¿Funciona un estrangulador de modo común de 3 devanados en un cable PE?

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Se señaló que el cable PE tiene que transportar una gran corriente en condiciones de falla, por lo que usar un CMC trifásico es problemático. En los capítulos 5.6.3 y 5.6.4 de IEC62368-1 (2.ª edición), se da a entender que la clasificación de corriente de protección para la UE es de 16 A y de 20 A para EE. Eso se traduce en un cable de 1,25 mm ^ 2 para 16 A y un cable de 1,5 mm ^ 2 para 25 A. Esa es una CMC gruesa. Posiblemente podría salirse con la suya con ese cable grueso para PE y cableado más liviano para L y N, si está adquiriendo un CMC personalizado.

Una medida alternativa/adicional podría ser usar una ferrita de alta resistencia en la línea PE con CMC regular conectado a las líneas L y N.

Como dice el título. En la prueba de inmunidad conducida IEC61000-4-6, se usa un dispositivo de acoplamiento para inyectar interferencia de 150kHz - 80MHz al cableado externo. Como este ruido es de modo común por naturaleza, no se filtra con ferritas, filtros pi, tapas de 3 terminales, etc.

El dispositivo aquí tiene una pantalla táctil, que tiene una parte frontal sensible y estos son notorios por ser desagradables con respecto a las pruebas de inmunidad, ya que se trata de algo diseñado para detectar cambios muy pequeños en las capacitancias.

Consulte aquí, por ejemplo: ¿Cómo diseño interfaces táctiles capacitivas teniendo en cuenta la EMC?

La respuesta estándar para esto es incluir un estrangulador de modo común que eliminará el ruido, al menos si el rango de frecuencia y las características de su parte están bien.

Ahora, si tiene un dispositivo con conexión a tierra, tiene un cable PE separado. Esto transportará felizmente el ruido más allá de su CMC y hará que su chasis actúe como una antena. Lo que interfiere con nuestros sensores. He verificado que este es de hecho el vector, ya que desconectar el PE hace que el problema desaparezca, sin embargo, esto no es aceptable para el cliente.

Ahora hay inductores CMC trifásicos que obviamente están diseñados para dispositivos trifásicos de mayor potencia. Mi instinto inmediato sería encontrar un CMC trifásico adecuado y conectar el devanado adicional al PE.

¿Esto va a funcionar? Las pruebas iniciales indican que no tan bien. ¿Por qué no? ¿No debería ser la RF inducida exactamente igual en L + N + PE que en L1 L2 L3?

estrangulador de 2 devanados

Esto es lo que espero ver:

estrangulador de 3 devanados

Conexión CMC de 3 devanados :ingrese la descripción de la imagen aquí

NB: Somos profesionales capacitados, cualquiera que sea el eufemismo en EN60950 que permite usar artilugios que amenazan la vida como este. NO intente esto en casa.

Estoy razonablemente seguro de que tu tierra protectora debería evitar estar acoplada para vivir de cualquier forma. ¡Y pasarlo por el devanado de un transformador al lado de vivo y neutro solo empeorará el ruido!
@Felthry Creo que el acoplamiento a 50 Hz (o 60 Hz) será bastante insignificante. En cualquier caso, es una conversación diferente, podría afectar nuestro sistema a un transitorio rápido, pero en este momento tengo una pantalla táctil que muestra basura en esta prueba. En realidad, es un problema conocido con las pantallas táctiles, que son dispositivos muy sensibles diseñados para detectar pequeñas diferencias en la capacitancia.
OP editado para especificar que este es un dispositivo de pantalla táctil y poner un enlace que muestra lo que está pasando.
Si lo hace, la última vez que revisé el 60950, tenía que pasar 25 A continuamente con un aumento de temperatura limitado en cualquier estrangulador de tierra.
¿A @winny le importa desenterrar el capítulo para eso?
¿Cuáles son los síntomas de falla? ¿Están relacionados con las desconexiones USB por casualidad?
Lo siento, cambié de trabajo desde entonces, nueva categoría de producto con nuevos requisitos. Pero busque "25" y debería obtener una lista corta.
@AliChen Cuando se ejecuta la prueba y toca el panel táctil, toda la fila del sensor se ilumina con basura. Si revisa el enlace a ese sitio web de TI, explica lo que está sucediendo allí.
Obtuve el número de pieza y finalmente el cliente lo intentó. Obtuvieron un CMC trifásico que tiene una atenuación de 5dB a 10MHz y va cuesta abajo desde allí. Por eso no veo la mejora en el ruido que esperaba. Buen aviso sobre el problema de los 25 amperios, si es cierto, es posible que no sea posible usar un CMC.
@winny Es más complicado que eso. Estoy usando EN62368-1 2da edición pero dudo que sea fundamentalmente diferente de EN60950 que reemplaza. Básicamente en EU 16A es suficiente ya que los fusibles de red suelen ser de 16A. Los estadounidenses quieren 20A. Lo que esto significa en términos prácticos es que se le da un tamaño de cable mínimo, para 16A es 1,25 mm^2 (AWG16), para 25A es 1,5 mm^2 (AWG14). Entonces, el estrangulador por sí solo no tiene que soportar 25A, solo necesita tener un cable de bobinado lo suficientemente grueso. 1,5 mm ^ 2 es un pensamiento bastante grueso ...
@Barleyman Extraño. Recuerdo claramente que había un capítulo aparte para ello y lo incluí en nuestro informe de CE. Esto fue a pesar del valor del fusible siempre que fuera un producto de Clase I.
@winny El bit relevante dice Para fuentes de CA donde solo se proporciona un dispositivo de protección contra sobrecorriente en el equipo y el enchufe no está polarizado, el dispositivo de protección en la instalación del edificio se usa para la prueba y el dispositivo interno de protección contra sobrecorriente se pasa por alto . El fabricante deberá especificar el dispositivo utilizado para la prueba en las instrucciones de seguridad del equipo. (Anexo R de IEC62368-1) En otras palabras, si coloca un fusible en las líneas L y N de la entrada de la red, no tiene que proporcionar un cable irrazonable para el PE. Para un fusible de 3A es suficiente usar un cable de 0,3 mm^2.
@Barleyman ¡Buen hallazgo! El último producto que hice tenía solo L fusionado, pero tenía un estrangulador de tierra, así que recuerdo claramente que le pegué un termopar, bloqueé el ventilador y lo hice funcionar continuamente a 25 A.

Respuestas (2)

Primero intentaría mejorar la integridad de la ruta de conexión del PE, ya sea con una ruta de inductancia a tierra más corta o más baja, o con un PE "funcional" dedicado. Si eso no es suficiente, entonces consideraría el aislamiento galvánico en la ruta del sensor.

El voltaje de modo común se convierte en un problema solo cuando existe un potencial secundario para convertirlo en voltaje de modo diferencial. Considere al liniero que trabaja en una línea de transmisión de 110 kV desde un helicóptero. Tiene un potencial de modo común de 110 kV; Su mayor riesgo de seguridad es la falla del rotor.

La ruta de conexión PE es simplemente desde el enchufe de red de 3 terminales directamente al chasis. Agregué una imagen de la fea prueba de 3 devanados que hicimos. El aislamiento galvánico para el sensor táctil no funciona y probablemente no funcione de todos modos, ya que es probable que capte el ruido mediante acoplamiento capacitivo o RF de campo cercano.
Si construye un estrangulador de modo común, le recomiendo que mantenga los cables que pasan a través del núcleo retorcidos, igual que en el cable de alimentación. Esto reducirá la interferencia. Eche un vistazo a las imágenes que se muestran en este sitio para obtener ideas: palomar-engineers.com/rfi-kits/acdc-power-line-chokes
Es un producto comercial, así que no voy a construir nada :-) Bueno, tal vez diseñaría algo y le pediría a un contratista que construya un par de miles de ellos. De todos modos, hubo un buen punto en los comentarios sobre: ​​25A para resistencia de corriente PE. Los estranguladores de 3 devanados 25A definitivamente existen, pero son bastante gruesos.

En base a más comentarios del cliente, puedo sacar algunas conclusiones.

  1. De hecho, el CMC trifásico funciona como se anuncia, pero no es lo suficientemente bueno. La pantalla táctil de gran tamaño es realmente excelente para captar el ruido, por lo que necesita un filtrado muy sólido.
  2. De hecho, agregar un estrangulador al cable PE es problemático. Si verifica los requisitos de IEC62368-1, si la entrada de CA tiene solo un fusible, se supone que su enchufe estará en el otro sentido (vivo sin fusible) y el fusible se omite. Luego, debe usar fusibles de construcción como punto de referencia para dimensionar el cableado CMC en la línea PE. Esto se traduce en 1,25 mm ^ 2 para fusibles de 16 A de la UE y 1,5 mm ^ 2 para fusibles de 20 A de EE. UU.

La forma de evitar ambos problemas es agregar fusibles para cubrir los cables L y N. De esta manera, en una situación de cortocircuito, la corriente se limita a lo que sea que proteja su fusible y el tamaño del cable se puede reducir en consecuencia. Por ejemplo, el límite de corriente de 3 A implica que 0,3 mm^2 de cable es suficiente. Si usa la prueba de cortocircuito limitada en el Anexo R estándar para demostrar que el dispositivo de sobrecorriente se dispara de manera confiable sin que PE se vuelva PELIGROSO VIVO, puede salirse con la suya con menos.

Dado que ahora podemos usar un cable CMC razonablemente delgado, podemos poner en marcha un CMC trifásico usando muchas más vueltas que, a su vez, suprimirán mejor el ruido de modo común transportado en el cable PE y, con suerte, erradicarán el problema con el panel táctil. Bueno, lo hará, si sigues tirándole inductancia. Esto puede necesitar dos CMC separados, uno para frecuencias bajas (150kHz-1.5MHz) y otro para rango de frecuencia "alto" >1.5MHz.

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