Resumen: Esta nota de aplicación describe cómo gestionar o suprimir los efectos de los campos magnéticos externos sobre los transformadores utilizados para la familia 71M6541/71M6542/71M6543 de circuitos integrados de medición de electricidad. Se hace especial hincapié en cómo contrarrestar los efectos de un imán DC fuerte en el ambiente confinado en un recinto pequeño medidor.
Introducción
Fondo
El 71M6541 / 71M6542 / 71M6543 familia de circuitos integrados electricidad de medición está diseñado para ser utilizado con los transformadores de corriente (TC), como tradicionalmente se utilizan en metros monofásicos y polifásicos, o resistencias en derivación que están conectados a las interfaces de aislamiento del sensor remoto. Los 71M6541/71M6542/71M6543 y 71M6545 interfaces de sensores remotos se conectan normalmente a través de los circuitos integrados 71M6541/71M6542/71M6543 pequeño, de bajo costo transformadores de pulso.
Bajo la influencia de un campo magnético de CC muy fuerte, un CT (es decir, el transformador de corriente utilizado tradicionalmente en los típicos contadores polifásicos electricidad) se saturará, y su salida será menos que proporcional a la corriente aplicada, lo que resulta en pérdida de ingresos para el programa de utilidad . Tal saturación ocurre a altas corrientes y no se detecta fácilmente.
Al igual que sus homólogos analógicos, los transformadores de intensidad, transformadores de impulsos también pueden ser influenciados por los campos magnéticos externos. En el peor de los casos, los transformadores se saturan y por lo tanto pierden su inductancia, convirtiéndolos en baja resistencia a las cargas de los conductores en el dispositivo de medición de electricidad. Esto se cortocircuita los diferenciales de los conductores y en consecuencia hace que el suministro de energía a colapsar.
Por consiguiente, un sistema de medición consta de una medición de IC 71M6541/71M6542/71M6543 electricidad y uno o más 71M6601 , 71M6103 , o 71M6113 interfaces de sensores remotos conectados a los sensores de derivación de corriente no es totalmente inmune a los campos magnéticos. Esta nota de aplicación describe cómo gestionar o suprimir los efectos de los campos magnéticos externos sobre los transformadores utilizados para la familia 71M6541/71M6542/71M6543/71M6545 de circuitos integrados de medición de electricidad. Se hace especial hincapié en cómo contrarrestar los efectos de un imán DC fuerte en el ambiente confinado en un recinto pequeño medidor.
Tenga en cuenta que la protección contra los efectos magnéticos no se puede implementar con una receta única que sirva para todos. Cada caso es diferente, dependiendo de si los campos de CA o CC están presentes, si el contador está inmerso en un campo magnético o simplemente expuesta a un imán colocado en el exterior, y si el recinto metros proporciona espacio para mover los transformadores de distancia desde la fuente de campo.
Después de una breve revisión de los requisitos magnéticos de contadores de electricidad, algunos términos básicos de la magnética se presentan. Métodos de mitigación también se presentan, desde los más simples técnicas de bajo costo hasta las técnicas de blindaje, y finalmente a través de un transformador con avanzados materiales magnéticos.
Requisitos magnéticos en las normas del medidor
Tradicionalmente, tanto ANSI y EN / IEC han exigido que los medidores de electricidad funcionar en niveles relativamente benignos de campos magnéticos:
- ANSI C12.1, subcláusula 4.7.3.4, se describe un ensayo con una 6ft. x 6 pies. Operativo Helmholtz bobina en AC 100A convertir y especificar una desviación máxima en Wh registro de ± 1%.
- IEC 62053-11, Tabla 8, establece una densidad de flujo de CA de 0.5mT generados con una bobina circular de vueltas 400A.
- IEC 62053-21, sección 8.2.4, establece una intensidad de campo de vueltas DC 1000A a aplicar (como se indica en la Tabla 11, un error de registro del 2% en una clase de 1 metro es permisible).
- EN 50470-1 especifica los campos magnéticos de corriente continua de 1.000 A se activa y se describe una bobina de prueba (básicamente un imán DC) que se va a aplicar a todas las superficies accesibles del metro.
- EN 50470-1 hace referencia a la norma EN 61000-4-8 para los campos magnéticos de corriente alterna (table-top equipo, el campo magnético de CA a la frecuencia de red).
Estos requisitos no son nuevos y son el resultado de dos factores:
- Medidores pueden sufrir errores de registro cuando se opera en las inmediaciones (campos de dispersión) de alta corriente de circuitos de corriente alterna.
- Los clientes finales pueden alterar el medidor de uso de imanes de CC.
Las condiciones de prueba varían desde estándar a estándar, pero pueden dividirse en dos categorías:
- Método de inmersión : todo el medidor bajo prueba se expone a un campo magnético generado por una bobina grande.
- Método de proximidad : un dispositivo magnético se aplica a la superficie de la metros bajo prueba.
La prueba aplicada tiene implicaciones en la forma que el medidor puede ser protegido contra la influencia magnética: Cuando el método de proximidad se utiliza, la ubicación geométrica de los componentes sensibles es de gran importancia. Cuando el método de inmersión se utiliza, la ubicación geométrica de los componentes sensibles es de menor importancia, ya que el campo se llegar a cualquier lugar dentro del medidor bajo prueba.
Las normas nacionales se utilizan en ciertos países pueden contener requisitos específicos de cada país que se aplican en la parte superior de las normas IEC o EN.
Nuevos magnético de CC Requisitos
Requisitos más estrictos están surgiendo en algunos mercados debido a la disponibilidad de muy potentes imanes de tierras raras de corriente continua que pueden ser utilizados para la manipulación metros. 1 En el caso de la alemana metros EHz, requisitos magnéticos muy estrictas se combinan con un factor de forma pequeño físico del recinto, lo que hace aún más difícil para enfrentar la amenaza del imán.
La Tabla 1 muestra un ejemplo de la influencia de un imán DC puede tener en un medidor de electricidad sin protección.Los resultados indicados son de mediciones de corriente obtenidos a partir de un metro de funcionamiento con TC con y sin la presencia de un campo magnético de corriente continua (generado por el imán de prueba prescrita por los alemanes requisitos PTB). 2 La tabla muestra los errores significativos en las corrientes altas que son los resultado de la saturación del núcleo.
Por consiguiente, CTs diseñados para funcionamiento en campos magnéticos fuertes son a menudo protegidos contra los campos magnéticos (con impacto en los costes), o sustituido con los llamados "DC-tolerantes CTs", añadiendo un coste significativo e impactando sobre la precisión de fase de corriente y temperatura .
| Tabla 1. Display de corriente con CT influenciado por el campo magnético de corriente continua | |||
| Corriente (A) | Display w / o de campo magnético (A) | Pantalla con campo magnético de corriente (A) | Pantalla de error |
| 200 | 199,7 | 80 | -60% |
| 100 | 99,8 | 25 | -75% |
| 50 | 49,9 | 49,8 | -0,2% |
| 10 | 9,99 | 9,99 | 0% |
Algunos conceptos básicos de inducción magnética
En la ingeniería eléctrica, pensamos en términos de tensiones que impulsan las corrientes a través de resistencias en un circuito cerrado. Una analogía a esta imagen se puede establecer cuando el reconocimiento de campos magnéticos: Aquí, un imán (o bobina con una corriente eléctrica que fluye a) toma el lugar de la tensión; aire libre o materiales magnéticos tomar el lugar de las resistencias discretas, y la inducción es el equivalente de la corriente eléctrica. Líneas de campo magnético emanan de un polo del imán, penetrar abrir materiales de aire o magnético, y finalmente volver al polo opuesto.Tabla 2 muestra algunas propiedades magnéticas y sus unidades físicas.
| Tabla 2. Elementos magnéticos / eléctricos y Propiedades en comparación | |||
| Elemento magnético o propiedad | Símbolo | Unidad de Física | Descripción |
| Bar imán | - | - | Fuente de un campo magnético de CC |
| Intensidad de campo | H | A / m | Magnitud de un campo generado por un imán o por una corriente |
| Permeabilidad relativa | μ r | Vs / Am | Conductividad de flujo magnético, en comparación con la permeabilidad del vacío (μ 0 ) |
| Flujo | Φ | Vs | El equivalente de la corriente en el campo eléctrico |
| Remanencia | B | T | La "fuerza" de un imán DC |
| La inducción, la densidad de flujo | B | T | B = Φ / A (flujo por área) |
Para un imán permanente, las líneas de campo están más concentradas alrededor de los polos, y la intensidad de campo disminuye al aumentar la distancia (r) de los polos. En proximidad relativa, la intensidad de campo disminuye a una tasa de entre 1 / r ² y 1 / r ³.
En el vacío o el aire, la inducción (B) es proporcional a la intensidad de campo:
B = μ 0 × H
Dentro de un material magnético, la inducción depende de la permeabilidad relativa del material y la intensidad de campo:
B = μ 0 × μ r × H
En esta ecuación, μ r es fuertemente no lineal. μ r depende de la intensidad del campo magnético (H), el material, la temperatura, y otros factores. Para materiales típicos de blindaje magnético, μ r puede estar en el intervalo de 80.000 en el lineal rango. Para altas intensidades de campo aplicadas, B no aumentará más lejos, y se produce la saturación.
Los imanes permanentes se caracterizan por dimensiones, remanencia, campo coercitivo, y la permeabilidad de retroceso. Las características de un típico pequeño imán de tierras raras se enumeran en la Tabla 3 .
| Tabla 3. Características de un pequeño imán de tierras raras | |||
| Propiedad | Unidad de Física | Magnitud | Descripción |
| Dimensiones | mm | 40 × 18 × 12 | Dimensiones geométricas |
| Remanencia | T | 1,35 | - |
| Campo coercitivo | A / m | 1 × 10 6 | - |
| Permeabilidad Recoil | - | 1,05 | Permeabilidad en comparación con el espacio libre |
Propiedades magnéticas de un sistema de medición típico basado en el 71M6541/71M6542/71M6543
Meter Enclosure
Contadores de energía eléctrica son generalmente encerrados en cajas de plástico que son fácilmente penetradas por los campos magnéticos. Para todos los propósitos prácticos relativos a los efectos magnéticos, los medidores no tienen recintos en absoluto.
En un metro bien diseñado, la susceptible transformadores de impulsos se encuentra tan lejos como sea posible de los lados de la caja.
Pulse Transformadores
Para aplicaciones estándar, es decir, benignos entornos magnéticos, Maxim recomienda que los transformadores de impulsos basados en núcleos de ferrita se utiliza en conjunción con la 71M6541/71M6542/71M6543 y los 71M6601/71M6103/71M6113 interfaces de sensores remotos. Estos transformadores tienen las características indicadas en la Tabla 4 . Para los datos del fabricante y el número de piezas, póngase en contacto con un FAE Maxim o vendedor.
| Tabla 4. Propiedades magnéticas de un típico transformador de impulsos | |||
| Propiedad | Unidad de Física | Valor | Comentario |
| Tipo de hilo | - | Toroide | - |
| Principales dimensiones (OD) | mm | 4,8 | Diámetro exterior |
| Dimensiones básicas (ID) | mm | 2,3 | Espesor de 1,27 mm toroide |
| Permeabilidad inicial | - | 2700 | En la densidad de flujo y la temperatura ambiente 0mT |
| Permeabilidad máxima | - | 4400 | A temperatura ambiente y en la densidad de flujo 200Mt |
| Densidad de flujo de saturación | mT | 470 | A temperatura ambiente |
Podemos basar algunos cálculos en un transformador de impulsos típico basado en el material de núcleo de ferrita (como se describe en la Tabla 4). Densidad de flujo de saturación es 470mT para este transformador. La señal de corriente que fluye a través de los devanados se acumulará una densidad de flujo que debe ser mucho menor que la densidad de flujo de saturación de manera que algunos densidad de flujo puede ser añadido por el campo magnético sin causar saturación.
Para calcular la densidad de flujo asociado con la señal digital, que primero calcular la intensidad de campo, que es entregado por un núcleo toroidal por la fórmula:
H = (i × N) / (2 × π × r)
N es el número de espiras del primario, i es la corriente suministrada por el 71M6541/71M6542/71M6543/71M6545, y r es el radio del toroide. Uso de i = 12mA, N = 13, y = r 0.0024m, determinamos H a ser 10.35A / m.
La curva de magnetización para el material de núcleo puede entonces ser usado para estimar la densidad de flujo correspondiente a la intensidad de campo (ver Figura 1 ). La densidad de flujo correspondiente a 10.35A es 170Mt, lo que significa que tenemos un presupuesto teórico de 470mT - 170mt = 300Mt para el flujo generado por un imán externo antes de la saturación se alcanza.
Figura 1. Magnetización curva para el material del núcleo.
Otros componentes magnéticos
Al diseñar un metro de la resistencia magnética, no hay que perder de vista el hecho de que el medidor puede contener varios otros componentes que son susceptibles a los campos magnéticos. Ejemplos de tales componentes son:
- Equipamiento transformador de suministro y / o bobinas
- Ferritas usadas para EMC protección
- Transformadores utilizados en PLC circuitos
- Transformadores utilizados en circuitos de aislamiento
Medidas contra la manipulación magnética
Una variedad de medidas está disponible para el diseñador metros para combatir la interferencia magnética. Las medidas se enumeran a continuación en orden de costo y esfuerzo:
- Registro de eventos
- La colocación estratégica de los componentes sensibles a los campos magnéticos
- Protección magnética
- Utilizando transformadores con otras materias básicas (alta saturación)
Estas medidas se describen en las secciones siguientes.
Event Logging
La primera línea de defensa contra la saturación del transformador de campos magnéticos puede ser tan simple como el registro de eventos. 3 Un evento magnético puede dar lugar a acciones que pueden ir desde medidas legales contra el infractor para desconectar la carga (utilizando un punto de corte interruptor ) o penalizar al cliente con tarifas máximas.
Una variedad de métodos se puede utilizar para detectar la presencia de un imán permanente. En la industria de la medición, los métodos se utilizan los siguientes:
- Los relés de lámina : Estos relés pequeños tienen contactos ferromagnéticos que se cierran cuando un campo magnético se aplica. Los contactos se dirige generalmente a I / O pins del IC metros.
- Sensores de efecto Hall : Estos sensores analógicos generar una salida de voltaje proporcional al campo magnético aplicado. La salida del sensor de efecto Hall se dirige generalmente a un ADC o comparador de entrada de la IC metros.
Código de demostración está disponible para el 71M6543F-DB y DB-71M6541F tableros de demostración que procesa la caída de la tensión asociada con saturación del transformador y registra un evento de tamper. El código se basa la distinción entre una pérdida de potencia real y la manipulación inducida por la pérdida de potencia de la siguiente manera:
- Una pérdida de energía de la red está asociado con una señal de colgar en la CE.
- Una pérdida de la tarjeta de potencia causada por un evento de tamper magnético no está conectado a un evento de hundimiento. El código se ejecutará en breve apagón modo y permitir que los mandos a distancia al regresar a modo de misión. Si la situación de manipulación magnética todavía existe, esto dará como resultado en el bit 0 se encuentra en la VSTAT [2:0] registro, y la MPU registros esto como un evento de manipulación.
La colocación de los componentes sensibles a los campos magnéticos
Si la prueba de proximidad se utiliza para el metro, que es el caso para las aplicaciones magnéticas más graves, tiene sentido para colocar los componentes magnéticamente sensibles, es decir, los transformadores de potencia y suministro de bobinas, así como los transformadores de impulsos tan lejos como sea posible de las superficies accesibles del metro.
Se dijo anteriormente que en relativa proximidad, la intensidad de campo de un imán disminuirá a un ritmo proporcional a entre 1 / r ² y 1 / r ³. Desde que se puede concluir que el campo será de menos de 1/4 a una distancia de 2 cm en comparación con la distancia de 1 cm del imán. Esta consideración hace que la colocación de la primera línea de defensa cuando el registro de eventos por sí sola no es suficiente.
Otra consideración es la orientación de los transformadores. Los transformadores toroidales tienden a ser más susceptibles si la apertura del núcleo toroidal se enfrenta a la fuente del campo magnético. Figura 2 muestra dos diferentes orientaciones del núcleo. La orientación que se muestra en el lado izquierdo es menos susceptible al campo magnético del imán anterior.
Figura 2. Orientación de núcleo de ferrita: vertical (izquierda), horizontal (derecha).
Blindaje
Si los requisitos para el metro ir más allá de registro de sucesos, y las opciones para la disposición geométrica del transformador de impulsos (s) de distancia de los lados del recinto metros son limitados, el blindaje se puede utilizar para reducir el campo magnético. Para ahorrar material de blindaje, que ayuda a organizar los transformadores en un grupo compacto, que luego es rodeado por el escudo.
La idea de blindaje magnético es que para una intensidad de campo dada, la densidad del flujo será mayor en un material altamente permeable. Material de blindaje se "absorben" el flujo (como una esponja que absorbe el agua), llevándolo lejos de los componentes sensibles. Sin embargo, una vez que una fuerza de campo que se alcance cierto, el escudo se saturará y ya no llevan una densidad de flujo proporcional al campo aplicado. Es importante conocer la permeabilidad y otras propiedades magnéticas de los componentes que van a ser protegidos. Al igual que el material de blindaje, estos componentes concentrar el flujo magnético, ya que su permeabilidad es generalmente mayor que la del espacio libre.
Benignos campos magnéticos pueden ser protegidos de manera eficiente con mu-metal, un material con alta permeabilidad relativa (típicamente 70.000 a 80.000). Estos materiales están disponibles en forma de hojas o láminas adhesivas de diferentes fabricantes (ver las herramientas y los recursos para la sección de enlaces a fabricantes). Estas láminas se pueden cortar fácilmente y doblado en la forma deseada para las pruebas de laboratorio. Una vez una solución buen escudo se encuentra, un escudo fijo estampada o mecanizada en la forma de una lata o una caja se puede utilizar.
Al experimentar con escudos magnéticos, es útil observar algunas pautas, tales como:
- Escudos funcionan mejor cuando las esquinas no son nítidas, pero se inclinó suavemente.
- Cuando se forma una estructura de aluminio, debe haber una considerable superposición en los dos extremos se encuentran.
- Escudos dobles o triples, con lagunas finas entre ellos funcionan mejor que los materiales sólidos de espesor doble o triple. Papel o lámina de plástico se puede utilizar para separar las capas de un escudo.
Eficiencia de blindaje es limitado, especialmente cuando los imanes fuertes están involucrados. En términos prácticos, los materiales de blindaje con alta permeabilidad tienden a saturar temprano y por lo tanto, pierden sus propiedades de protección. Para protección contra campos magnéticos fuertes, acero suave u otros materiales deben ser considerados.Sin embargo, el blindaje eficaz sólo es posible cuando se utilizan grandes volúmenes de material, lo que hace que el medidor pesado y caro.
Utilización de los materiales alternativos Core
Transformadores típicos de impulsos basado en un material de ferrita se saturan a alrededor de 450mt a 500mt. Estos transformadores ofrecen una buena solución en benignos entornos magnéticos, cuando el registro de eventos pueden ser utilizados, o cuando el transformador colocación y / o blindaje dar buenos resultados.
No todos los escenarios magnéticos pueden ser satisfechas con este tipo de transformador. Cuando los imanes de CC grandes y poderosos están implicados, a veces la única solución es el uso de transformadores de pulso con flujo de saturación superior. Maxim ha colaborado con fabricantes de transformadores para identificar los materiales adecuados centrales que ofrecen una buena combinación de propiedades eléctricas, resistencia magnética y la economía.
Después de intensas pruebas, dos materiales básicos fueron favorecidos:
- MPP núcleos
- Hi-Flux núcleos
Maxim ha colaborado con un fabricante magnético que puede proporcionar muestras de transformadores con Hi-Flux núcleos. Para los datos del fabricante, números de pieza y disponibilidad parte, comuníquese con un FAE Maxim o vendedor.
Algunos resultados de la prueba se presentan en la Prueba de Materiales magnéticos Alternativa sección.
Simulaciones de blindaje
Simulaciones de blindaje se realizaron con el Vizimag 2-D herramienta de simulación. Placas de blindaje de 1 mm de espesor y con μ r de 80.000 fueron asumidos por estas simulaciones.
No Shield
Sin ningún tipo de protección (ver Figura 3 ), las líneas de campo penetrar en la PCB como el aire y generar una densidad de flujo de 92mT en el centro y 75mT en una ubicación fuera del centro de 15 mm.
Figura 3. Campo magnético sin blindaje.
Es importante señalar que los resultados de la simulación de 92mT o 75mT será no ser la densidad de flujo alcanzado en el transformador, una vez que se introduce en el campo. El núcleo de ferrita se aplicará su propia permeabilidad y disfrute de las líneas del campo magnético. Esto dará lugar a la densidad de flujo mucho mayor que lo que las simulaciones muestran para el aire.
Piso Shield
Un escudo plano reduce la densidad de flujo ligeramente. Trayendo una placa de 40 mm de ancho escudo plano con μ r = 80.000 y un espesor de 1 mm reduce la densidad de flujo a 40MT (centro) para 57mT (15 mm fuera del centro). El efecto de la protección puede ser estimado por la distancia entre las líneas de campo (ver Figura 4 ), que es aproximadamente el doble de grande en esta simulación cuando se compara con la simulación en la figura 3.
Figura 4. Campo magnético con escudo plana.
Al mover el escudo arriba y hacia abajo no cambia significativamente la densidad de flujo en la superficie de la PCB.Curiosamente, el grosor de la pantalla tiene sólo una influencia menor en la densidad de flujo.
En forma de U Shield
Llevar a los lados de la protección hacia abajo para formar una estructura en forma de U (véase la Figura 5 ) se reduce la densidad de flujo a 25MT (centro) y 29mT (15 mm fuera del centro). Las líneas de campo tienden a seguir la estructura mu-metal y penetrar en la PCB sólo en dos lugares.
Figura 5. Campo magnético con forma de U escudo.
Una mejora adicional es posible por alargamiento de los lados de la caja en forma de U. En la Figura 6 , el campo de una estructura en forma de U con una longitud de lado de 12 mm se muestra. Las líneas de campo tienden a evitar la cavidad debajo de la "U" invertida y dejar la estructura mu-metal en los mismos extremos de los paneles laterales alargados. Esta técnica reduce la densidad de flujo a 15Mt (centro) y 12mt (15 mm fuera del centro). En comparación con la configuración sin blindaje, ahora hemos logrado una reducción de más de seis veces de la densidad de flujo.
Tenga en cuenta que el escudo ahora penetra en el PCB, que hará que sea necesario proporcionar ranuras recortadas en la PCB.
Los resultados entonces se comprueba mediante la introducción de los núcleos de los transformadores toroidales con las propiedades físicas dadas anteriormente, ya que el efecto del apantallamiento última instancia, muestra como reducción de la densidad de flujo en el interior de los núcleos (ver Figura 7 ).
Figura 6. Campo magnético alargado con forma de U escudo.
La simulación muestra las densidades máximas de flujo en los núcleos que llegan ahora hasta 2mt, que es inferior al límite de saturación. En comparación, la densidad de flujo en los núcleos de la configuración sin blindaje (véase la figura 8 ) alcanza hasta 200 metros, que está cerca del flujo máximo que se podía añadir basándose en el presupuesto de error establecida antes.
Figura 7. Campo magnético con forma de U alargada escudo y núcleos de transformadores.
Figura 8. Campo magnético sin escudo y núcleos de transformadores.
Cerrado Shield
Mejores resultados de blindaje se puede lograr mediante el cierre de la estructura de blindaje en todos los lados. Esto puede no ser práctica debido a las consideraciones de montaje y el aislamiento, pero en casos extremos podría ser la única solución viable blindaje. La simulación 2-D muestra las densidades de flujo por debajo de 1,6 millones de toneladas en los núcleos (ver Figura 9 ).
La Figura 9. Campo magnético cerrado con escudo y núcleos de transformadores.
Limitaciones de la simulación
Las herramientas de simulación simples utilizados para los ejemplos anteriores tienen limitaciones, tales como:
- 2-D solo: no hay conciencia de la tercera dimensión
- Toroides no se puede representar con precisión en términos de su orientación. Como se muestra en los gráficos, los ejes de los toroides son perpendiculares al papel (eje Z). En la posición de montaje correcta, es decir, con el transformador sueldan a la PCB, los ejes de los toroides sería paralelo al papel (eje Y).
- Lo más importante, todos los materiales de blindaje se sature en la vecindad de un imán fuerte y por lo tanto, pierden sus propiedades de protección.
Estas limitaciones significan que los resultados no se precisa predecir las propiedades de un escudo real. Más potentes en 3-D de herramientas de simulación están disponibles, y debe ser usado donde se requiere una mayor precisión.
Además, el blindaje se complica por las siguientes consideraciones:
- Los materiales magnéticos son conductoras.
- Hay altas tensiones en los transformadores.
- Estructuras 3-D se prefieren para el blindaje.
- Distancias de fuga y que debe ser respetado.
Naturalmente, el diseñador de metro a tratar de mantener las estructuras metálicas lejos de los transformadores de pulso.Esto limita la aplicación de escudos a áreas lejos de los transformadores de impulsos. El hecho de que los transformadores funcionan mejor cuando se coloca dentro de las estructuras de blindaje tridimensionales también significa que las estructuras físicas son limitadas: no puede penetrar PCB.
Las pruebas de blindaje
Las pruebas de blindaje en un medidor EHz
Las pruebas se realizaron con un recinto muy similar a la especificada para el metro EHz alemán. Este recinto es 135 mm de ancho de largo, 90 mm, y 80 mm de profundidad. Las dimensiones ajustadas (véase la figura 10 ) representan un desafío para el diseñador metros, ya que cualquier componente magnético nunca se puede colocar más de 45 mm de distancia desde el exterior del recinto.
Para la prueba, el imán PTB estándar tal como se especifica en los documentos EHZ se utilizó: El FNN Lastenheft EDL para el alemán metros EHz especifica una densidad de flujo de superficie 380mt ser aplicado a una de las superficies accesibles cuando el medidor está instalado para el funcionamiento (proximidad método). El método recomendado usa el imán Nd2Fe14B 280/167 por IEC 60404-8-1 con una remanencia de 1200mT (75mm x 50mm x 25mm de tamaño), que se aplica "costado", es decir, con la superficie de 50 mm x 75 mm directamente a el recinto metros. Este imán puede ser aplicado a todas las superficies, excepto para la parte inferior, que se conecta en el panel de metros.
Figura 10. EHZ dimensiones del recinto con una ubicación posible para el transformador (s).
La Figura 11 muestra el peor de los casos donde se aplica el imán lateralmente a la carcasa metros.
Figura 11. EHz recinto con PTB imán aplicado.
Después de alinear las cuatro paredes laterales de la carcasa con blindaje de acero de 0,75 mm de espesor ( Figura 12 ), el transformador (s) podrían estar dispuestos en la zona verde estrecha a lo largo del eje longitudinal (con el lado superior hacia la pared del recinto lado). El transformador (s) tuvo que ser "enterrado" a una profundidad de> 48 mm desde la parte superior para evitar la interferencia magnética.
Cuando se aplica un blindaje de doble capa de 0,75 mm de espesor cada uno y separados por una lámina de 0,2 mm de plástico en el interior del recinto ( Figura 13 ), el transformador (s) podría ser colocado en el área verde más grande (con el lado superior hacia el lado gabinete de pared). Una vez más, el transformador (s) tuvo que "enterrada" a una profundidad de> 48 mm desde la parte superior. Esta opción de doble escudo añade un peso considerable a la metro, pero el coste del material es moderada. Sin embargo, las opciones de colocación para el transformador están restringidos y no dejan mucha libertad al diseñador.
Figura 12. EHz recinto con blindaje individual.
Figura 13. EHz caja con doble escudo.
Pruebas de Materiales magnéticos alternativos
Transformador de muestras con núcleos basado en MPP, Hi Flux-, y Sendust proporcionado por un fabricante de magnetismo que está cooperando con Maxim se ensayaron. Las pruebas preliminares mostraron que las distancias alcanzables desde el imán PTB podría reducirse en un 50% con respecto a las distancias obtenidos con el estándar de núcleos de ferrita.
Como prueba de concepto, transformadores con los tres materiales de núcleo se montaron en un 71M6543F-DB placa de demostración y luego se exponen al imán PTB, que fue montado a una distancia variable de los transformadores ( Figura 14 ) y también con el desplazamiento vertical o 0mm 10mm. Blanco líneas de carga fueron trasladados a distancias diferentes de transformadores.
Figura 14. Medidor de prueba con imán PTB.
Los resultados son buenos para ambos núcleos Hi-Flux y MPP, incluso cuando el imán de prueba es un cierre de 17 mm como para los transformadores (ver Figura 15 y Figura 16 ).
En comparación, los típicos basados en transformadores de ferrita ya saturar cuando el imán PTB está a una distancia de 40 mm.
Figura 15. Qu línea de carga para la base del MPP con imán PTB.
Figura 16. Qu línea de carga para Hi-Flux core con imán PTB.
Herramientas y recursos
Pulse Transformadores
Herramientas de simulación
Algunas herramientas de simulación en 2-D están disponibles a bajo costo o gratuitos como:
3-D de herramientas de simulación:
Mu-Metal Material y Escudos
Mu-metal muestras de lámina y kits de ingeniería están disponibles de varias fuentes. Kits típicos de ingeniería contener mu-metal láminas que están recubiertas con adhesivo. Algunas fuentes son los siguientes:
Fuentes de latas escudo estampado:
Imanes de prueba
Un fabricante de especialidad se enumeran a continuación:
Referencias
- Como ejemplo, ver la "Lastenheft EDL" especificación de requisitos para el mercado alemán metros, que describe un imán 75mm x 50mm x 25mm con una remanencia 1200mT que debe aplicarse a las superficies exteriores de la metro.
- Las mediciones se realizaron con un CT 200A y un "PTB" imán de prueba (1200mT remanencia, 75 mm x 50 mm x 25 mm) a una distancia de 30 mm desde el CT.
- El alemán "Lastenheft EDL" especificaciones requieren que un sensor magnético incluirse en el medidor para el registro de eventos y también para emitir una alarma si el medidor puede estar influenciada por los campos magnéticos.
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