Mengatasi Kebisingan EMC Sejak Awal: Harmonisa IEC, Fluktuasi Tegangan/Flicker, dan Kebisingan Frekuensi Tinggi
pengantar
Produk listrik harus menjalani uji harmonik dan fluktuasi tegangan/kedipan untuk mengevaluasi emisi frekuensi rendah (EMC) terkait kualitas daya (diuraikan dalam standar IEC). Dalam beberapa tahun terakhir, kebisingan frekuensi tinggi telah diakui sebagai masalah tidak hanya pada inverter industri, tetapi juga pada produk yang digerakkan oleh inverter perumahan.
Catatan aplikasi ini memperkenalkan pengukuran emisi frekuensi rendah yang sesuai dengan IEC, khususnya harmonik dan fluktuasi tegangan/kedipan menggunakan Power Analyzer PW8001. Artikel ini akan menjelaskan analisis kebisingan melalui pengukuran kebisingan frekuensi tinggi dengan power analisa ini.
Mengapa menguji harmonik dan fluktuasi tegangan/kedipan
Dalam pengujian harmonik, pengukuran dilakukan pada komponen distorsi bentuk gelombang konsumsi arus peralatan. Karena arus harmonik menyebabkan peningkatan risiko malfungsi dan kegagalan peralatan, serta daya reaktif yang lebih tinggi dalam sistem tenaga, standar menetapkan pengujian harus dilakukan untuk menjaganya tetap di bawah nilai yang ditetapkan.
Karena lampu yang berkedip-kedip dapat menimbulkan bahaya kesehatan dan juga menyebabkan banyak ketidaknyamanan, standar menguraikan pengujian penyebab berkedip-kedip. Fluktuasi arus suplai akibat variasi konsumsi arus berbagai produk listrik menyebabkan fluktuasi tegangan. Fluktuasi tegangan ini, pada gilirannya, menyebabkan lampu berkedip. Oleh karena itu, dalam pengujian kedipan, fluktuasi tegangan diuji terhadap batas yang ditentukan.
Standar IEC yang mengatur pengujian harmonik dan fluktuasi tegangan/kedipan
Kondisi pengujian dan batas nilai maksimum telah ditentukan untuk berbagai jenis peralatan dan perangkat. Sebelum merancang sistem pengujian, standar pengujian terbaru harus dijadikan acuan. Selain itu, spesifikasi yang diperlukan untuk peralatan pengukuran yang sesuai dengan pengujian berubah berdasarkan standar spesifik yang diamati. Power Analyzer PW8001 mematuhi standar yang digunakan untuk pengujian IEC untuk harmonik, dan fluktuasi tegangan/kedipan.
Standar pengujian harmonik didukung oleh Power Analyzer PW8001
- IEC 61000-3-2
- Pengujian peralatan dengan arus pengenal 16 A atau kurang per fase
- IEC 610003-12
- Pengujian peralatan dengan arus pengenal lebih besar dari 16 A dan tidak lebih besar dari 75 A per fasa
- (Spesifikasi alat ukur yang dapat digunakan untuk kedua pengujian standar di atas ditentukan dalam standar IEC 61000-4-7:2002. PW8001 memenuhi persyaratan spesifikasi yang diuraikan dalam standar ini untuk orde harmonik 0 hingga 200 dan tatanan antar harmonik 0,5 hingga 200,5.)
Standar pengujian fluktuasi tegangan dan kedipan didukung oleh Power Analyzer PW8001
- IEC 61000-3-3
- Pengujian peralatan dengan arus pengenal 16 A atau kurang per fase
- IEC 610003-12
- Pengujian peralatan dengan arus pengenal lebih besar dari 16 A dan tidak lebih besar dari 75 A per fasa
- (Spesifikasi alat ukur yang dapat digunakan untuk kedua pengujian standar di atas ditentukan dalam standar IEC 61000-4-15:2010. PW8001 memenuhi persyaratan spesifikasi yang diuraikan dalam standar ini (akurasi: Pst ±5% [Pst = 0,2 hingga 5]; dc, dmax: ±4% [bila dmax = 4%])
Sistem uji harmonik dan uji fluktuasi tegangan/kedipan
Gambar 1 memberikan diagram blok sistem pengujian untuk pengujian harmonisa dan fluktuasi tegangan/kedipan. Standar IEC untuk pengujian harmonik dan fluktuasi tegangan/kedip memerlukan sistem dengan catu daya AC dan jaringan impedansi referensi (RIN). Penganalisis daya mengukur tegangan dan arus yang disuplai ke peralatan yang diuji, kemudian mengeluarkan hasil pengukuran sesuai dengan standar pengukuran. Arus diukur dengan sensor arus. Karena pengukuran arus tidak memerlukan sambungan langsung, efek kehilangan kabel dan instrumen dapat dikurangi, sehingga pengukuran dapat dilakukan dalam kondisi yang lebih menyerupai lingkungan pengoperasian sebenarnya.
Gambar 1: Diagram blok sistem pengujian harmonik dan fluktuasi tegangan/flicker
Masalah dengan kebisingan pasokan listrik
Pengujian harmonik dan fluktuasi tegangan/kedipan adalah jenis pengujian emisi frekuensi rendah. Namun, dalam kasus yang sangat jarang terjadi, kebisingan peralihan dari peralatan yang digerakkan oleh inverter dapat melebihi tingkat yang diperkirakan dan menyebabkan peralatan di sekitarnya tidak berfungsi*. Untuk mencegah penundaan pengembangan, penting untuk memeriksa masalah yang disebabkan oleh kebisingan pasokan listrik sambil mengatasi fluktuasi harmonisa dan tegangan sejak awal dalam proses pengembangan peralatan.
- * K. Nishijima, “Studi tentang Konduksi Kebisingan EMI untuk Filter EMC yang Dipasang pada Switching Power Supply,” Jurnal Institut Elektronika Daya Jepang, vol. 45, hlm. 106-112, Juni 2020.
Solusi pengukuran Hioki
Firmware terbaru untuk Power Analyzer PW8001 Hioki (Versi 2.0) menambahkan fungsionalitas Power Spectrum Analysis (PSA) serta harmonik IEC dan pengukuran fluktuasi tegangan/kedipan.
Dengan pengaturan pengujian seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1, PW8001 dapat digunakan untuk memeriksa harmonik dan fluktuasi tegangan untuk pengujian yang ditentukan standar IEC yang menentukan batas. Pengujian ini paling berguna saat mengevaluasi perangkat keras pada awal pengembangan, sehingga memungkinkan Anda menilai tren dan mengatasinya sejak dini. Misalnya, Anda menemukan bahwa perubahan pada desain rangkaian catu daya telah mengakibatkan peningkatan arus harmonik. Dalam hal ini, dengan menyimpulkan bahwa arus harmonik akan melebihi batas yang berlaku dalam pengujian EMC, Anda dapat mengambil tindakan pengurangan kebisingan sejak dini untuk menghindari penyelesaian masalah yang rumit di kemudian hari.
Layar pengaturan mode pengukuran harmonik IEC (kiri) dan layar pengaturan mode pengujian fluktuasi tegangan/kedipan (kanan)
Fungsi Analisis Spektrum Daya (PSA).
Fungsi Analisis Spektrum Daya, yang dapat melakukan analisis FFT tegangan, arus, dan daya, memungkinkan Anda menganalisis kebisingan pada frekuensi lebih tinggi (hingga 6 MHz) dibandingkan dengan analisis harmonik tradisional. Hal ini memungkinkan Anda memeriksa secara visual kebisingan yang tidak terdeteksi dalam pengukuran harmonik atau fluktuasi tegangan/kedipan IEC. PW8001 sendiri memiliki jaminan akurasi pengukuran daya frekuensi tinggi (hingga 1 MHz), sehingga sangat andal dalam mengevaluasi kebisingan konduktif frekuensi tinggi yang disebabkan oleh inverter dan catu daya switching.
Enam jenis pengaturan otomatis disediakan oleh mesin analisis daya canggih Hioki
PW8001 melakukan pengukuran daya yang akurat bersama dengan semua perhitungan (termasuk analisis harmonik dan Analisis Spektrum Daya) secara bersamaan dan paralel. Selain itu, PW8001 menggunakan mesin analisis daya canggih (Power Analysis Engine III) yang secara otomatis mengoptimalkan pengaturan seperti rentang pengukuran dan karakteristik filter. Hal ini memastikan bahwa besaran dan frekuensi bentuk gelombang masukan dioptimalkan untuk pengukuran yang akurat selama satu siklus pengukuran, sehingga memungkinkan verifikasi multifaset. (Keenam pengaturan ini diilustrasikan pada gambar di bawah dengan huruf merah “AUTO.”).
Contoh konfigurasi produk
Power Analyzer PW8001 mendukung dua jenis modul input yang dapat dipilih berdasarkan aplikasi pengukuran. Selain itu, Hioki menawarkan beragam pilihan sensor arus dengan peringkat arus mulai dari 2 A hingga 2000 A. Kedua jenis modul input dapat dicampur dan dicocokkan (maks. 8 channel) tergantung pada faktor-faktor seperti akurasi pengukuran yang diperlukan dan frekuensi pengukuran pita.
Akurasi jika dipadukan dengan sensor arus Hioki
Hioki adalah satu-satunya produsen di industri yang mengembangkan dan memproduksi sensor arus dan penganalisis daya berkinerja tinggi miliknya sendiri. Hal ini menyebabkan salah satu keunggulan Hioki terhadap pesaingnya adalah akurasi yang luar biasa. Singkatnya, Hioki dapat membuat alat ukur khusus untuk mengatasi hilangnya akurasi akibat kesalahan fasa yang sering menghantui pengukuran frekuensi tinggi dengan sensor CT. Lebih lanjut, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, sensor arus Hioki memiliki fitur akurasi yang ditentukan tidak hanya pada 50/60 Hz tetapi juga hingga frekuensi tinggi. Hal ini juga menjadikannya pilihan yang sangat efektif untuk digunakan dalam analisis harmonik dan kebisingan.
Sensor Arus AC/DC CT6873 (200 A)
Tabel 1: contoh akurasi kombinasi untuk PW8001 dan sensor arus (CT6873)
| Kombinasi instrumen | Frekuensi: ±% rentang |
|---|---|
| PW8001 + U7001 + sensor arus (CT6873) |
|
| PW8001 + U7005 + sensor arus (CT6873) |
|
- * Peringkat sensor arus diperhitungkan saat menghitung kesalahan skala penuh. Silakan merujuk ke instruksi manual untuk akurasi frekuensi lainnya.
Ikhtisar spesifikasi mode pengukuran
Tabel 2 memberikan ikhtisar spesifikasi pengukuran untuk mode harmonik IEC PW8001. Tampilannya intuitif dan mudah dibaca karena membagi tatanan harmonis antara bilangan genap dan ganjil. Tabel 3 dan 4 masing-masing memberikan ikhtisar spesifikasi pengukuran kedipan dan Analisis Spektrum Daya (FFT daya).
Tabel 2: ikhtisar spesifikasi pengukuran untuk mode harmonik IEC PW8001
| Barang | Spesifikasi |
|---|---|
| Metode Pengukuran | Sesuai dengan IEC 61000-4-7:2002; tidak ada kesenjangan atau tumpang tindih |
| Pengaturan frekuensi pengukuran | 50Hz, 60Hz |
| Rentang frekuensi sinkron |
|
| Kecepatan refresh data | Diperbaiki sekitar. 200 ms (50 Hz: 10 siklus; 60 Hz: 12 siklus) |
| Perintah analisis |
|
| Jumlah gelombang jendela | 50Hz: 10 siklus; 60 Hz: 12 siklus |
| Jumlah poin FFT | 8192 poin |
| akurasi pengukuran | Tambahkan ±0,04% rentang ke masing-masing akurasi dasar modul yang digunakan (tegangan, arus, daya, dan fasa). Untuk frekuensi 10 kHz atau lebih, tambahkan lagi ±0,04% rentangnya. (Akurasi hanya terjamin untuk analisis harmonik ketika frekuensi fundamental berada dalam rentang frekuensi sinkron.) |
Tabel 3: Ikhtisar spesifikasi pengukuran kedipan
| Barang | Spesifikasi |
|---|---|
| channel pengukuran | Maks. 8 |
| Metode Pengukuran | Sesuai dengan IEC 61000-4-15:2010 Ed 2.0 Flickermeter Kelas F2 |
| Item pengukuran berkedip |
|
| Frekuensi pengukuran | 50 Hz, 60 Hz (hanya dapat diukur dalam mode pengukuran IEC) |
| Rentang pengukuran | Pst dan Plt: 0,0001 PU hingga 6.400 PU (pembagian logaritmik 1400 arah) |
| Filter kedipan | Lampu 230 V, lampu 120 V |
| akurasi pengukuran |
|
Tabel 4: Ikhtisar spesifikasi fungsi Power Spectrum Analysis (PSA).
| Barang | Spesifikasi |
|---|---|
| channel pengukuran |
|
| Jenis perhitungan |
|
| Jumlah kemungkinan poin FFT | 1,000/5,000/10,000/50,000/100,000/500,000/1,000,000/5,000,000 |
| Anti-aliasing | Filter digital diterapkan secara otomatis |
| Fungsi jendela | Persegi panjang, hamming, bagian atas datar |
| Frekuensi analisis maksimum |
|
Kesimpulan
PW8001 dapat mengukur harmonik dan fluktuasi tegangan/kedipan sesuai dengan standar IEC. Dengan menggunakan Analisis Spektrum Daya (PSA) di awal pengembangan, pengembang dapat menghindari penundaan karena penemuan di kemudian hari dan keharusan memperbaiki gangguan pasokan daya yang berlebihan atau gangguan peralihan.
Untuk detail lengkap tentang Power Analyzer PW8001, silakan kunjungi halaman produk. Untuk pertanyaan seperti penawaran harga, demonstrasi, dan penggunaan uji coba, silakan gunakan formulir kontak Hioki untuk mendapatkan balasan yang dipersonalisasi dari perwakilan Hioki terdekat atau paling tepat bagi Anda. Kami di sini untuk membantu menyesuaikan solusi dengan kebutuhan Anda.
