Korkeajännitemuuntimet valvonta- ja suojausjärjestelmien kriittisissä virran ja jännitteen mittauksissa

Abstract

Tämä insinöörityö tehtiin Sähkölehto Oy:lle, joka on erikoistunut asiakaskohtaisten tuote- ja ratkaisukokonaisuuksien toimittamiseen liitäntään, turvatekniikkaan, mittaukseen ja valvontaan sekä koneautomaatioon. Insinöörityön tarkoituksena on kehittää yrityksen asiantuntemusta galvaanisista erottimista ja muuntimista, tarjota standardien mukaisia laiteratkaisuja teollisuuden tarpeisiin sekä auttaa yrityksen myyntihenkilöitä löytämään oikeat kohderyhmät saksalaisen päämiehen Knick GmbH:n korkeajännitemuuntimille.

Tärkeimpinä lähteinä tutkimuksessa on käytetty yritysten Knick GmbH:n ja Sähkölehto Oy:n sähköistä materiaalia ja teknistä tukea sekä sähkötekniikan kirjallisuutta ja standardeja.

Tutkimuksen teoriaosuus selventää standardien ja direktiivien asettamia vaatimuksia galvaanisille erottimille sekä erotuksen toteuttavien laitteiden tärkeimpiä menetelmiä ja ominaisuuksia riittävän tarkkuuden saavuttamiseksi mittauksissa ja signaalinsiirroissa. Tutkimuksessa keskitytään saksalaisen mittaus- ja säätötekniikan laitevalmistaja Knick GmbH:n korkeajännitemuuntimiin. Työn tarkoituksena on kuvata korkeajännitemuuntimien tärkeimpiä ominaisuuksia ja teknisiä tietoja, esittää laitevalmistajan tekemiä ratkaisuja standardien pohjalta sekä selventää laitteiden käyttökohteita eri teollisuuden aloilla.

Korkeajännitemuuntimien tuotekuvauksessa syvennytään erotusmuuntimien ja AC/DC-lähettimien välisiin eroihin ja tekijöihin, jotka vaikuttavat oikean laiteratkaisun valitsemiseen tuoteperheestä. Tuotekuvauksen yhteydessä tutustutaan myös korkeajännitemuuntimien kanssa virran mittauksessa käytettävän shuntin toimintaperiaatteeseen ja ominaisuuksiin. Työn lopussa käsitellään yhteenvetona P 40000 -sarjan erotusmuuntimien tyypillisiä käyttökohteita teollisuudessa sekä esitetään kaksi tuotteiden avulla toteutettua esimerkkiratkaisua.

This final thesis was commissioned by Sähkölehto Ltd, a company specialized in delivering customized products and solutions for connector systems, industrial safety technology, measurements and control, and machine automation. The purpose of this thesis is to develop the company’s expertise in galvanic isolators and converters, to provide standard-based solutions for the purposes of the industry as well as assist the company's sales forces to find the correct target groups for the high voltage transducers of the German principal Knick GmbH.

The main sources of this study comprised of electronic materials and technical support of Knick GmbH and Sähkölehto Ltd, as well as literature and standards from the field of electrical engineering.

The theoretical section of this thesis clarifies the requirements set by the standards and directives for galvanic isolators, as well as the main methods and features of the isolators in order to accomplish sufficient measurement and transmission accuracy. This study focuses on high voltage transducers by the German measurement and control technology manufacturer Knick GmbH. The aim of this study is to describe the main features and technical details of the high voltage transducers, to present standard-based solutions made by the manufacturer as well as to clarify the application of the equipment in different industrial sectors.

The product description of the high voltage transducers focuses on the differences between high-voltage isolation amplifiers and AC/DC high-voltage transmitters, as well as the factors influencing the selection of a specific product solution from the product family. The product description also introduces the operating principle and characteristics of the shunt resistor utilized with the high-voltage transducer in current measurements. A summary of the typical industrial uses for P 40000 series high voltage transducers is included and two solution examples realized with the products are presented in the final section of this thesis.