Приложение А (обязательное). Эквиваленты сети питания

Приложение А
(обязательное)

Эквиваленты сети питания

В настоящем приложении приведены сведения об эквивалентах сети питания, используемых для измерения напряжения кондуктивных ИРП в полосе частот от 9 кГц до 100 МГц, с максимальными рабочими токами до 500 А. Рассмотрены V-образные ЭСП, предназначенные для измерений напряжения между каждым проводом сети питания и опорным заземлением, и дельтаобразные ЭСП для измерений напряжения между проводами сети питания (симметричного напряжения) и между средней точкой проводов сети питания и опорным заземлением (общего несимметричного напряжения).

А.1 Общие положения

Схемы ЭСП всех видов должны обеспечивать в полосе рабочих частот стабильное нормированное входное полное сопротивление, достаточное подавление мешающих сигналов, поступающих в схему измерений из сети питания (обычно мешающие сигналы должны быть по крайней мере на 10 дБ ниже уровня измеряемого напряжения), и не допускать попадания напряжения сети питания на вход измерителя ИРП. Кроме того, многофазные эквиваленты сети питания должны обеспечивать выполнение данных требований для каждого провода сети (двухпроводной однофазной сети и четырехпроводной трехфазной сети), иметь переключатель для подключения измерителя ИРП к измеряемому проводу сети питания и обеспечивать нагрузку для других проводов сети. Приведенные ниже схемы эквивалентов сети, предназначенных для двухпроводной однофазной сети, обладают такими возможностями. Данные схемы могут применяться и для четырехпроводных трехфазных сетей питания.

А.2 Пример V-образного эквивалента сети питания 50 Ом/50 мкГн + 5 Ом

В таблице А.1 приведены номинальные значениями элементов V-образного эквивалента сети питания, схема которого представлена на рисунке 4 (см. 4.2). Элементы L1, С1, R1, R4 и R5 определяют входное полное сопротивление V-образного эквивалента; L2, С2 и R2 обеспечивают подавление мешающих сигналов, поступающих из сети питания, а С3 защищает измеритель ИРП от напряжения сети питания. Данная схема может быть использована для ЭСП с максимальными рабочими токами до 100 А включительно.

Таблица А.1 - Номинальные значения элементов V-образного эквивалента сети питания 50 Ом/50 мкГн + 5 Ом

Элемент	Номинальное значение
R1	5 Ом
R2	10 Ом
R3	1000 Ом
R4	50 Ом
R5	50 Ом (входное полное сопротивление измерителя ИРП)
С1	8 мкФ
С2	4 мкФ
С3	0,25 мкФ
L1	50 мкГн
L2	250 мкГн

На нижнем участке полосы частот от 9 до 150 кГц полное сопротивление конденсатора С3 емкостью 0,25 мкФ не может считаться пренебрежимо малым. Если нет других указаний, при измерениях необходимо сделать поправку на значение этого сопротивления.

В целях безопасности корпус эквивалента должен быть надежно соединен с опорным заземлением, поскольку конденсаторы С1 и С2 имеют большие емкости, либо необходимо использовать трансформатор развязки по сети.

Индуктивность катушки L2 в полосе частот от 9 до 150 кГц должна иметь добротность не менее 10. На практике целесообразно применять катушки индуктивности в фазной цепи (провод под напряжением), включенные встречно - последовательно, а в нейтральной линии - дроссели с общим сердечником.

Конструкция катушки индуктивности L1 представлена в разделе А.7. При испытаниях ТС с токами потребления более 25 А могут возникнуть трудности в применении эквивалента из-за сложности реализации катушки L2.

Данная схема может также отвечать требованиям к V-образному эквиваленту сети питания 50 Ом/50 мкГн в нижней рекомендуемой полосе частот от 9 до 150 кГц.

А.3 Пример V-образного эквивалента сети питания 50 Ом/50 мкГн

Схема с номинальными значениями элементов, приведенными в таблице А.2, представлена на рисунке 5 (см. 4.3). Элементы L1, С1, R2, R3 и R4 определяют входное полное сопротивление V-образного эквивалента сети питания. В отличие от V-образного эквивалента сети питания 50 Ом/50 мкГн + 5 Ом здесь отсутствует развязывающее звено, так как схема удовлетворяет техническим требованиям к значению полного сопротивления. Однако в случае сильных сетевых помех для снижения уровня мешающих сигналов требуется фильтр. Такая схема эквивалента может использоваться для токов до 100 А включительно.

Таблица А.2 - Номинальные значения элементов V-образного эквивалента сети питания 50 Ом/50 мкГн

Элемент	Номинальное значение
R1	1000 Ом
R2	50 Ом
R3	0 Ом
R4	50 Ом (входное полное сопротивление измерителя ИРП)
R5	0 Ом
С1	1 мкФ
С2	0,1 мкФ
L1	50 мкГн

В целях безопасности корпус эквивалента должен быть надежно соединен с опорным заземлением, так как значение емкости С1 велико. Если невозможно обеспечить надежное соединение, необходимо использовать трансформатор развязки по сети. Конструкция катушки индуктивности L1 представлена в разделе А.7.

А.4 Пример V-образного эквивалента сети питания 50 Ом/5 мкГн + 1 Ом

Схема V-образного эквивалента сети питания 50 Ом/5 мкГн + 1 Ом представлена на рисунке 5 (см. 4.4), номинальные значения элементов схемы приведены в таблице А.3.

Данный эквивалент сети может применяться на частотах от 150 кГц до 30 МГц с токами в проводах не более 400 А.

Таблица А.3 - Номинальные значения элементов эквивалента сети питания 50 Ом/5 мкГн + 1 Ом

Элемент	Номинальное значение
R1	1000 Ом
R2	50 Ом
R3	0 Ом
R4	50 Ом (входное полное сопротивление измерителя ИРП)
R5	1 Ом
С1	2 мкФ (минимум)
С2	0,1 мкФ
L1	5 мкГн

Альтернативная схема V-образного эквивалента сети питания 50 Ом/5 мкГн + 1 Ом с номинальными значениями элементов приведена на рисунке А.1.

Такой эквивалент сети питания может использоваться в полосе частот от 150 кГц до 100 МГц для токов в проводах не более 500 А.

"Рисунок А.1 - Пример альтернативного эквивалента сети питания 50 Ом/5 мкГн + 1 Ом для устройств, используемых с источниками питания с низким сопротивлением"

А.5 Пример V- образного эквивалента сети питания 150 Ом

Пример схемы V-образного эквивалента сети питания 150 Ом представлен на рисунке 5 (см. 4.5). Номинальные значения элементов приведены в таблице А.4.

Таблица А.4 - Номинальные значения элементов V-образного эквивалента сети питания 150 Ом

Элемент	Номинальное значение
R1	1000 Ом
R2	150 Ом
R3	100 Ом
R4	50 Ом (входное полное сопротивление измерителя ИРП)
R5	0 Ом
С1	1 мкФ
С2	0,1 мкФ
L1	Соответствующее значение для обеспечения определенного сопротивления

А.6 Пример дельтаобразного эквивалента сети питания 150 Ом

Пример схемы дельтаобразного эквивалента сети питания представлен на рисунке А.2. Номинальные значения элементов приведены в таблице А.5.

"Рисунок А.2 - Пример дельтаобразного эквивалента сети питания"

Таблица А.5 - Номинальные значения элементов дельтаобразного эквивалента сети питания 150 Ом

Элемент	Номинальное значение
R1, R2	118,7 (120) Ом
R3, R5	152,9 (150) Ом
R4	390,7 (390) Ом
R6, R7	275,7 (270) Ом
R8, R9	22,8 (22) Ом
R10, R11	107,8 (110) Ом
R12	50 Ом
C1, C2	0,1 мкФ
L, C	Соответствующее значение для обеспечения определенного полного сопротивления
Примечания 1 Соотношение витков симметрирующего трансформатора должно быть равно 1:2,5 при отводе от средней точки. 2 Номинальные значения сопротивления, указанные в скобках, представляют собой наиболее близкие рекомендуемые значения (допуск 5%).

На основании расчетов эквивалент сети имеет следующие характеристики:

- затухание, дБ:

симметричное - 20 (20),

общее несимметричное (асимметричное) - 20 (19,9);

- полное сопротивление, Ом:

симметричное - 150 (150),

общее несимметричное (асимметричное) - 150 (148).

Значения в скобках приведены для сопротивлений, указанных в скобках в таблице А.5.

А.7 Пример построения эквивалента сети питания с катушкой индуктивности 50 мкГн

А.7.1 Катушка индуктивности

Схема катушки индуктивности представлена на рисунке А.3. Обмотка состоит из 35 витков медной проволоки диаметром 6 мм, намотанных в один ряд с шагом 8 мм на каркас из изолирующего материала диаметром 130 мм. Индуктивность обмотки вне металлического корпуса превышает 50 мкГн, а внутри металлического корпуса - равна 50 мкГн. Для обеспечения стабильного положения намотки на каркасе нарезают спиральную канавку глубиной 3 мм и проволоку укладывают в эту канавку.

Между отводами витков 4 и 8, 12 и 16, 20 и 24, 26 и 32 включены резисторы R одинаковым сопротивлением 430 Ом + 10%, что снижает добротность катушки и тем самым обеспечивает подавление резонансов на высоких частотах.

"Рисунок А.3 - Схема катушки индуктивности 50 мкГн"

А.7.2 Корпус катушки индуктивности

Катушку индуктивности и другие элементы эквивалента сети монтируют на металлической раме, которую затем закрывают металлическими крышками. В целях улучшения теплового рассеяния нижнюю и боковые крышки перфорируют. Размеры корпуса должны быть 360300180 мм.

Общий вид эквивалента сети представлен на рисунке А.4.

Примечание - Рекомендуется, чтобы разъемы эквивалента для подключения испытуемого ТС располагались как можно ближе к углу того края корпуса, у которого можно установить еще один эквивалент и более, используя как можно более короткие провода.

"Рисунок А.4 - Общий вид эквивалента сети питания"

А.7.3 Развязка катушки индуктивности

Затухание мешающих сигналов, поступающих из сети питания в эквивалент, представленный на рисунке 4, но при отсутствии цепи развязки L2, С2 и R2 и использовании катушки индуктивности в схеме, показано на рисунке А.5.

Затухание определяется между зажимами сети питания и разъемом для подключения измерителя ИРП.

На кривой 1 (см. рисунок А.5) приведено затухание фильтра при внутреннем сопротивлении генератора сигналов на сетевом зажиме , составляющем 50 Ом. На кривой 2 приведено затухание фильтра, когда внутреннее сопротивление генератора меняется в соответствии с номинальным значением входного полного сопротивления эквивалента сети питания .

"Рисунок А.5 - Затухание фильтра эквивалента сети питания"

А.8 Измерение коэффициента калибровки V-образного эквивалента сети питания

Коэффициент калибровки ЭСП определяют с помощью испытательной установки, приведенной на рисунках А.6а и А.6b для каждой испытательной конфигурации V-образного эквивалента сети. Коэффициент калибровки измеряют на каждом проводе сети при каждом типовом соединении (например, при конфигурациях с ручным и дистанционным переключением) с помощью анализатора цепей или генератора сигналов и измерителя ИРП. Все незадействованные выводы разъема эквивалента сети, предназначенные для подключения испытуемого ТС, должны быть нагружены на сопротивление 50 Ом.

Так как входное сопротивление со стороны разъема ТС имеет частотно-зависимый характер, необходимо, чтобы выходное напряжение анализатора цепей или генератора было калибровано с помощью измеренного уровня напряжения на данном разъеме испытуемого ТС в соответствии с рисунком А.6а.

Конструкция перехода, используемого на разъеме ТС, может быть критична к калибровке. Соединения должны обеспечивать низкое сопротивление, а Т-соединитель должен располагаться как можно ближе к разъему ТС и зажимам заземления. Для того чтобы обеспечить минимальную погрешность при измерениях (сопротивление источника и нагрузки должны быть равны 50 Ом), используют постоянные аттенюаторы 10 дБ.

Каждый вывод сетевого разъема нагружают на сопротивление 50 Ом относительно заземленного корпуса эквивалента.

Для V-образного эквивалента 150 Ом должно учитываться перераспределение напряжения между разъемом ТС и ВЧ разъемом измерителя ИРП, т.е. между сопротивлениями 150 и 50 Ом.

"Рисунок А.6 - Испытательная установка для измерения коэффициента калибровки ЭСП с помощью анализатора цепей"