3 x 32 A suojaerotusmuuntajien suunnittelu, toteutus ja koestus

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella, toteuttaa ja koestaa kaksi kappaletta suojaerotus-muuntajakokonaisuuksia. Työ tehtiin Savonia-ammattikorkeakoulun EMC-laboratoriolle, joka tarjoaa sähkö- ja elektroniikkateollisuuden tuotekehitysyrityksille testauspalveluita. Muuntajia tullaan käyttämään syöksyaallon sietotestauksessa, joka kuuluu osana EMC-direktiivin mukaista testausta. Tuotteen avulla voidaan luoda standardin mukainen testiasetelma testattaessa suojattuja linjoja.

Suojaerotusmuuntajien nimellisteho on 22 kVA, jolloin kuormana voidaan käyttää jopa 32 A:n kolmivaihelaitetta. Tärkeänä vaatimuksena työssä oli toteuttaa muuntajan ensiö- ja toisiopuolen väliseksi eristysvaatimukseksi 8,0 kV:n jännitekesto. Toisena vaatimuksena oli toteuttaa muuntajan ensiöpuolelle vaimenninpiiri, joka vähentää muuntajan käynnistyksessä ilmenevää magnetoitumisvirtapiikkiä.

Työ jakautui kolmeen osa-alueeseen: laitteen suunnitteluun, toteutukseen ja koestukseen. Muuntajat toteutettiin valmiiksi hankittujen käämipakettien ympärille. Kaikki toteutukset tehtiin LVD- ja EMC-määräykset huomioiden. Direktiivien vaatimustenmukaisuus osoitettiin osittain testaamalla laite standardien mukaisesti ja osittain teknisten johtopäätöksien ja määrittelyjen perusteella.

Lopputuloksena on saatu vaatimusten mukainen suojaerotusmuuntajakokonaisuus kotelointi- ja rajapintavaatimuksineen. Muuntajille tehtiin kaikki CE-merkintään liittyvät viranomaisten vaatimat testaukset ja dokumentoinnit.

The purpose of this thesis was to design, build and test two isolation transformers. The thesis was done for the EMC laboratory of Savonia University of Applied Sciences which offers testing services for research and development companies in the field of electricity and electronics. The isolation transformers will be used in surge immunity testing which is a part of testing according to the EMC directive. The test setup for testing shielded lines can be created with these transformers.

The rated power of the transformers is 22 kVA which enables the use of 32 A three phase devices. An important requirement in this thesis was to implement an 8 kV withstand voltage between the primary and secondary windings. Another requirement was to build an attenuator circuit that would reduce the inrush current when the transformer is powered on.

The work was divided into three main sections: design, implementation and testing of the device. The transformers were built around windings that were purchased ready-made. The implementation was done taking into consideration LVD and EMC regulations. Compliance with the directives was based on testing results and technical specifications.

The result of this thesis was a well-executed isolation transformer with the preferred enclosure and interface demands. All the tests and documentation relating to the CE mark required by the authorities were included in this thesis.