راهنمای سپرهای الکترواستاتیک ترانسفورماتور (E-shields)

سپر الکترونیکی چیست؟
سپر الکترواستاتیک یک ورق نازک رسانای غیر مغناطیسی است. این سپر می‌تواند از جنس مس یا آلومینیوم باشد. این ورق نازک بین سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور قرار می‌گیرد. ورق در هر سیم‌پیچ با یک هادی واحد که به شاسی ترانسفورماتور متصل می‌شود، به هم متصل می‌شود.

سپرهای E در ترانسفورماتورها چه کاری انجام می‌دهند؟
محافظ‌های E، اختلالات ولتاژ مضر را از سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور و قطعات الکترونیکی حساس در سیستم‌های الکتریکی دور می‌کنند. این امر ترانسفورماتور و سیستم متصل به آن را محافظت می‌کند.
بیایید این موضوع را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم و با مواردی که E-shields در برابر آنها محافظت می‌کند، شروع کنیم.

میرایی
بسیاری از مدارهای الکتریکی مدرن در معرض نوسانات گذرا و نویز حالت هستند. یک محافظ E متصل به زمین، این اختلالات را تضعیف می‌کند (به حداقل می‌رساند).

تصویر بالا در سمت چپ، یک جهش ولتاژ گذرای معمول را نشان می‌دهد. این نوع افزایش شدید ولتاژ منبع تغذیه ناشی از تجهیزات اداری رایج مانند کامپیوتر یا دستگاه‌های فتوکپی است. اینورترها نیز منبع رایج جهش‌های گذرا هستند. تصویر سمت راست نمونه‌ای از نویز حالت در یک مدار الکتریکی را نشان می‌دهد. نویز حالت در مدارهای الکترونیکی رایج است. سیستم‌های سیم‌کشی ضعیف با محافظ کابل نامناسب اغلب از نویز حالت رنج می‌برند.
حالا بیایید ببینیم که یک سپر E چگونه با این اختلالات برخورد می‌کند.

کوپلینگ خازنی
یک محافظ E متصل به زمین، کوپلینگ خازنی بین سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه را کاهش می‌دهد. سیم‌پیچ اولیه به جای کوپلینگ با سیم‌پیچ ثانویه، با محافظ E کوپل می‌شود. محافظ E متصل به زمین، مسیری با امپدانس کم به زمین فراهم می‌کند. اختلالات ولتاژ از سیم‌پیچ ثانویه دور می‌شوند. این امر همچنین از انتهای دیگر ترانسفورماتور (ثانویه به اولیه) نیز کار می‌کند.

نوسانات گذرا و نویز حالت می‌تواند به ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات الکتریکی آسیب برساند. یک سپر الکترواستاتیک بین سیم‌پیچ‌های ولتاژ بالا و ولتاژ پایین چنین خطراتی را کاهش می‌دهد. یک نکته بسیار مهم هنگام تأمین برق برای دستگاه‌های الکترونیکی حساس.

نمونه‌هایی از ترانسفورماتورهایی که از سپر E استفاده می‌کنند
ترانسفورماتورهای خورشیدی و بادی
اختلالات هارمونیک و سوئیچینگ ویژه از اینورترهای خورشیدی به شبکه برق منتقل می‌شوند. این اختلالات ولتاژ، اثرات ضربه‌ای مانندی در سیم‌پیچ HV تغذیه‌کننده شبکه ایجاد می‌کنند. اضافه ولتاژهای گذرا در سمت شبکه نیز می‌توانند به اینورتر منتقل شوند. این اضافه ولتاژها می‌توانند به اجزای حساس اینورتر آسیب برسانند. سپرهای E هم از ترانسفورماتور، هم از شبکه و هم از اینورتر محافظت می‌کنند.
درباره اندازه و الزامات طراحی ترانسفورماتور خورشیدی بیشتر بدانید.

رانندگی ترانسفورماتور ایزولهها
ترانسفورماتورهای ایزولاسیون درایو برای مقاومت در برابر اختلالات ولتاژ فرکانس بالا (هارمونیک) ساخته شده‌اند. چنین اختلالاتی ناشی از تجهیزاتی مانند درایوهای موتور (یا VFDها) هستند. از این رو کلمه "درایو" در نام آنها وجود دارد. علاوه بر هارمونیک‌ها، درایوهای موتور ممکن است اختلالات ولتاژ دیگری (مانند نویز حالت) را نیز ایجاد کنند. اینجاست که سپر E وارد عمل می‌شود. ترانسفورماتورهای ایزولاسیون درایو شامل حداقل یک سپر E بین سیم‌پیچ‌های HV و LV هستند. همچنین می‌توان از چندین سپر استفاده کرد. سپرهای E را می‌توان بین سیم‌پیچ‌های داخلی و شاخه‌های هسته نیز قرار داد.
کاربردهایی با اختلالات ولتاژ (مانند جهش‌های گذرا و نویز حالت) از ترانسفورماتوری با محافظ E بهره می‌برند. محافظ‌های E ارزان هستند و در مواردی که مشکلات کیفیت توان یک تهدید محسوب می‌شوند، بازگشت سرمایه قابل توجهی را ارائه می‌دهند.