Studie generátoru bleskových přepětí založená na normě IEC 61000-4-5: Případová studie LISUN SG61000-5

Abstraktní
Přepětí způsobené bleskem představuje významnou hrozbu pro elektronická zařízení, což z něj činí klíčové téma ve výzkumu elektromagnetické kompatibility (EMC). Tester přepětí podle normy IEC 61000-4-5 poskytuje standardizovanou metodu pro hodnocení odolnosti elektrických a elektronických zařízení vůči přepětí. Tento článek se zabývá principy fungování generátorů přepětí způsobených bleskem, testovacími metodikami a aplikacemi se zaměřením na... LISUN SG61000-5 Generátor přepětí. Analýzou technických specifikací a praktických případů použití tohoto zařízení si tato studie klade za cíl poskytnout vhled do návrhu a testování přepěťové ochrany pro elektronická zařízení.

1. Úvod
S rychlým pokrokem elektronických technologií se elektronická zařízení široce používají v různých oblastech. Údery blesku a spínací operace v napájecí soustavě však mohou generovat vysokoenergetické přechodné přepětí (špičky), které způsobují vážné poškození těchto zařízení. Hodnocení a zlepšování odolnosti proti přepětí je nezbytnou součástí výzkumu v oblasti elektromagnetické kompatibility (EMC). Tester přepětí podle normy IEC 61000-4-5 hraje klíčovou roli tím, že definuje standardizovanou testovací metodiku pro posouzení odolnosti proti přepětí.

2. Přehled normy IEC 61000-4-5
Norma IEC 61000-4-5, vydaná Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC), definuje zkušební metody a požadavky pro hodnocení odolnosti vůči přepětí, přičemž se konkrétně zabývá přechodnými přepětími způsobenými spínáním a údery blesku. Norma popisuje specifikace průběhů, zkušební úrovně, zkušební zařízení a zkušební postupy, aby poskytla jednotný rámec pro hodnocení. Nejnovější verze, IEC 61000-4-5:2014, zavedla aktualizace a vylepšení zkušebních metodik a technických požadavků.

Generátor přepětí SG61000-5

3. Princip fungování generátorů bleskových přepětí
Generátory bleskových přepětí jsou navrženy tak, aby simulovaly přechodná přepětí způsobená údery blesku nebo spínacími operacemi za účelem vyhodnocení odolnosti elektronických zařízení. Hlavní funkcí těchto generátorů je vytvářet standardizované průběhy přepětí v souladu s normou IEC 61000-4-5, jako například:

• Průběh napětí naprázdno 1.2/50 μs
• Průběh zkratového proudu 8/20 μs

Tyto průběhy jsou aplikovány na testované zařízení (EUT) prostřednictvím vazebních/oddělovacích sítí (CDN) za účelem posouzení jeho odolnosti vůči přepětí.

4. Metodika přepěťové zkoušky

4.1 Testované subjekty a rozsah použití
Přepěťový tester dle normy IEC 61000-4-5 je použitelný pro zařízení připojená k napájení, komunikační zařízení, průmyslové řídicí systémy a další. Primárním cílem přepěťového testování je posoudit odolnost těchto zařízení vůči přechodným přepětím a zajistit jejich spolehlivost v reálných podmínkách.

4.2 Průběhy přepětí
Jedno LISUN SG61000-5 Generátor přepětí vytváří dva základní průběhy přepětí:

• Tvar vlny napětí naprázdno (1.2/50 μs)
• Doba nárůstu napětí: 1.2 μs ±20 %
• Trvání napětí: 50 μs ±20 %
• Tvar vlny zkratového proudu (8/20 μs)
• Doba náběhu proudu: 8 μs ±20 %
• Trvání proudu: 20 μs ±20 %

4.3 Testovací konfigurace
Přepěťové zkoušky se obvykle provádějí dvěma způsoby:

• Zkouška soufázového napětí (fázový vodič-zem): Přepětí se aplikuje mezi fázový vodič (L) nebo neutrální vodič (N) a zem (PE), čímž se simulují přepětí vyvolané bleskem šířící se uzemňovacími sítěmi.
• Test v diferenciálním režimu (vodič-vodič): Přepětí je aplikováno mezi fázové vedení (L) a neutrální vedení (N) a simuluje tak přechodná přepětí v elektrické síti.

4.4 Aplikace přepětí
Jedno LISUN SG61000-5 Tester přepětí aplikuje přepětí prostřednictvím vestavěné vazební/oddělovací sítě (CDN), aby zajistil splnění standardních testovacích podmínek. Přepětí lze aplikovat s kladnou, zápornou nebo střídavou polaritou pro komplexní vyhodnocení.

5. Analýza výsledků testů
Výsledky testů lze rozdělit následovně:

• Třída A: Zařízení po testu funguje normálně bez zhoršení stavu.
• Třída B: Zařízení může zaznamenat dočasné funkční přerušení, ale jeho funkce se obnoví bez zásahu uživatele.
• Třída C: Zařízení vyžaduje pro obnovení normálního provozu manuální zásah.
• Třída D: Zařízení je trvale poškozeno a nelze jej obnovit.

6. Závěr a aplikace
Jedno LISUN SG61000-5 generátor přepětí je plně v souladu s Norma IEC 61000-4-5, což z něj činí ideální nástroj pro energetické systémy, komunikační sítě, automobilovou elektroniku a domácí spotřebiče. Jeho přesnost a automatizace z něj činí velmi cenný nástroj pro laboratoře EMC a výrobce elektronických výrobků.

S rostoucí složitostí elektronických zařízení se technologie přepěťových testů bude dále vyvíjet, aby splňovala přísnější požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu (EMC). LISUN a další výrobci budou i nadále zlepšovat testovací řešení, aby zajistili bezpečnost a spolehlivost elektronických výrobků.