วิธีการเลือกเครื่องกำเนิดไฟกระชากที่ได้มาตรฐาน IEC 61000‑4‑5 สำหรับการทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านภูมิคุ้มกันไฟกระชาก EMC

นามธรรม
เครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5 เป็นเครื่องมือทดสอบหลักสำหรับการประเมินความทนทานต่อไฟกระชากของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟกระชากนี้เป็นตัวกำหนดความถูกต้องของผลการทดสอบความทนทานต่อไฟกระชาก EMC โดยตรง และเป็นข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการรับรองความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วโลก มาตรฐาน IEC 61000‑4‑5 ระบุข้อกำหนดทางเทคนิคที่ครบถ้วน รวมถึงรูปคลื่นทดสอบ ระดับการทดสอบ การตั้งค่าการทดสอบ และขั้นตอนการทดสอบสำหรับการทดสอบความทนทานต่อไฟกระชาก และมาตรฐานเทียบเท่าของจีนคือ GB/T 17626.5‑2019 โดยเน้นที่ข้อกำหนดทางเทคนิคหลักของเครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5 และรวมเข้ากับ... LISUN บทความนี้ทำการวิเคราะห์การเลือกผลิตภัณฑ์และอธิบายลักษณะทางเทคนิคและการใช้งานทางวิศวกรรมของเครื่องกำเนิดไฟกระชากซีรีส์ SG61000‑5 ซึ่งเป็นอุปกรณ์ทดสอบ EMC อัตโนมัติแบบครบวงจรที่บูรณาการสูง โดยให้ข้อมูลอ้างอิงที่เชื่อถือได้สำหรับห้องปฏิบัติการวิจัยและพัฒนาและสถาบันทดสอบบุคคลที่สามในการเลือกเครื่องมือทดสอบไฟกระชาก 

บทนำ

ในสภาพแวดล้อมจริงของโครงข่ายไฟฟ้า ไฟกระชากที่เกิดจากฟ้าผ่าและการสลับการทำงานของโหลดแบบเหนี่ยวนำและแบบคาปาซิเตอร์ขนาดใหญ่ จะสร้างสัญญาณรบกวนชั่วขณะที่มีพลังงานสูงบนสายส่งไฟฟ้าและสายไฟภายในของอุปกรณ์ สัญญาณรบกวนชั่วขณะดังกล่าวมีแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าสูงและพลังงานมหาศาล ซึ่งอาจทำให้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ภายในเสียหาย ทำให้เกิดความผิดปกติในการทำงาน หรือแม้กระทั่งทำให้อุปกรณ์เสียหายโดยสิ้นเชิง เพื่อประเมินความทนทานของอุปกรณ์ต่อสัญญาณรบกวนดังกล่าว จำเป็นต้องใช้เครื่องมือทดสอบมาตรฐานเพื่อจำลองสภาวะการรบกวนในโลกแห่งความเป็นจริง และเครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5 เป็นอุปกรณ์ทดสอบเฉพาะสำหรับการทดสอบจำลองนี้

การขอ LISUN ซีรี่ส์ SG61000‑5 เครื่องกำเนิดไฟกระชากเครื่องทดสอบความต้านทานต่อไฟกระชาก หรือที่รู้จักกันในชื่อ เครื่องทดสอบความต้านทานต่อไฟกระชากจากฟ้าผ่า เครื่องกำเนิดคลื่นผสม เครื่องกำเนิดกระแสกระชาก เครื่องกำเนิดแรงดันกระชาก หรือเครื่องกำเนิดแรงดันและกระแสกระชากแบบผสม เป็นอุปกรณ์ทดสอบความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบที่มีการรวมฟังก์ชันการทำงานสูง หน้าที่หลักคือการจำลองการรบกวนชั่วคราวที่มีพลังงานสูงซึ่งเกิดจากการเหนี่ยวนำของฟ้าผ่าตามธรรมชาติและการสลับโหลดแบบเหนี่ยวนำและแบบคาปาซิเตอร์ขนาดใหญ่ เครื่องมือนี้ใช้ประเมินความต้านทานของพอร์ตจ่ายไฟและสายเคเบิลเชื่อมต่อภายในของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ต่อการรบกวนดังกล่าว และให้สภาพแวดล้อมการทดสอบที่เป็นมาตรฐานสำหรับการตรวจสอบความสอดคล้องของความต้านทานต่อแม่เหล็กไฟฟ้าของอุปกรณ์ เครื่องมือชุดนี้ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายโดยผู้ผลิต ศูนย์วิจัยและพัฒนา และห้องปฏิบัติการทดสอบของบุคคลที่สามในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ไฟ LED เครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภค พลังงานใหม่ การสื่อสาร และการควบคุมอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม มีเครื่องกำเนิดไฟกระชากหลายรุ่นวางจำหน่ายในตลาด อุปกรณ์หลายชนิดสามารถสร้างพัลส์แรงดันสูงได้เท่านั้น และไม่สามารถตอบสนองความต้องการทางเทคนิคที่เข้มงวดตามมาตรฐาน IEC 61000‑4‑5 สำหรับเครื่องกำเนิดไฟกระชาก (Surge Generator) ได้อย่างครบถ้วน ในเรื่องความแม่นยำของรูปคลื่น อิมพีแดนซ์เอาต์พุต และวงจรเชื่อมต่อและแยกวงจร การเลือกที่ไม่เหมาะสมจะทำให้ได้ข้อมูลการทดสอบที่ไม่สามารถรับรองได้ ส่งผลให้เกิดการประเมินผลิตภัณฑ์ผิดพลาด และทำให้ไม่ผ่านการรับรอง รวมถึงความเสี่ยงในตลาด

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระชาก SG61000-5

ข้อกำหนดทางเทคนิคหลักสำหรับเครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5

มาตรฐาน IEC 61000‑4‑5 สำหรับเครื่องกำเนิดสัญญาณไฟกระชาก กำหนดข้อกำหนดที่ชัดเจนเกี่ยวกับรูปคลื่นที่จำเป็นสำหรับเครื่องกำเนิดสัญญาณแบบผสม การทดสอบพอร์ตไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้รูปคลื่นแรงดันไฟเปิดวงจร 1.2/50μs และรูปคลื่นกระแสไฟลัดวงจร 8/20μs ในขณะที่พอร์ตสัญญาณสื่อสารต้องการรูปคลื่นแรงดันไฟเปิดวงจร 10/700μs และรูปคลื่นกระแสไฟลัดวงจร 5/320μs โดยมีค่าเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์เวลาที่อนุญาตได้ ±20% มาตรฐานนี้ยังกำหนดค่าความต้านทานเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดสัญญาณด้วย โดยทั่วไปจะใช้ 2 Ω และ 12 Ω สำหรับการทดสอบไฟกระชาก และต้องใช้ความต้านทานเอาต์พุต 500 Ω สำหรับการทดสอบสายสื่อสาร ความต้านทานเอาต์พุตเป็นตัวกำหนดโดยตรงว่ารูปคลื่นแรงดันและกระแสเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดสัญญาณภายใต้สภาวะโหลดที่แตกต่างกันนั้นเป็นไปตามมาตรฐานหรือไม่

นอกจากพารามิเตอร์ของรูปคลื่นแล้ว มาตรฐานเครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5 ยังกำหนดข้อกำหนดโดยละเอียดสำหรับเครือข่ายการเชื่อมต่อและการแยก (CDN) ขั้วของไฟกระชาก การควบคุมการซิงโครไนซ์เฟส และจำนวนพัลส์ไฟกระชาก สำหรับอุปกรณ์กระแสสลับที่กำลังทดสอบ พัลส์ไฟกระชากจะต้องถูกกระตุ้นที่มุมเฟสใดๆ ตั้งแต่ 0° ถึง 360° โดยมีทั้งขั้วบวกและขั้วลบ และจะต้องส่งพัลส์ไฟกระชากในปริมาณที่กำหนดสำหรับแต่ละขั้ว เครือข่ายการเชื่อมต่อและการแยกจะเชื่อมต่อสัญญาณรบกวนจากไฟกระชากเข้ากับอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ ในขณะที่ป้องกันไม่ให้พลังงานไฟกระชากไหลย้อนกลับไปยังโครงข่ายไฟฟ้าภายนอก เครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5 ที่เป็นไปตามมาตรฐานจะไม่สามารถทำการทดสอบได้อย่างสมบูรณ์หากไม่มี CDN ที่เข้ากัน แหล่งกำเนิดพัลส์แรงดันสูงทั่วไปสามารถสร้างแรงดันสูงได้ แต่ขาดคุณลักษณะของคลื่นผสมที่กำหนดโดยมาตรฐานและ CDN ที่รองรับ ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้สำหรับการรับรองภูมิคุ้มกันไฟกระชาก EMC อย่างเป็นทางการได้ จำเป็นต้องมีการสอบเทียบทางมาตรวิทยาอย่างสม่ำเสมอในระหว่างการใช้งานอุปกรณ์ เพื่อรักษาความสอดคล้องของรูปคลื่นในระยะยาว

การวิเคราะห์พารามิเตอร์ทางเทคนิคของ LISUN เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง SG61000‑5

การขอ LISUN เครื่องกำเนิดไฟกระชากซีรีส์ SG61000‑5 เป็นไปตามข้อกำหนดของเครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5 อย่างครบถ้วน ใช้การออกแบบเชิงกลแบบโมดูลาร์ ครอบคลุมระดับแรงดันเอาต์พุตแบบวงจรเปิดตั้งแต่ 4.8 kV ถึง 30 kV โดยมีกระแสลัดวงจรสูงสุด 15 kA ซึ่งครอบคลุมข้อกำหนดระดับการทดสอบส่วนใหญ่สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์พลเรือนและอุปกรณ์อุตสาหกรรม รุ่นที่เลือกในซีรีส์นี้ได้รวมโพรบวัดแรงดัน-กระแสแบบลดทอนและออสซิลโลสโคปดิจิทัลไว้ด้วย ผู้ปฏิบัติงานสามารถสังเกตคลื่นสัญญาณเอาต์พุตแบบเรียลไทม์ได้โดยตรงบนหน้าจอสัมผัส LCD โดยไม่ต้องเชื่อมต่อเครื่องมือวัดภายนอกเพิ่มเติม ซึ่งช่วยตรวจสอบความสอดคล้องของรูปคลื่นไฟกระชากได้อย่างง่ายดาย ลดความซับซ้อนของขั้นตอนการทดสอบ และลดข้อผิดพลาดในการวัดที่เกิดจากอุปกรณ์ต่อพ่วง เครื่องมือนี้ทำงานบนระบบปฏิบัติการ Android แบบสัมผัส และรองรับการกำหนดค่าจำนวนไฟกระชาก การสลับขั้ว การทดสอบแบบซิงโครไนซ์เฟสและอะซิงโครนัสสำหรับอุปกรณ์ที่ทดสอบ (DUT) แบบเฟสเดียวและสามเฟส สามารถติดตั้ง CDN ภายนอกเพิ่มเติมได้ เพื่อทำการทดสอบความทนทานต่อไฟกระชากสำหรับสายสัญญาณการสื่อสาร ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญของรุ่น SG61000‑5 หลักๆ แสดงอยู่ในตารางด้านล่าง

ในแง่ของการจัดวางตำแหน่งผลิตภัณฑ์ รุ่น SG61000‑5SB และ SG61000‑5 เป็นเครื่องทดสอบแบบตั้งโต๊ะ เหมาะสำหรับการทดสอบ R&D ก่อนการรับรองมาตรฐานสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน ผลิตภัณฑ์ไฟ LED และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่ รุ่น SG61000‑5 เพิ่มออสซิลโลสโคปในตัวเพื่อช่วยให้วิศวกร R&D ตรวจสอบคุณภาพของรูปคลื่นได้อย่างรวดเร็ว รุ่น SG61000‑5H‑SP และ SG61000‑5H15‑SP เป็นรุ่นแรงดันสูงแบบติดตั้งในตู้ ออกแบบมาสำหรับผลิตภัณฑ์พลังงานใหม่และอุปกรณ์อุตสาหกรรมกำลังสูง รองรับการทดสอบไฟกระชากระดับสูง 10 kV และ 15 kV ตามลำดับ รุ่น SG61000‑5C ได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการทดสอบไฟกระชากของสายสัญญาณการสื่อสาร และสร้างรูปคลื่น 10/700μs และ 5/320μs นอกเหนือจากตัวเครื่องหลักแล้ว ระบบทั้งหมดสามารถติดตั้งอุปกรณ์เสริมเพิ่มเติมได้ เช่น อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก PD‑E01, แท่นทดสอบไฟกระชาก SG‑DESK และหม้อแปลงแยกวงจร เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการทดสอบไฟกระชากที่มีคุณสมบัติครบถ้วน

แนวทางการเลือกเครื่องกำเนิดไฟกระชากตามมาตรฐาน IEC 61000‑4‑5

เมื่อองค์กรและห้องปฏิบัติการเลือกใช้เครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5 แรงดันไฟฟ้าขาออกสูงสุดไม่ควรเป็นเกณฑ์การประเมินเพียงอย่างเดียว จำเป็นต้องมีการประเมินอย่างครอบคลุมจากหลายมิติ ประการแรก ผู้ใช้ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องมือตรงตามคำจำกัดความของเครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5 อย่างครบถ้วน ตรวจสอบชุดเอาต์พุตคลื่นผสมที่สอดคล้องกับมาตรฐาน ตรวจสอบพารามิเตอร์เวลาของรูปคลื่นและค่าความต้านทานเอาต์พุต และตรวจสอบใบรับรองการสอบเทียบเพื่อให้แน่ใจว่าความเบี่ยงเบนของรูปคลื่นอยู่ในขอบเขตความคลาดเคลื่อนที่อนุญาต ประการที่สอง ระดับการทดสอบจะต้องกำหนดตามอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคทั่วไปต้องการระดับการทดสอบสูงสุดที่ 6 kV ในขณะที่ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมและพลังงานใหม่ อาจต้องการระดับเอาต์พุต 10 kV หรือสูงกว่า ผู้ใช้ต้องแยกแยะระหว่างการทดสอบพอร์ตพลังงานและการทดสอบพอร์ตสัญญาณสื่อสาร โดยที่พอร์ตสื่อสารต้องการความสามารถในการสร้างรูปคลื่น 10/700μs

ประการที่สาม ต้องประเมินการกำหนดค่าของเครือข่ายการเชื่อมต่อและการแยกวงจร (CDN) CDN มีทั้งแบบติดตั้งภายในและแบบภายนอก และต้องตรงกับจำนวนเฟสและกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานของอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ (DUT) CDN แบบสามเฟสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุปกรณ์สามเฟสกำลังสูง ประการที่สี่ ต้องตรวจสอบฟังก์ชันการทำงาน การควบคุมการซิงโครไนซ์เฟส การสลับขั้ว และการนับไฟกระชากที่ปรับได้ เป็นฟังก์ชันบังคับที่ระบุไว้ในมาตรฐาน และออสซิลโลสโคปในตัวช่วยอำนวยความสะดวกในการทดสอบ R&D อย่างมาก ประการที่ห้า ควรพิจารณาอุปกรณ์เสริม การทดสอบไฟกระชากเป็นการทดลองแรงดันสูง และอุปกรณ์เสริม เช่น หน่วยป้องกันไฟกระชาก แท่นทดสอบ และหม้อแปลงแยกวงจร ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความสม่ำเสมอในการทดสอบ ควรคำนึงถึงบริการหลังการขายด้วย เนื่องจากความเสถียรในการใช้งานในห้องปฏิบัติการในระยะยาวขึ้นอยู่กับการสอบเทียบทางมาตรวิทยา การบำรุงรักษา และการสนับสนุนทางเทคนิคในภายหลัง

การประยุกต์ใช้งานทางวิศวกรรมของเครื่องกำเนิดไฟกระชาก SG61000‑5

ในอุตสาหกรรมไฟ LED นั้น LISUN เครื่องกำเนิดไฟกระชาก SG61000‑5 ตามมาตรฐาน IEC 61000‑4‑5 ถูกนำมาใช้ในการประเมินความทนทานต่อไฟกระชากของโคมไฟ LED และแหล่งจ่ายไฟสำหรับไดร์เวอร์ LED โดยจำลองไฟกระชากจากฟ้าผ่าในระบบส่งไฟฟ้าและตรวจสอบว่าหลอดไฟจะหยุดทำงาน เสียหาย หรือเกิดการป้องกันผิดพลาดภายใต้แรงกระแทกจากไฟกระชากหรือไม่ ซึ่งเป็นการให้หลักฐานการทดสอบเพื่อการปรับปรุงวงจรป้องกันฮาร์ดแวร์ สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เครื่องมือนี้ใช้ในการตรวจสอบก่อนการรับรองสำหรับเครื่องปรับอากาศ เครื่องซักผ้า อะแดปเตอร์แปลงไฟ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ เพื่อระบุข้อบกพร่องด้านความทนทานต่อไฟกระชากล่วงหน้าและลดความเสี่ยงของการไม่ผ่านการรับรอง สำหรับการใช้งานด้านพลังงานใหม่และการควบคุมทางอุตสาหกรรม รุ่นแรงดันสูงตรงตามข้อกำหนดความทนทานต่อไฟกระชากระดับสูงสำหรับอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์และแหล่งจ่ายไฟอุตสาหกรรม ห้องปฏิบัติการทดสอบของบุคคลที่สามใช้เครื่องมือนี้ LISUN เครื่องกำเนิดไฟกระชากรุ่น SG61000‑5 เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 61000‑4‑5 สำหรับการทดสอบรับรองอย่างเป็นทางการ ให้ข้อมูลการทดสอบที่สอดคล้องกับมาตรฐาน CE, CB และการรับรองระดับสากลอื่นๆ และช่วยให้ผลิตภัณฑ์เข้าสู่ตลาดโลกได้อย่างราบรื่น

สรุป

A เครื่องกำเนิดไฟกระชาก IEC 61000‑4‑5 เป็นอุปกรณ์หลักสำหรับการทดสอบความทนทานต่อไฟกระชาก EMC ความแม่นยำของรูปคลื่น อิมพีแดนซ์เอาต์พุต และการกำหนดค่าเครือข่ายการเชื่อมต่อและการแยกสัญญาณ จะเป็นตัวกำหนดโดยตรงว่าผลการทดสอบนั้นใช้ได้สำหรับการรับรองมาตรฐานหรือไม่ LISUN เครื่องกำเนิดไฟกระชากฟ้าผ่าซีรีส์ SG61000-5 เป็นเครื่องมือทดสอบความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบที่มีฟังก์ชันการทำงานครบวงจรสูง สามารถจำลองการรบกวนชั่วขณะพลังงานสูงที่เกิดจากฟ้าผ่าและการสลับโหลด ประเมินความต้านทานไฟกระชากของพอร์ตจ่ายไฟและสายไฟภายในของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ และให้สภาพแวดล้อมการทดสอบมาตรฐานสำหรับการประเมินความสอดคล้องด้านภูมิคุ้มกันทางแม่เหล็กไฟฟ้า ห้องปฏิบัติการและสถานประกอบการผลิตควรเลือกแบบจำลองที่เหมาะสมตามวัตถุที่ทดสอบ ระดับการทดสอบ และข้อกำหนดการรับรอง ควรให้ความสำคัญกับอุปกรณ์เสริมการทดสอบและการสอบเทียบทางมาตรวิทยาอย่างสม่ำเสมอ เพื่อรับประกันผลการวัดความต้านทานไฟกระชากที่แม่นยำและเชื่อถือได้ และช่วยให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ผ่านการรับรองความสอดคล้องด้าน EMC ระดับโลก