Suojareleen mittauskanavien syöttölaitteen suunnittelu
Block, Frederik (2026)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2026051211505
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2026051211505
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä suunniteltiin kolmekanavainen tasavirtatehonlähde ABB Distribution Solutions -liiketoimintayksikön Type Test -laboratorion käyttöön. Laitteen tarkoituksena on syöttää suojareleiden signaalikanavia vakioidulla virralla EMC-testien aikana, jolloin laboratoriossa käytettävät yleiskäyttöiset teholähteet voidaan vapauttaa muihin mittauskokoonpanoihin.
Tehonlähde perustuu kolmeen LTC3891-ohjaimeen ja synkroniseen buck-muunninrakenteeseen, jotka tuottavat 5 A, 6 A ja 8 A vakioidut virrat 48 V tasajännitesyötöstä. Jokainen kanava mitoitettiin erikseen sisältäen virranmittausvastuksen, kelan, MOSFET-kytkimet, lähtökondensaattorit, LC-suodattimen sekä TVS-suojauksen. Suunnittelussa huomioitiin erityisesti EMC-testien aiheuttamat transientit ja takaisinkytkeytyvän energian hallinta.
Laitteen toimintaa arvioitiin mitoituslaskelmien ja LTspice-simulaatioiden avulla. Fyysistä piirilevyä ei valmistettu työn aikataulun puitteissa, joten piirilevyn suunnittelu esitetään teoreettisena. EMC-testejä ei suoritettu, vaan niiden vaikutuksia tarkastellaan teoreettisesti standardien ja kirjallisuuden perusteella.
Tuloksena syntyi toteutuskelpoinen tehonlähteen suunnitelma, joka täyttää ABB:n Type Test -laboratorion toiminnalliset ja sähköiset vaatimukset ja toimii pohjana laitteen myöhemmälle toteutukselle ja käyttöönotolle.
Tehonlähde perustuu kolmeen LTC3891-ohjaimeen ja synkroniseen buck-muunninrakenteeseen, jotka tuottavat 5 A, 6 A ja 8 A vakioidut virrat 48 V tasajännitesyötöstä. Jokainen kanava mitoitettiin erikseen sisältäen virranmittausvastuksen, kelan, MOSFET-kytkimet, lähtökondensaattorit, LC-suodattimen sekä TVS-suojauksen. Suunnittelussa huomioitiin erityisesti EMC-testien aiheuttamat transientit ja takaisinkytkeytyvän energian hallinta.
Laitteen toimintaa arvioitiin mitoituslaskelmien ja LTspice-simulaatioiden avulla. Fyysistä piirilevyä ei valmistettu työn aikataulun puitteissa, joten piirilevyn suunnittelu esitetään teoreettisena. EMC-testejä ei suoritettu, vaan niiden vaikutuksia tarkastellaan teoreettisesti standardien ja kirjallisuuden perusteella.
Tuloksena syntyi toteutuskelpoinen tehonlähteen suunnitelma, joka täyttää ABB:n Type Test -laboratorion toiminnalliset ja sähköiset vaatimukset ja toimii pohjana laitteen myöhemmälle toteutukselle ja käyttöönotolle.