Funktioniert eine 3-Wicklungs-Gleichtaktdrossel mit PE-Draht?

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Es wurde darauf hingewiesen, dass der PE-Leiter im Fehlerzustand einen hohen Strom führen muss, sodass die Verwendung eines 3-Phasen-CMC problematisch ist. In den Kapiteln 5.6.3 und 5.6.4 der IEC62368-1 (2. Ausgabe) wird impliziert, dass der Schutzstromwert für die EU 16 A und für die USA 20 A beträgt, dies basiert auf einer gemeinsamen Sicherung in der normalen Netzinstallation in Innenräumen. Das bedeutet also 1,25 mm ^ 2 Draht für 16 A und 1,5 mm ^ 2 Draht für 25 A. Das ist ein klobiger CMC. Möglicherweise könnten Sie mit diesem dicken Kabel für PE und leichteren Kabeln für L und N davonkommen, wenn Sie ein benutzerdefiniertes CMC beschaffen.

Eine alternative/zusätzliche Maßnahme könnte die Verwendung eines Hochleistungsferrits auf der PE-Leitung mit regulärem CMC sein, das an den L- und N-Leitungen angebracht ist.

Wie der Titel sagt. Bei einem nach IEC61000-4-6 durchgeführten Störfestigkeitstest wird ein Kopplungsgerät verwendet, um 150-kHz-80-MHz-Störungen in die externe Verkabelung einzuspeisen. Da dieses Rauschen von Natur aus Gleichtakt ist, wird es nicht durch Ferrite, Pi-Filter, 3-Pol-Kappen usw. gefiltert.

Das Gerät hier hat einen Touchscreen, der ein empfindliches Frontend hat, und diese sind im Hinblick auf Immunitätsprüfungen dafür bekannt, dass sie unangenehm sind, da Sie es mit etwas zu tun haben, das darauf ausgelegt ist, sehr kleine Kapazitätsänderungen zu erfassen.

Siehe zum Beispiel hier: Wie entwerfe ich kapazitive Berührungsschnittstellen EMV-gerecht?

Die Standardreaktion dafür besteht darin, eine Gleichtaktdrossel einzubauen, die das Rauschen direkt unterdrückt, zumindest wenn der Frequenzbereich und die Eigenschaften Ihres Teils in Ordnung sind.

Wenn Sie nun ein Gerät mit Erdung haben, haben Sie einen separaten PE-Leiter. Dadurch wird das Rauschen problemlos direkt an Ihrem CMC vorbeigeleitet, und Ihr Chassis fungiert als Antenne. Was unsere Sensoren durcheinander bringt. Ich habe überprüft, dass dies tatsächlich der Vektor ist, da das Trennen des PE das Problem beseitigt, jedoch ist dies für den Client nicht akzeptabel.

Jetzt gibt es dreiphasige CMC-Induktivitäten, die offensichtlich für 3-phasige Geräte mit höherer Leistung ausgelegt sind. Mein unmittelbarer Instinkt wäre, einen geeigneten 3-Phasen-CMC zu finden und die zusätzliche Wicklung mit dem PE zu verbinden.

Wird das funktionieren? Erste Tests zeigen nicht so gut. Warum nicht? Sollte die induzierte HF bei L + N + PE nicht genau gleich sein wie bei L1 L2 L3?

2-Wicklungsdrossel

Das erwarte ich zu sehen:

3-Wicklungsdrossel

3-Wicklungs-CMC-Verbindung :Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

NB: Wir sind ausgebildete Fachleute, was auch immer der Euphemismus in EN60950 ist, der die Verwendung lebensgefährlicher Vorrichtungen wie dieser erlaubt. Versuchen Sie dies NICHT zu Hause.

Ich bin ziemlich sicher, dass Ihre Schutzerde vermeiden sollte, in irgendeiner Weise mit dem Leben verbunden zu werden. Und wenn Sie es durch eine Transformatorwicklung neben Spannung und Neutral führen, wird Ihr Geräusch nur noch schlimmer!
@Felthry Ich denke, die Kopplung bei 50 Hz (oder 60 Hz) wird ziemlich vernachlässigbar sein. Auf jeden Fall ist es ein anderes Gespräch, es könnte unser System bei schnellen Transienten zappen, aber im Moment habe ich einen Touchscreen, der bei diesem Test Müll zeigt. Es ist tatsächlich ein bekanntes Problem bei Touchscreens, die sehr empfindliche Geräte sind, die darauf ausgelegt sind, kleine Kapazitätsunterschiede aufzunehmen.
OP bearbeitet, um anzugeben, dass es sich um ein Touchscreen-Gerät handelt, und einen Link eingefügt, der zeigt, was los ist.
Wenn Sie das letzte Mal nach 60950 gesucht haben, mussten Sie 25 A kontinuierlich mit begrenztem Temperaturanstieg an einer solchen Erdungsdrossel durchlassen.
@winny möchtest du das Kapitel dafür ausgraben?
Was sind die Fehlersymptome? Sind sie zufällig mit USB-Trennungen verbunden?
Entschuldigung, Job gewechselt, da neue Produktkategorie mit neuen Anforderungen. Aber suchen Sie nach „25“ und Sie sollten eine kurze Liste erhalten.
@AliChen Wenn der Test läuft und Sie das Touchpanel berühren, leuchtet die gesamte Sensorreihe mit Müll auf. Wenn Sie den Link zu dieser TI-Website überprüfen, wird erklärt, was dort vor sich geht.
Ich habe die Teilenummer endlich beim Kunden ausprobiert. Sie haben einen 3-Phasen-CMC mit satten 5 dB Dämpfung bei 10 MHz und von da an geht es bergab. Deshalb sehe ich nicht die Verbesserung des Rauschens, die ich erwartet hatte. Gute Köpfe über das 25-Ampere-Problem, wenn es wahr ist, ist es möglicherweise nicht möglich, einen CMC zu verwenden.
@winny Es ist komplizierter als das. Ich verwende EN62368-1 2. Ausgabe, aber ich bezweifle, dass es sich grundlegend von EN60950 unterscheidet, das es ersetzt. Grundsätzlich sind in EU 16A ausreichend, da die Netzsicherungen in der Regel 16A haben. Amerikaner wollen 20A. In der Praxis bedeutet dies, dass Sie eine Mindestdrahtgröße erhalten, bei 16 A beträgt diese 1,25 mm ^ 2 (AWG16), bei 25 A 1,5 mm ^ 2 (AWG 14). Die Drossel allein muss also nicht 25A standhalten, sie muss nur einen ausreichend dicken Wickeldraht haben. 1,5 mm ^ 2 ist ziemlich klobig gedacht.
@Barleyman Seltsam. Ich erinnere mich genau, dass es dafür ein separates Kapitel gab und ich es in unseren CE-Bericht aufgenommen habe. Dies geschah trotz Sicherungswert, solange es sich um ein Produkt der Klasse I handelte.
@winny Das relevante Bit lautet: Bei Wechselstromquellen, bei denen nur ein Überstromschutzgerät im Gerät vorhanden ist und der Stecker nicht polarisiert ist, wird das Schutzgerät in der Gebäudeinstallation für die Prüfung verwendet und das interne Überstromschutzgerät umgangen . Der Hersteller muss das für die Prüfung verwendete Gerät in den Sicherheitsanweisungen für das Gerät angeben. (Annex R von IEC62368-1) Mit anderen Worten, wenn Sie eine Sicherung sowohl auf den L- als auch auf den N-Leitungen des Netzeingangs anbringen, müssen Sie keinen unangemessenen Draht für den PE vorsehen. Für eine 3-A-Sicherung reicht es aus, 0,3 mm ^ 2-Draht zu verwenden.
@Barleyman Guter Fund! Das letzte Produkt, das ich hergestellt habe, hatte nur eine L-Sicherung, aber es hatte eine Erdungsdrossel, also erinnere ich mich deutlich, dass ich ein Thermoelement daran geklebt, den Lüfter blockiert und 25 A kontinuierlich betrieben habe.

Antworten (2)

Ich würde zuerst versuchen, die Integrität des PE-Verbindungspfads zu verbessern, entweder mit einem kürzeren / niedrigeren Induktivitätspfad zur Erde oder einem dedizierten "funktionalen" PE. Wenn das nicht ausreicht, würde ich eine galvanische Trennung in Ihrem Sensorpfad in Betracht ziehen.

Die Gleichtaktspannung wird nur dann zu einem Problem, wenn ein Sekundärpotential vorhanden ist, um sie in eine Gegentaktspannung umzuwandeln. Stellen Sie sich den Lineman vor, der von einem Hubschrauber aus an einer 110-kV-Übertragungsleitung arbeitet. Er hat ein Gleichtaktpotential von 110 kV; Sein größeres Sicherheitsrisiko ist ein Rotorausfall.

PE-Verbindungsweg ist ganz einfach vom 3-poligen Netzstecker direkt zum Chassis. Ich habe ein Bild des hässlichen 3-Wicklungs-Tests hinzugefügt, den wir durchgeführt haben. Eine galvanische Trennung für Berührungssensoren ist nicht möglich und würde wahrscheinlich sowieso nicht funktionieren, da sie das Rauschen durch kapazitive Kopplung oder Nahfeld-HF aufnehmen kann.
Wenn Sie eine Gleichtaktdrossel bauen, empfehle ich Ihnen, die Drähte, die durch den Kern verlaufen, verdrillt zu halten, genau wie im Netzkabel. Dadurch werden Interferenzen reduziert. Schauen Sie sich die Bilder auf dieser Seite an, um Ideen zu erhalten: palomar-engineers.com/rfi-kits/acdc-power-line-chokes
Es ist ein kommerzielles Produkt, also werde ich nichts bauen :-) Nun, vielleicht würde ich etwas entwerfen und einen Auftragnehmer bitten, ein paar Tausend davon zu bauen. Wie auch immer, es gab einen guten Punkt in Kommentaren zu: 25 A für PE-Stromfestigkeit. 25A 3-Windungs-Chokes gibt es definitiv, aber sie sind verdammt klobig.

Basierend auf weiteren Rückmeldungen des Kunden kann ich einige Schlussfolgerungen ziehen.

  1. Das 3-Phasen-CMC funktioniert tatsächlich wie beworben, es ist einfach nicht gut genug. Der große Touchscreen ist wirklich großartig darin, Rauschen aufzunehmen, sodass Sie eine sehr robuste Filterung benötigen.
  2. Das Hinzufügen einer Drossel zum Schutzleiter ist in der Tat problematisch. Wenn Sie die Anforderungen von IEC62368-1 überprüfen und der AC-Eingang nur eine Sicherung hat, wird davon ausgegangen, dass Ihr Stecker in die andere Richtung führt (stromführend, nicht abgesichert) und die Sicherung umgangen wird. Als Maßstab für die Dimensionierung der CMC-Verkabelung auf der PE-Leitung müssen Sie dann Gebäudesicherungen heranziehen. Dies entspricht 1,25 mm^2 für EU-16-A-Sicherungen und 1,5 mm^2 für US-20-A-Sicherungen.

Der Weg, um beide Probleme zu umgehen, besteht darin, Sicherungen hinzuzufügen, um sowohl die L- als auch die N-Drähte abzudecken. Auf diese Weise wird in Kurzschlusssituationen der Strom auf das begrenzt, wogegen Ihre Sicherung schützt, und die Drahtgröße kann entsprechend reduziert werden. Beispielsweise impliziert eine Strombegrenzung von 3 A, dass ein Draht von 0,3 mm^2 ausreicht. Wenn Sie den eingeschränkten Kurzschlusstest nach Standard-Anhang R verwenden, um zu demonstrieren, dass das Überstromschutzgerät zuverlässig auslöst, ohne dass PE GEFÄHRLICH unter Spannung wird, können Sie mit weniger davonkommen.

Da wir jetzt einigermaßen dünnen CMC-Draht verwenden können, können wir einen 3-Phasen-CMC mit viel mehr Windungen in Betrieb nehmen, was wiederum das im PE-Draht übertragene Gleichtaktrauschen besser unterdrückt und hoffentlich das Problem mit dem Touchpanel beseitigt. Nun, das wird es, wenn Sie es weiterhin mit Induktivitäten bewerfen. Dies erfordert möglicherweise zwei separate CMCs, einen für niedrige Frequenzen (150 kHz-1,5 MHz) und einen für den "hohen" Frequenzbereich > 1,5 MHz.

Funktioniert eine 3-Wicklungs-Gleichtaktdrossel mit PE-Draht?
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