonu a kvality siete 1 ~ 6 fáz N4L PPA3500

Analyzátor výkonu 1 ~ 6 fáz N4L PPA3500

Programovateľné arbitrárne zdroje Newtons4th radu N4A

Zdroje striedavého napätia s výkonom 3 – 67kVA (DC + 0,01Hz až 1kHz) 1 alebo 3 fázové s minimálnym nežiaducim skreslením, používateľsky konfigurovateľný generátorom harmonických pre syntézu aj replikáciu priebehov.