Ток утечки норма: Ошибка 404. Страница с указанным адресом не существует.

Question 1

Какой ток утечки через сигнализацию?

В рабочем режиме охранное устройство потребляет до 200 мА тока зависимо от ее сложности, количества датчиков и способа подключения. Ток утечки через сигнализацию – 20-30 мА это нормально, главное, чтобы к такому показателю потребление уменьшалось спустя 5-10 минут после ее включения. Проблемными ее местами считают концевики дверей капота и багажника, а также модуль связи (появляются окислы на плате).

Question 2

Какой ток утечки через магнитолу?

На автомобиле с правильно подключённой 1 din магнитолой утечка не превышает 0.01A или 0.02А если стоит 2 din. Основная проблема заключается в подключении провода питания (красного) и провода отвечающего за сохранения настроек (желтого в одну скрутку) и прямо на АКБ. Постоянное питание должен получать лишь жёлтый провод «памяти». Также ток утечки через магнитолу, как и в случае с сигнализацией, при полном выключении зажигания, должен снижаться после 10 минут покоя.

Question 3

Как измерить ток утечки?

Измерить ток утечки можно мультиметром либо токовыми клещами (позволяет измерять ток утечки безконтактно) поставив перед этим сигнализацию автомобиля в охрану и выждав 10-15 минут так как есть ЭБУ которые уходят в спящий режим не сразу.
Чтобы измерить ток утечки мультиметром необходимо последовательно подключится в цепь питания бортсети, перед минусовой клеммой на АКБ. Сначала нужно выставить на включенном тестере режим измерения постоянного тока 10А. Затем, скинув клемму «минус» с отрицательной клеммы на аккумуляторе, подключите один его щуп на минусовую клемму автомобиля, а вторым (красным) на минусовую клемму аккумуляторной батареи. На циферблате отобразится утечка тока.
При измерении тока утечки клещами на приборе нужно выставить измерение силы постоянного тока, а измеряемый проводник, может быть, как вся скрутка, идущая к минусовой клемме аккумуляторной батарее, так и от отдельных потребителей, помещается в кольцо клещей предварительно выключив зажигание полностью. На табло можно будет сразу увидеть потребление тока электроники авто в состоянии покоя.

Общие рекомендации

При появлении признаков утечки тока в автомобиле, необходимо измерить его величину с помощью мультиметра.

Если утечка выше критического значения (0,5 Ампера), необходимо снять клемму АКБ (лучше отрицательную) и вызвать специалиста или самостоятельно приступить к устранению проблемы.

Для уменьшения утечек тока, связанных с электрохимическими процессами, обработайте контакты, проводники, клеммы и разъемы специальными составами, можно обычной силиконовой смазкой в виде спрея.

Если утечка тока превышает 10 Ампер, эксплуатация автомобиля опасна, следует выключить зажигание и немедленно снять клеммы с АКБ.

Видео — как проверить ток утечки в автомобиле мультиметром:

Источники

https://priorik.ru/lajfhak-kak-proverit-multimetrom-utechku-toka-v-avtomobile/
https://rad-star.ru/pressroom/articles/proverka-utechki-toka-v-avto/
https://Acums.ru/akkumulyatory/kak-proverit-utechku-toka-na-avtomobile-multimetrom
https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/avtoustrojstva/akb/kak-proverit-utechku-toka.html
https://pricurivatel.ru/opredelit-utechku-toka.html
https://a6s.info/ru/elektrooborudovanie/77-utechka-toka
https://motorsguide.ru/advice/utechka-toka
https://etlib.ru/calc/leakage-current

причины, как определить, норма утечки

Содержание статьи

Часто попытка завести утром автомобиль оборачивается провалом: стартер внезапно еле вращает коленвал, а подсветка приборной панели моргает в такт рывкам. В самом крайнем случае автомобиль просто не подает признаков жизни. Такие вещи случаются после нескольких дней стоянки, и первой рекомендацией в таких случаях (если ничего не было оставлено включенным) будет проверить утечку тока в автомобиле.

Этот термин появился во времена карбюраторных автомобилей, у которых после выключения зажигания не оставалось ни единого потребителя, подключенного к аккумулятору, и любое потребление тока без включения зажигания считалось утечкой. Сейчас же все сложнее: даже на бюджетных автомобилях в бортсети постоянно включены электронные блоки, которые, хотя и умеют «засыпать» для энергосбережения, все равно расходуют ток постоянно. В этом случае проверить и отличить утечку от нормального поведения автомобиля труднее.

Обратный ток диодного моста

В свое время это было основной причиной чрезмерного разряда аккумуляторов – генератор оставался единственным устройством, прямо связанным с АКБ после отключения зажигания. Автомобильный генератор – это трехфазная (реже-четырехфазная) машина переменного тока, который для использования в бортовой сети необходимо выпрямить. За это отвечает диодный мост – характерная «подкова» из мощных полупроводниковых диодов, которая в цепи автомобиля включена между статорными обмотками и аккумулятором.

Идеальный полупроводниковый диод проводит ток в одном направлении, на этом основано их использование в выпрямителях переменного тока. Но на практике у диода есть и обратный ток – будучи подключенным к аккумулятору диодный мост медленно высаживает аккумулятор на статорные обмотки. В норме обратный ток диода составляет несколько миллиампер, с учетом того, что в мосту их несколько, нормальным обратным током сборки считается 20-40 мА.

Однако полупроводники со временем деградируют, что приводит к изменению параметров диода, включая и рост обратного тока. Так утечки могут вырасти в разы – а постоянная нагрузка в сотню-две миллиампер.

Читайте также: Рейтинг пускозарядных устройств для автомобиля

Неправильное подключение магнитолы

Классическая ошибка – и классический же способ разрядить аккумулятор. Дело в том, что современные магнитолы рассчитаны на использование только при замке зажигания, установленном в положение «аксессуары» (АСС) или при включенном зажигании, для чего используется отдельный сигнальный провод, подключаемый к замку зажигания. Плюс же питания магнитолы напрямую идет на аккумулятор.

Без ключа такую магнитолу не включить, что и подвигает иногда людей намертво соединить провод ACC от магнитолы с плюсом зажигания, чтобы она включалась всегда. Но проблема в том, что при штатном подключении все время, пока ключ вынут из замка, в магнитоле под напряжением остается минимум цепей. Запускает этот «спящий» режим минимального энергопотребления отключение напряжения на выводе ACC.

Если же магнитола выключена кнопкой на панели, а напряжение на выводе ACC сохраняется, то вместо «спящего» режима большинство моделей переходят в режим ожидания, когда энергопотребление гораздо выше. Таким образом, неправильно подключенная магнитола способна добавить 40-50 мА к общему току утечки.

Сюда же отнесем и усилители – их напрямую запитывают аккумуляторы, а для энергосбережения используется сигнальный провод, управляемый магнитолой. Сами понимаете, сколько способен «высосать» мощный усилитель, если случайно сорвать этот провод, доставая что-то из багажника и оставив усилитель включенным.

Проблемы с сигнализацией и охранными системами

Сигнализации и иммобилайзеры должны работать, пока машина стоит с выключенным мотором. Это тоже дает вклад в токи утечки и, хотя при разработке подобных систем стремятся снизить энергопотребление до минимума, какой-то ток им нужен всегда.

В современных охранных системах контроллеры умеют «засыпать», но при сбоях программного обеспечения или неисправностях такая сигнализация продолжит потреблять повышенный ток. На дешевых моделях случаются и более серьезные проблемы – например, оснащенная простейшей китайской двусторонней сигнализацией машина намертво заблокировала работу автоматических дверей бокса и штатных сигнализаций соседних машин, забивая радиодиапазон постоянно работающим передатчиком антенного блока. Аккумулятор у этой машины регулярно по утрам оказывался ощутимо разряженным.

Неисправности коммутирующего оборудования

Нагрузка, подключаемая к проводке с постоянным присутствием напряжения через выключатели или реле, может стать причиной роста тока утечек. В любом случае источником проблем становятся контакты, неважно, выключателя или реле – подгоревшие и деформированные от перегрузки, они могут не размыкаться до конца, сохраняя пусть и большое, но сопротивление, через которое потечет ток.

Тем не менее, такие случаи редкость. А вот в современных автомобилях со сложными системами управления бортовыми потребителями цепи коммутируется полупроводниками, а не классическими реле. А любой полупроводник имеет и обратный ток – в коммутирующих транзисторах он мизерной величины, но при неисправности возрастает до ощутимых значений, не говоря уже о случаях пробоя транзистора, когда нагрузка перестает отключаться от питания.

Видео: Поиск утечки тока в автомобиле

Как проверить и определить утечку тока

Для проверки и измерения суммарного тока утечки используется мультиметр, включаемый в разрыв плюсового провода аккумулятора, с него снимается клемма, а щупы мультиметра в режиме измерения тока замыкают цепь через амперметр.

Однако помните, что при этом в момент снятия клеммы сбросится память магнитолы, а при восстановлении питания через мультиметр «проснутся» все блоки бортовой электроники, сработает сигнализация. Энергопотребление возрастет в разы, и говорить о точности измерения будет нельзя.

Поэтому проще чуть усложнить метод: взяв небольшой аккумулятор, сначала подключаем его к плюсовому и минусовому кабелям автомобильного аккумулятора, а только потом снимаем клемму – энергопитание в таком случае не прервется, и машина продолжит оставаться в «спящем» режиме. Подключив мультиметр между основным аккумулятором и клеммой, можно отключить дополнительную батарею – в этот момент тестер и начнет показывать реальный ток утечки в машине. Перед возвратом клеммы на место точно так же сначала подключим дополнительный аккумулятор, а затем отсоединим щупы тестера.

Что считать нормальным и ненормальным током утечки? В идеале заранее измерить его на исправном автомобиле — это и есть норма. Если это невозможно, то ориентируйтесь на усредненные данные: ток более 50-60 мА уже вызывает подозрения, приближающийся к 100 мА уже указывает на вероятное наличие проблем. Токопотребление выше 0,1-0,15 А явно выходит за рамки нормы.

Проще проверить утечку, если это генератор: сняв с него силовую клемму, вновь включаем мультиметр, но на этот раз между аккумулятором и генератором. При таком подключении амперметр покажет только обратный ток диодного моста.

С остальной же бортовой электроникой придется пойти методом последовательного отключения: поочередно отключая магнитолу, сигнализацию и так далее, смотрите, насколько изменяется общий ток утечки – отключение исправно работающего узла мало влияет на утечку, а вот неисправный или неправильно подключенный сразу выдаст себя падением тока утечки на ощутимый процент.

Отключение можно производить, вынимая соответствующий предохранитель. Извлекая предохранители мы поочерёдного размыкаем цепей в бортовой сети.

Видео: Полезный совет от автоэлектрика. Пока только утечка тока. А потом?

Как проверить утечку тока на автомобиле, допустимая утечка тока

Основные причины возникновения утечки тока

Причин несанкционированной утечки может быть несколько, однако нередко в их возникновении виноват сам водитель, оснастивший авто различными современными приборами: аудиосистемой, навигатором, антирадаром, сигнализацией и другими. Их неправильная установка и подключение к проводке также очень часто создает проблему в виде утечки токов. При этом все приборы могут функционировать без нареканий, но их подпитка идет от аккумулятора при заведенном и при заглушенном двигателе.

Нередко утечки тока происходят по вине вышедшего из строя оборудования, это, как правило, неправильная работа:

1) Стартера.

2) Генератора.

3) Штатной сигнализации.

Также к числу самых распространенных причин утечки тока относится:

Износ проводки электрооборудования. При продолжительной эксплуатации причиной может быть воздействие различных неблагоприятных дорожных и климатических условий, что в итоге приводит к перетиранию, а также растрескиванию изоляции проводов, окислению контактов колодок (клемм) и гнёзд подключения электроприборов.
Установка дополнительного оборудования. Предусмотренная автоконцерном проводка автомобиля хорошо защищена и внезапное возникновение короткого замыкания вероятно только в случае серьезных механических повреждений. Что же касается дополнительного оборудования, его, как правило, стараются укладывать в место, наиболее доступное при беглом осмотре, но на деле оно оказывается проблемным и может послужить причиной утечки тока и в итоге – короткое замыкание.
Распространённая причина утечки тока. Провода могут находиться недалеко от блока двигателя и под воздействием высоких температур плавиться либо повреждаться об острые края металлических креплений, что также может нарушить изоляцию и вызвать короткое замыкание.

Допустимая утечка тока

В любой современной машине есть установленная минимально допустимая утечка тока и в режиме ожидания она не столь значительна: память аудиосистемы потребляет всего лишь — 3 мА, сигнализация (если она находится в норме) – 20-25 мА, приборная панель т – 5 мА, ровно столько же потребляют блок ЦЗ и контроллер системы впрыска. Есть устройства, к примеру, память ЭБУ, которые работают в штатном режиме и стирать их не стоит, а сигнализация потребляет ток только при неработающем двигателе. Небольшая допустимая утечка тока находится в пределах 30-40 мА – это норма.

Важно! Предельно допустимый показатель утечки тока – 50-80 мА (он напрямую зависит от мощности и количества установленного на машину дополнительного оборудования).

Диагностика и устранение причин утечки тока

Для того чтобы провести измерение утечки тока аккумулятора необходимо подготовить:

Мультиметр.
Ключ рожковый на 10.
Перчатки.

Как проверить утечку тока на автомобиле мультиметром

Перед началом работ по измерению необходимо выключить зажигание, достать ключ из замка. Стекла в машине нужно открыть, двери закрыть. При измерении силы тока будет включаться и отключаться АКБ, поэтому центральный замок может сработать и открытые стекла послужат доступом в салон.

Внимательно проверить, чтобы все потребители тока были отключены (лампочки под капотом, в бардачке, багажнике т. п.).
Откройте капот и отключите минусовую клемму от АКБ.
Мультиметр следует перевести в режим измерения тока, подключив его в разрыв между отрицательным выводом аккумулятора и минусовой клеммой.
Включить прибор, снять результаты утечки тока.

Важно! Все описанные работы следует проводить при заглушенном двигателе.

Устранение утечки тока

Вопрос, как найти утечку тока в автомобиле, понятен и доступен многим автовладельцам, но устранение утечки, как правило, доверяют только специалистам. Хотя, если знать некоторые особенности этого процесса причину утечки тока можно устранить самостоятельно.

Для начала следует осуществить поиск цепи, по которой вероятнее всего, происходит утечка тока. Для этого нужно из монтажного блока последовательно вынимать предохранители, наблюдая за показателями прибора. Если вы найдёте место утечки тока — показатель величины существенно снизится. В инструкции по обслуживанию вашего автомобиля указана электрическая схема, по которой нужно определить, какое именно оборудование подключено к данному предохранителю и проверить его. Если вдруг оборудование окажется неисправным, его нужно просто отнести в ремонт либо купить новое.

Монтажный блок

Если все предохранители проверены, но тестер всё также определяет утечку тока, причина находится в области, незащищённой предохранителями: генераторе, стартере либо системе зажигания. Для этого необходимо отключить провода от этих систем и провести тщательную проверку. Также не стоит забывать, что автомобиль может быть оснащен самостоятельно установленными устройствами, которые без использования предохранителей подключены к цепи замка зажигания.

Далее нужно проверить всю проводку: если обнаружится подозрительная ее часть, необходимо «прозванивать» провода на предмет целостности состояния и искать замыкание. Эти действия нужно выполнять с помощью того же мультиметра, только установленного в иной режим – омметра. Данный режим позволит наблюдать сопротивление провода.

Проверить генератор. Чтобы это сделать, необходимо мультиметр установить в режим вольтметра, подсоединив параллельно приборам. Производить замер напряжения следует только при работе двигателя, включённых габаритах и подфарниках. В норме показатель напряжение равен 13,5–14 В.

Проверка генератора

Еще одной из причин утечки тока может послужить сигнализация. Для ее диагностики рекомендуется установить режим охраны и произвести проверку примерно через пять минут. Этого времени вполне достаточно для того чтобы сигнализация перешла в режим ожидания, а утечка прекратилась. Если произойдёт именно так, значит, сигнализация исправна, если нет – причина в ее неисправности. В таком случае стоит обратиться к специалистам, самому разобраться в системе сигнализации будет очень сложно.

Чем опасна высокая утечка тока

Следствием наличия высокой утечки тока является разряд аккумулятора. Современные батареи совсем несложно зарядить, однако, в данном случае это всего лишь временное решение проблемы.

В состав кислотных аккумуляторов входят пластины, залитые электролитом, который состоит из смеси дистиллированной воды. Во время электрического разряда кислота оседает на пластинах (в виде солей), уменьшая рабочую поверхность аккумулятора. С течением временем происходит кристаллизация солей, и они перестают растворяться в электролите, что приводит к снижению емкости АКБ и приводит его в непригодность.

Обнаружив высокие показатели утечки тока, нельзя откладывать устранение этой проблемы, поскольку выхода из строя батареи аккумулятора обойдется гораздо дороже, чем ремонтные работы.

Противодействие сильным токам утечки — Новости силовой электроники

Для обеспечения улучшенной защиты обслуживающего персонала автоматические выключатели, работающие от остаточного тока, все чаще используются в электрических установках. Однако они часто срабатывают без необходимости из-за токов утечки, вызванных электрическими системами. Результатом являются простои оборудования и затраты, которые в противном случае можно было бы предотвратить с учетом конструктивных требований к высоким токам утечки и целенаправленным мерам противодействия. Поскольку преобразователи частоты и сетевые фильтры являются существенными причинами токов заземления, они заслуживают особого внимания.

Помимо предохранителей и автоматических выключателей, сегодня в электрических системах все шире используются автоматические выключатели, работающие от остаточного тока (также называемые УЗО, устройства защитного отключения). Предохранители защищают электрические системы в первую очередь от коротких замыканий и пожаров, а УЗО обеспечивают надежную защиту обслуживающего персонала. Они регистрируют токи короткого замыкания, протекающие на землю, например, вызванные дефектной изоляцией, и отключают их, прежде чем кто-либо может пострадать.Проблема в том, что УЗО не может отличить остаточные токи, возникающие при нормальной работе, от тех, которые возникают из-за опасных токов короткого замыкания. В частности, преобразователи частоты, необходимые для энергоэффективной работы двигателей, вызывают большие остаточные токи.

Кроме того, емкость кабелей и сетевых фильтров, необходимых для поддержания электромагнитной совместимости (ЭМС), создает дополнительные токи заземления. Таким образом, сумма всех токов утечки может вызвать срабатывание УЗО и отключение всех нагрузок на одном и том же жгуте проводов.Это приводит к простою оборудования, снижению производительности и, как следствие, к значительным расходам. Однако существуют меры по устранению высоких токов утечки, обеспечивающие эффективную, но безопасную работу.

Зависимость тока утечки от тока короткого замыкания

Термин «ток утечки» относится к току, который течет на землю в правильно работающей цепи или к внешнему проводящему компоненту. Другими словами, ток не возвращается через нейтральный проводник.То же самое верно и для тока короткого замыкания, который возникает из-за дефектной изоляции между токоведущими проводниками и течет обратно на землю. Даже если человек непосредственно касается токоведущего проводника, ток короткого замыкания течет на землю. УЗО на входе обнаруживает этот ток короткого замыкания и немедленно отключает цепь.

Рис. 1: Токи утечки опасны для человека при отключенном заземляющем проводе

Такие токи короткого замыкания имеют высокую резистивную составляющую в отличие от токов утечки, которые имеют преимущественно емкостное реактивное сопротивление.Однако УЗО не может различать разные типы токов заземления. Таким образом, он может сработать уже тогда, когда сумма всех токов утечки превысит значение срабатывания. Это также возможно при нормальной работе, даже если нет неисправности.

Величина тока утечки зависит от конструкции системы привода, напряжения сети, частоты широтно-импульсной модуляции инвертора, длины кабелей и используемых фильтров помех. Кроме того, важную роль также играют импеданс сети и концепция заземления системы.

Токи утечки от преобразователей частоты

И в однофазных, и в трехфазных инверторах напряжение сети сначала выпрямляется через мостовую схему и сглаживается. Исходя из этого, инвертор генерирует выходное напряжение, которое может изменяться по амплитуде и частоте в соответствии с желаемой скоростью двигателя.

Токи утечки в преобразователях частоты возникают из-за внутренних мер по подавлению помех и всех паразитных емкостей в кабелях преобразователя и двигателя.Однако самые большие токи утечки вызваны способом работы инвертора. Он непрерывно контролирует скорость двигателя с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), которая генерирует токи утечки, намного превышающие сетевую частоту 50 Гц. Например, частота переключения инвертора может составлять 4 кГц, а соответствующие гармоники могут иметь очень большие амплитуды на более высоких частотах. Эти частоты затем передаются по кабелям двигателя к двигателю, и поэтому кабели двигателя с их заземленными экранами действуют как конденсатор на землю.Затем через эту емкость ток отводится на землю. Таким образом, рекомендуется разделять кабели с фильтрами и без фильтров, в противном случае высокочастотные сигналы помех могут передаваться по кабелю с фильтром (см. , рис. 2, ).

Рис.2: Типичные токи утечки в моторном приводе с преобразователем частоты

Переходные токи утечки

Кроме того, переходные токи утечки могут возникать при включении или выключении системы.В зависимости от фазового угла включение системы может привести к резким скачкам напряжения в результате быстрого увеличения напряжения. То же самое происходит и при выключении блока из-за индуктивности в цепи. Эти быстрые всплески напряжения создают переходный ток утечки на землю через конденсаторы фильтра. Может возникнуть ситуация, когда УЗО отключает работу при первом включении системы.

Один из способов предотвратить это — использовать УЗО с характеристиками задержки срабатывания.Чтобы серьезно не препятствовать способности УЗО обеспечивать безопасность, эти характеристики срабатывания установлены в узких пределах. УЗО типа B, как правило, уже имеют задержку срабатывания. Если такое УЗО не встроено, запустить машину пошагово относительно просто. Таким образом, для машин с несколькими агрегатами можно запускать различные преобразователи частоты один за другим.

Свойства УЗО

Задача УЗО заключается в немедленном прерывании цепи в случае неисправности.Для этого существуют самые разные конструкции. Такие устройства со значением срабатывания 300 мА часто используются для защиты от пожаров, а устройства с током 30 мА — от контакта с человеком. Если значения срабатывания достигаются из-за дефекта изоляции или прикосновения к линии, УЗО немедленно срабатывает.

DIN VDE 0100-410 действует с июня 2007 года и требует устройства защиты от тока короткого замыкания для всех цепей силовых розеток до 20 А с номинальным током замыкания до 30 мА.Это также применимо к цепям до 32 А на открытых площадках, предназначенных для подключения переносного оборудования. Таким образом, вероятность того, что машина или устройство, которые не подключены постоянно к электросети, также подключены к электрической установке, защищенной УЗО, относительно велика. Поэтому изготовителю важно проверять машины на токи утечки.

Помимо различных значений срабатывания, стоит также отметить различные характеристики УЗО. В зависимости от модели УЗО срабатывают только при синусоидальном токе короткого замыкания.Другие чувствительны ко всем типам тока и также измеряют эти токи в диапазоне частот от 0 до нескольких килогерц (см. , таблица 1, ).

Таблица 1: Характеристики УЗО

На рисунке 3 показана кривая отключающей характеристики УЗО типа B +, чувствительного ко всем токам. Этот выключатель выдерживает все токи короткого замыкания до 20 кГц. Значение срабатывания 30 мА указано в диапазоне частоты сети 50 Гц, потому что вероятность тока короткого замыкания там самая большая.Допустимое значение отключения увеличивается с частотой. Таким образом, уже учтены высокочастотные токи утечки от преобразователя частоты.

Рис.3: Кривая отключающей характеристики УЗО, чувствительного ко всем токам

Если невозможно снизить токи утечки в системе ниже порога срабатывания УЗО, существует возможность заменить это устройство дифференциальным RCM (устройством измерения остаточного тока).Здесь максимальный постоянный ток утечки системы (например, 60 мА) и значение срабатывания прерывателя неисправности (30 мА) суммируются (90 мА) и используются в качестве уставки. RCM допускает нормальный ток утечки в системе, но немедленно прерывает любое превышение уровня выше предела суммы.

Измерение токов утечки

Рекомендуется измерять ток утечки для каждой вновь установленной машины. Самый простой способ сделать это — измерить ток на заземляющем проводе с помощью зажимного амперметра ( рис.4 ).

Рис.4: Измерение тока на заземляющем проводе

Однако большинство клипсовых амперметров отображают только ток 50 Гц, и поэтому лучший способ измерить значение — это система анализа тока утечки. Рисунок 5 показывает, что ток утечки в более высоких частотных диапазонах (например: 14 мА при 6 кГц) может быть больше, чем при 50 Гц (6 мА при 50 Гц). На основании таких результатов измерений можно на ранней стадии оценить причину тока утечки и принять меры по устранению.

Рис.5: Ток утечки по диапазону частот

При измерении тока утечки важно измерять ток в различных условиях эксплуатации. В частности, изменение скорости двигателя может иметь большое влияние на результирующий ток утечки. Например, токи утечки могут значительно увеличиться, если частота переключения инвертора кратна резонансной частоте фильтра ЭМС. Это приводит к колебаниям фильтра и может генерировать высокие токи утечки.

Токи утечки в фильтрах

В фильтрах ЭМС конденсаторы всех проводников заземлены. Ток постоянно протекает через каждый из этих Y-конденсаторов, и его величина зависит от размера конденсатора, напряжения сети и частоты. В идеальной трехфазной электросети с синусоидальными напряжениями сумма всех этих токов равна нулю. На практике, однако, происходит постоянная утечка тока на землю из-за сильных искажений напряжения сети.Это также присутствует, даже если машина не работает, другими словами, даже если напряжение подается только на фильтр. Большинство производителей фильтров указывают максимальный ожидаемый ток утечки, чтобы было легче выбрать наиболее подходящий фильтр. Однако имейте в виду, что это теоретические значения, которые могут отличаться из-за несимметричной нагрузки или более высокой частоты (> 50 Гц). Таким образом, рекомендуется измерять ток на землю с установленными и работающими фильтрами (см. Рис. 6 ).

Рис.6: Токи утечки в фильтрах

Многие преобразователи частоты поставляются со встроенными фильтрами или так называемыми фильтрами следа. Как правило, это простые недорогие фильтры с небольшими дросселями и большими конденсаторами между фазными проводниками и землей, которые вызывают большие токи утечки. Эффект фильтрации больших Y-конденсаторов обычно можно заменить только большей индуктивностью. Например, одноступенчатый фильтр с большими Y-конденсаторами необходимо заменить двухступенчатым фильтром с двумя дросселями, что делает его больше и дороже.

Часто для таких фильтров также имеется заявление о соответствии ЭМС. Однако это справедливо только для идеальной установки и коротких кабелей двигателя. Для более длинных кабелей двигателя, например, длиннее 10 м, требуется новое измерение ЭМС. Длинные кабели двигателя также создают большую емкость относительно земли, что, в свою очередь, может привести к большим токам утечки. Эти дополнительные асимметричные токи могут привести к магнитному насыщению дросселей фильтра. В результате фильтр теряет большую часть своей эффективности, а затем система превышает допустимые пределы ЭМС.

Снижение токов утечки в фильтрах

Лекарство может быть обеспечено более короткими кабелями или выходным фильтром. Этот фильтр, также называемый синусоидальным фильтром, следует вставлять непосредственно на выходе инвертора. Он эффективно ослабляет токи утечки выше 1 кГц за счет снижения скорости нарастания напряжения двигателя.

Если в системе используется несколько инверторов, может оказаться целесообразным использовать центральный фильтр на входе сети вместо фильтра для каждого отдельного инвертора.Это не только экономит деньги и место, но и снижает ток утечки. Многие производители также предлагают специальные фильтры с малым током утечки для своих инверторов или суммирующие фильтры для использования на входе в сеть.

Особенно простым и эффективным вариантом уменьшения тока утечки является использование 4-проводного фильтра с нейтральным проводником вместо 3-проводного фильтра. Большинство фильтров с нейтральным проводником имеют меньшие токи утечки, потому что между фазными проводниками и нейтральным проводником подключено много конденсаторов.При таком расположении ток утечки более эффективно возвращается через нейтральный проводник. Поскольку нейтральный проводник измеряется УЗО так же, как и фазные проводники, устройство не срабатывает, поскольку сумма токов равна.

Если фильтр не имеет достаточного затухания, его можно комбинировать с дополнительным дросселем линии питания. Это снижает коэффициент пульсаций тока вместе с гармониками и, таким образом, обеспечивает меньшие токи утечки.

Заключение

Таким образом, следующие меры подходят для противодействия высоким токам утечки в системах с преобразователями частоты.Их также можно легко использовать в комбинации:

— Отдельные цепи в защищенных / незащищенных зонах УЗО

— Отдельные кабели с фильтрами и без фильтров

— Запуск преобразователя частоты по шагам

— Размещение преобразователя частоты рядом с двигателем (короткие кабели двигателя)

— Защита от перенапряжения для защиты от скачков напряжения

— УЗО с задержкой срабатывания

— Дифференциальный RCM (устройство измерения дифференциального тока)

— Дроссели электросетевые

— Центральный фильтр на входе сетки вместо нескольких отдельных фильтров

— Используйте 4-проводные фильтры с нейтральным проводом вместо 3-проводных фильтров

— Выходной фильтр (синусоидальный фильтр)

— Фильтры малых токов утечки

Основы измерения тока утечки | Fluke

В любой электрической установке некоторый ток будет течь через провод защитного заземления на землю.Обычно это называется током утечки. Чаще всего ток утечки протекает через изоляцию вокруг проводов и в фильтрах, защищающих электронное оборудование дома или в офисе. Так в чем проблема? В цепях, защищенных GFCI (прерыватели тока замыкания на землю), ток утечки может вызвать ненужное и прерывистое отключение. В крайних случаях это может вызвать повышение напряжения на доступных проводящих частях.

Причины утечки тока

Изоляция имеет как электрическое сопротивление, так и емкость — и она проводит ток по обоим путям.Учитывая высокое сопротивление изоляции, на самом деле должен протекать очень небольшой ток. Но — если изоляция старая или поврежденная, сопротивление ниже и может течь значительный ток. Кроме того, более длинные проводники имеют более высокую емкость, что приводит к большему току утечки. Вот почему производители выключателей GFCI рекомендуют ограничить длину одностороннего питателя до 250 футов максимум.

Электронное оборудование, тем временем, содержит фильтры, предназначенные для защиты от скачков напряжения и других сбоев.Эти фильтры обычно имеют конденсаторы на входе, что увеличивает общую емкость системы проводки и общий уровень тока утечки.

Минимизация эффектов тока утечки

Итак, как можно устранить или минимизировать влияние тока утечки? Определите ток утечки, а затем определите источник. Один из способов сделать это — использовать токоизмерительные клещи для измерения тока утечки. Они очень похожи на токоизмерительные клещи, используемые для измерения токов нагрузки, но обеспечивают значительно лучшие характеристики при измерении токов ниже 5 мА.Большинство клещей просто не регистрируют такие низкие токи.

Когда вы помещаете клещи токоизмерительных клещей вокруг проводника, значение тока, которое он считывает, зависит от силы переменного электромагнитного поля, окружающего проводники.

Для точного измерения малых уровней тока важно, чтобы сопрягаемые поверхности губок были защищены от повреждений, содержались в чистоте и были полностью закрыты вместе без воздушного зазора при испытании. Избегайте перекручивания губок токоизмерительных клещей, так как это может привести к ошибочным измерениям.

Токоизмерительные клещи обнаруживают магнитное поле вокруг проводников, таких как одножильный кабель, кабель с проволочной броней, водопроводная труба и т.д .; или спаренные фазный и нейтральный проводники однофазной цепи; или все токоведущие проводники (3-проводные или 4-проводные) трехфазной цепи (например, GFCI или устройство защитного отключения).

При тестировании сгруппированных токоведущих проводов цепи магнитные поля, создаваемые токами нагрузки, нейтрализуют друг друга. Любой ток дисбаланса возникает из-за утечки из проводов на землю или где-либо еще.Для измерения этого тока токоизмерительные клещи должны показывать менее 0,1 мА.

Например, измерение в цепи 240 В переменного тока при отключенных нагрузках может привести к утечке величиной 0,02 А (20 мА). Это значение соответствует сопротивлению изоляции:

240 В / (20 x 10-6) = 12 МОм. (Закон Ома R = V / I)

Если вы провели испытание изоляции в цепи, которая была отключена, результат будет в районе 50 МВт или более. Это связано с тем, что тестер изоляции использует для тестирования постоянное напряжение, которое не учитывает емкостный эффект.Значение импеданса изоляции — это фактическое значение, которое существует при нормальных условиях эксплуатации.

Если вы измерили одну и ту же схему, загруженную офисным оборудованием (ПК, мониторы, копировальные аппараты и т. Д.), Результат будет значительно отличаться из-за емкости входных фильтров этих устройств. Когда в цепи работает много единиц оборудования, эффект будет кумулятивным; то есть ток утечки будет выше и вполне может быть порядка миллиампер. Добавление нового оборудования в цепь, защищенную GFCI, может отключить GFCI.И поскольку величина тока утечки варьируется в зависимости от того, как работает оборудование, GFCI может отключиться случайным образом. Такие периодические проблемы бывает сложно диагностировать.

Токоизмерительные клещи обнаруживают и измеряют широкий диапазон переменных или изменяющихся токов, проходящих через проверяемый проводник. При наличии телекоммуникационного оборудования величина утечки, показываемая токоизмерительными клещами, может быть значительно больше, чем величина утечки, вызванная сопротивлением изоляции при 60 Гц. Это связано с тем, что в телекоммуникационное оборудование обычно входят фильтры, производящие функциональные токи заземления, и другое оборудование, генерирующее гармоники и т. Д.Вы можете измерить характеристическую утечку только при 60 Гц, используя токоизмерительные клещи, которые включают узкий полосовой фильтр для удаления токов на других частотах.

Измерение тока утечки на землю

Когда нагрузка подключена (включена), измеренный ток утечки включает утечку в нагрузочном оборудовании. Если утечка при подключенной нагрузке достаточно мала, то утечка в проводке цепи еще ниже. Если требуется только утечка проводки цепи, отключите (выключите) нагрузку.

Испытание однофазных цепей путем зажима фазного и нейтрального проводов. Измеренное значение будет любым током, протекающим на землю.

Проверить трехфазные цепи , зажимая все трехфазные проводники. Если есть нейтраль, ее следует зажать вместе с фазными проводниками. Измеренное значение будет любым током, протекающим на землю.

Измерение тока утечки через заземляющий провод

Чтобы измерить полную утечку, протекающую к предполагаемому заземлению, поместите зажим вокруг заземляющего провода.

Измерение тока утечки на землю через непреднамеренные пути к земле.

Фаза зажима / нейтраль / земля вместе определяют ток дисбаланса, который представляет утечку в розетке или электрической панели через непреднамеренные пути к земле (например, панель, установленная на бетонном основании). Если существуют другие электрические соединения (например, соединение с водопроводной трубой), может возникнуть подобный дисбаланс.

Отслеживание источника тока утечки

Эта серия измерений определяет общую утечку и источник.Первое измерение можно провести на главном проводе к панели. Затем выполняются измерения 2, 3, 4 и 5 для выявления цепей, в которых протекает больший ток утечки. j k l m n

Резюме

Ток утечки может быть индикатором эффективности изоляции проводов. В цепях, в которых используется электронное оборудование с фильтрами, могут присутствовать высокие уровни тока утечки, и они могут вызывать напряжения, нарушающие нормальную работу оборудования. Можно определить местонахождение источника тока утечки, используя слаботочные клещи для измерения тока утечки для проведения методических измерений, как описано выше.При необходимости это позволяет более сбалансировано перераспределить нагрузки по установке.

Что такое испытание и измерение тока утечки, как это делается

Ток утечки — это ток, который течет от цепи постоянного или переменного тока в оборудовании к земле или каркасу и может исходить от выхода или входа. Если оборудование не заземлено должным образом, ток течет по другим путям, например по телу человека. Это также может произойти, если заземление неисправно или случайно или намеренно нарушено.

Ток утечки в оборудовании протекает, когда возникает непреднамеренное электрическое соединение между землей и частью или проводником под напряжением. Земля может быть точкой отсчета нулевого напряжения или землей. В идеале ток, протекающий от блока питания, должен проходить через заземление и попадать в заземление установки.

Несоответствие материалов, из которых состоят такие элементы, как конденсаторы и полупроводники, являются основной причиной тока утечки.Это приводит к утечке или протеканию небольшого тока через диэлектрик в случае конденсатора.

Это измерение выполняется во время испытания устройства на электрическую безопасность. Измеряются токи, протекающие через защитный проводник или металлические части земли.

Почему важно измерение тока утечки?

Электрическая система обычно состоит из заземления, обеспечивающего защиту от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции.Система заземления состоит из заземляющего стержня, который соединяет прибор с землей. Если когда-либо произойдет катастрофическое нарушение изоляции между линией электропередачи и токопроводящими частями, напряжение будет снижено до земли. Ток, который создается из-за этого события, будет протекать, вызывая размыкание автоматического выключателя или перегорание предохранителя, что позволяет избежать опасности поражения электрическим током.

Очевидно, что опасность поражения электрическим током преобладает при случайном или преднамеренном нарушении заземления или заземления. Вероятность сотрясения может быть больше, чем предполагалось, если есть токи утечки.Даже в случае отсутствия нарушения изоляции проникновение токов утечки, протекающих через заземляющий стержень, по-прежнему создает угрозу поражения электрическим током для кого-то, кто одновременно встречает незаземленную систему и землю.

Это серьезная проблема, когда речь идет о медицинских приложениях, где пациент может быть получателем электрического шока. Шок может быть даже смертельным, если пациент слаб или без сознания, или если ток течет к внутренним органам. Двухслойная изоляция, предлагаемая в незаземленном оборудовании, обеспечивает защиту.Безопасность в этом сценарии обеспечивается, потому что оба слоя изоляции вряд ли рухнут вместе. Тем не менее, ситуации, которые приводят к токам утечки, все еще существуют, и их необходимо учитывать.

Следовательно, как можно устранить или уменьшить последствия тока утечки? Измерьте ток утечки, а затем определите причину. Цель теста — измерить количество тока, который проходит через человека, когда этот человек прикасается к электрическому изделию.

Что делается во время измерения тока утечки?

Измеритель, специально разработанный для определения токов утечки.
Ток, протекающий через заземляющий стержень, измеряется путем последовательного подключения счетчика к заземляющему соединению.
Заземляющее соединение распечатано, и измеряется ток, протекающий на нейтральную сторону линии электропередачи, для оборудования обработки данных.
Счетчик также может быть подключен между выводами источника питания и землей.
Условия тестирования состоят в замене контактов нейтрали и линии переменного тока, а также во включении и выключении силовых переключателей с одновременным контролем тока.
Тест выполняется, когда система нагревается до типичной рабочей температуры.
Цель состоит в том, чтобы определить и измерить ток утечки наихудшего случая.
При очень малых токах утечки измеритель заменяется сетью, состоящей либо из резистора, либо из резистора и группы конденсаторов.
Затем измеряется падение напряжения в сети с помощью вольтметра переменного тока.
Оборудование с двойной изоляцией или незаземленное оборудование проверяют путем прикрепления счетчика к любой доступной проводящей части и заземлению.
На корпус накладывается медная фольга определенного размера для непроводящих корпусов, и определяется ток, протекающий от нее на землю. .

Тип оборудования	Максимальный ток утечки
Класс I	0,75 мА для портативных устройств
	3.5mA для прочих устройств
Класс II	0,25 мА
Класс III	Нет опасного напряжения

Как выполняется измерение тока утечки?

Прямое измерение

Прямое измерение имеет точность, и используется измеритель, специально разработанный для определения токов утечки.Ток, протекающий в заземляющем проводе, измеряется путем последовательного подключения счетчика к заземляющему соединению соответствующего устройства.

Токоизмерительные клещи для измерения тока утечки — наиболее популярное устройство, используемое для измерения тока утечки. Они похожи на токоизмерительные клещи, используемые для определения токов нагрузки, но дают значительно лучшие результаты при количественном определении токов менее 5 мА. Обычно токоизмерительные клещи не регистрируют такие малые токи. После того, как мы расположим клещи токоизмерительных клещей вокруг проводящего стержня или проволоки, снимается показание тока, и значение зависит от интенсивности переменного электромагнитного поля вокруг проводника.Токоизмерительные клещи будут определять магнитное поле вокруг проводников, таких как кабель с проволочной броней, одножильный кабель, водопровод и т. Д. Парные нейтральный и фазный проводники однофазной цепи или все токоведущие проводники трехфазной цепи.

Испытание различных типов проводов:

При тестировании сгруппированных токоведущих проводов цепи магнитные поля, создаваемые токами нагрузки, нейтрализуют друг друга. Любой неравномерный ток, идущий от проводов к земле, измеряется токоизмерительными клещами, и его показание должно быть меньше 0.1 мА.
Если вы выполнили испытание изоляции в цепи, которая была отключена, результат будет в диапазоне 50 МОм или выше, потому что тестер изоляции использует для проверки постоянное напряжение, которое не учитывает емкостный эффект.
Если вы измерили одну и ту же схему, нагруженную офисным оборудованием, результат был бы значительно другим из-за емкости входных фильтров этих устройств.
Когда в цепи работает много частей оборудования, результат будет общим, то есть ток утечки будет больше и вполне может быть в диапазоне миллиампер.Добавление нового оборудования в цепь, защищенную GFCI, может отключить GFCI. И поскольку значение тока утечки зависит от того, как работает оборудование, GFCI может непреднамеренно отключиться.
При наличии телекоммуникационного оборудования величина утечки, показываемая токоизмерительными клещами, может быть значительно больше, чем величина утечки, вызванная сопротивлением изоляции при 60 Гц, потому что телекоммуникационная система обычно состоит из фильтров, которые генерируют токи функционального заземления, и других механизмов, генерирующих гармоники и т. Д. .

Измерение тока утечки на землю

Когда нагрузка включена, измеренный ток утечки включает утечку в нагрузочном оборудовании. Если утечка достаточно мала с присоединенной нагрузкой,
, то утечка в проводке цепи еще меньше. Если требуется только утечка проводки цепи, отключите нагрузку.
Если вы проверяете однофазные цепи, зажимая фазный и нейтральный проводники, полученная величина будет представлять собой любой ток, протекающий на землю.
Проверить 3-фазные цепи, закрепив зажим на всех 3-х фазных проводах. Если присутствует нейтраль, ее необходимо зажать вместе с фазными проводниками, и измеренная величина будет любым током, протекающим на землю.

Измерение тока утечки через заземляющий провод

Чтобы подсчитать сумму утечек, протекающих к предлагаемому заземлению, поместите зажим вокруг заземляющего стержня.

Измерение тока утечки на землю через непреднамеренные пути к земле.

Зажим нейтрали / фазы / заземления в совокупности распознает неравномерный ток, который означает утечку в проходе или на электрической панели через непредусмотренные пути к земле.
При подключении к водопроводу или другим электрическим соединениям может возникнуть аналогичное неравенство.

Отслеживание источника тока утечки

Эта серия измерений определяет общую утечку и источник. Первое измерение можно провести на главном проводе к панели.
Измерения 2–5 выполняются последовательно, чтобы выявить цепи, в которых протекает больший ток утечки.

Измерение тока утечки в медицинских устройствах

Целью испытания на ток утечки является проверка того, что электрическая изоляция, используемая для защиты пользователя от риска поражения электрическим током, подходит для данной области применения. Тестирование тока утечки используется для проверки того, что продукт не пропускает чрезмерный ток при контакте с пользователем.Для медицинского оборудования измеряется ток, протекающий на землю.

Чрезмерный ток утечки может вызвать фибрилляцию желудочков сердца, что приведет к остановке сердца, что может привести к смерти.
Уровни измерения тока утечки зависят от величины емкости твердых изоляционных материалов изделия. Различные типы и количество слоев электрической изоляции приводят к различным величинам собственной емкости через изоляцию. Эта емкость вызывает «утечку» небольшого тока через изоляцию.
Уровни тока утечки могут быть значительно увеличены в продуктах, которые подпадают под требования EMI (FCC, CE-EMC). Эти продукты должны включать фильтры электромагнитных помех на входящем сетевом питании, чтобы обеспечивать чистую энергию для чувствительной электроники, а также защищать от излучения обратно в линию электропередачи. Эти фильтры включают конденсаторы на землю, эти конденсаторы могут вызвать высокий ток утечки при нормальной работе. Если продукт предназначен только для профессионального использования, стандарт может допускать высокий ток утечки с предупредительной маркировкой для пользователя, чтобы гарантировать, что продукт надежно заземлен (чтобы пользователь не подвергался сильному току утечки).В противном случае необходимо добавить изолирующий трансформатор для питания продукта, тем самым изолируя продукт от земли, что почти устранит ток утечки на землю.

Тестеры тока утечки Hipot

Испытание HIPOT, также называемое испытанием на стойкость к диэлектрику, является стандартным испытанием, которое проводится в электротехнической промышленности. Это испытание высоким напряжением, при котором изоляция электрического изделия подвергается испытанию на расстояние до 80 М.
Если изоляция продукта может выдерживать гораздо более высокое напряжение в течение определенного времени, то она может выдерживать нормальное напряжение в течение всего срока службы.
Основная функция тестера HIPOT — контролировать чрезмерный ток утечки на землю.
Hipot подает высокое напряжение на изоляцию тестируемого устройства. Обычно это выше 1400 Вольт для тестирования устройства, которое планируется работать от 220 Вольт.
Клеммы A и B подключены к питающему напряжению 220 или 110, клемма C заземлена, обратный провод является плавающим, как показано здесь.
Тестируемое устройство должно быть электрически отделено от земли.
Один вывод обмотки подсоединяется к выходному датчику высокого напряжения, а обратный вывод — к корпусу двигателя. Это подает высокое напряжение на обмотку и корпус.
Если в какой-то момент обмотка короткая или слабая, ток будет течь в обратный провод, и измеритель покажет этот ток.
Все тестеры HIPOT имеют отключение по перегрузке по току для защиты самого тестера. Это важно в случае, если устройство полностью замкнуто на корпус и при подаче высокого напряжения от тестера HIPOT протекает чрезмерный ток.

Преимущества измерения тока утечки

Преимущества измерения тока утечки:

Тестируемое устройство не введено в эксплуатацию, и его полярность не требуется менять
Отсутствие нагрузки из-за высокого коммутируемого тока

Ток утечки может быть признаком неэффективности изоляции проводов. Можно отследить причину тока утечки с помощью слаботочных клещей для измерения тока утечки для интерпретации результатов измерений по мере необходимости.При необходимости это позволяет более беспристрастно перераспределять нагрузки по всей установке.

Устойчивость к утечкам — обзор

Статические эффекты на печатной плате

Устойчивость к утечкам является преобладающим статическим эффектом печатной платы. Загрязнение поверхности печатной платы остатками флюса, отложениями солей и другим мусором может создавать пути утечки между узлами схемы. Даже на хорошо очищенных платах нередко обнаруживается утечка 10 нА или более в соседние узлы от шин питания 15 В.Наноамперы тока утечки в неправильные узлы часто вызывают ошибку напряжения на выходе схемы; например, 10 нА на сопротивлении 10 МОм вызывает ошибку 0,1 В. К сожалению, стандартная распиновка операционного усилителя размещает вывод питания — V _S рядом со входом +, который, как часто предполагается, имеет высокий импеданс! Чтобы помочь идентифицировать узлы, чувствительные к эффектам токов утечки, задайте простой вопрос: если в этот узел будет введен паразитный ток в несколько наноампер или более, будет ли это иметь значение?

Если схема уже построена, вы можете локализовать чувствительность к влаге на подозрительном узле с помощью классического теста.Наблюдая за работой контура, продувайте возможные проблемные места через простую трубочку с содовой. Соломинка концентрирует влагу, выдыхаемую при дыхании, которая с содержанием соли в плате в уязвимых частях конструкции нарушает работу контура при контакте.

Существует несколько способов устранения простых проблем утечки через поверхность. Значительно помогает тщательная промывка печатных плат от остатков. Простая процедура включает в себя энергичную чистку досок изопропиловым спиртом с последующей тщательной промывкой деионизированной водой и отжигом при температуре 85 ° C в течение нескольких часов.Однако будьте осторожны при выборе растворителей для мытья досок. При очистке определенными растворителями некоторые водорастворимые флюсы образуют солевые отложения, усугубляя проблему утечки.

К сожалению, если цепь показывает чувствительность к утечкам, даже самая тщательная очистка может предложить только временное решение. Проблемы вскоре возвращаются при обращении с ним или при воздействии загрязненной атмосферы и высокой влажности. Необходимо найти некоторые дополнительные средства для стабилизации поведения схемы, такие как защитное покрытие поверхности.

К счастью, на этот вопрос есть ответ, а именно защита , которая предлагает довольно надежное и постоянное решение проблемы поверхностных протечек. Хорошо спроектированные ограждения могут устранить проблемы утечки даже в цепях, работающих в суровых промышленных условиях. Две схемы иллюстрируют основной принцип защиты применительно к типичным схемам инвертирующих и неинвертирующих операционных усилителей.

Рисунок 12-13 иллюстрирует приложение защиты инвертирующего режима. В этом случае опорный вход операционного усилителя заземлен, поэтому защита представляет собой заземленное кольцо, окружающее все выводы к инвертирующему входу, как отмечено пунктирной линией.

Рисунок 12-13 :. Защитный кожух инвертирующего режима заключает все входные соединения инвертирующего ОУ в заземленное защитное кольцо

Основные принципы защиты просты: полностью окружает чувствительные узлы проводниками, которые могут легко принимать паразитные токи, и поддерживает защитные проводники на точном потенциале чувствительных узел (в противном случае ограждение будет служить источником утечки, а не приемником утечки). Например, чтобы удерживать утечку в узле ниже 1 пА (при условии сопротивления утечки 1000 МОм), защитный и охраняемый узел должны находиться в пределах 1 мВ.Как правило, этому критерию достаточно низкого смещения современного операционного усилителя.

При установке действительно высококачественного ограждения следует учитывать важные моменты. Для традиционных сквозных соединений печатной платы защитный узор должен появляться на обеих сторонах печатной платы, чтобы быть наиболее эффективным. И он также должен быть соединен по длине несколькими переходными отверстиями. Наконец, когда это оправдано или требуется параметрами проектирования системы, постарайтесь с самого начала включить защитные ограждения в процесс проектирования печатной платы — маловероятно, что надлежащее защитное ограждение может быть добавлено в последнюю очередь.

Рисунок 12-14 иллюстрирует случай неинвертирующего ограждения. В этом случае опорный вход операционного усилителя напрямую управляется источником, что значительно усложняет ситуацию. Опять же, защитное кольцо полностью окружает все входные узловые соединения. В этом случае, однако, защита приводится в действие низкоомным делителем обратной связи, подключенным к инвертирующему входу.

Рисунок 12-14 :. Защита неинвертирующего режима охватывает все неинвертирующие входные соединения операционного усилителя внутри ведомого защитного кольца с низким импедансом

Обычно переход между защитой и делителем является прямым соединением, но в некоторых случаях может использоваться буфер с единичным усилением. в «X», чтобы управлять экраном кабеля или также для поддержания минимально возможного импеданса на защитном кольце.

Вместо буфера еще одним полезным шагом является использование дополнительного, напрямую заземленного экранного кольца «Y», которое окружает внутреннюю защиту и узлы обратной связи, как показано. Этот шаг ничего не стоит, кроме некоторого дополнительного времени на разводку, и в значительной степени поможет нейтрализовать эффекты утечки во внутреннем защитном кольце с более высоким импедансом.

Конечно, здесь мы не рассмотрели только то, как сам операционный усилитель подключается к этим охраняемым островам без ущерба для производительности. Традиционный метод использования металлического корпуса TO-99 заключался в использовании двусторонних защитных колец для печатных плат, при этом оба входа операционных усилителей заканчивались внутри защитного кольца.

Значение резистора для измерения тока утечки

Неистовство и противоречие — это слова, описывающие процесс, с помощью которого комитеты по стандартам определяют номинал резистора в цепи измерения тока утечки.

Однако разные указанные значения резистора создают ошибку не более 6,25% для значения тока утечки.

Еще больше шумихи и споров окружает выбор допуска резистора. Допуск резистора создает почти такую же процентную ошибку в измеренном значении.

Еще больше шумихи и разногласий возникает при сравнении измерительных схем ANSI, UL, CSA и IEC.

Цепи ANSI, UL, CSA и IEC явно идентичны; все четыре дают одно и то же измеренное значение.

Значение резистора

В разных стандартах указываются разные значения для токоизмерительного резистора в цепи измерения тока для тока поражения электрическим током и тока утечки. Примеры этих различных значений показаны в таблице 1.

Токоизмерительный резистор	Стандартный	Пункт
500 Ом	UL 1270	19,1
1000 Ом	UL 544	27,13
1500 Ом	UL 478	28A.6
2000 Ом	UL 1459	48,6

Таблица 1

Какая разница между этими значениями?

Предположим, что мы измеряем 0.5 миллиампер тока утечки от изделия на 120 вольт. Чтобы иметь ток утечки, у нас должна быть цепь, состоящая из источника напряжения, последовательного импеданса, резистора выборки тока (1500 Ом) и обратного пути (земли). См. Рисунок 1.

Рисунок 1: Цепь тока утечки

Мы знаем E (120 вольт) и I (0,5 мА). Согласно закону Ома, полное сопротивление в цепи, включая резистор выборки тока 1500 Ом, составляет:

R = 240 000 Ом

Вычитая резистор выборки тока 1500 Ом, мы получаем сопротивление источника 238 Ом.5 кОм. Используя это значение, мы можем рассчитать ток при использовании других значений резистора выборки тока.

И, мы можем повторить расчеты для источника на 240 вольт.

И мы можем повторить расчеты для 3,5 мА и тока утечки 5,0 мА.

Что означают эти данные? По сути, у нас есть источник тока. Это означает, что ток практически не зависит от нагрузки, которая в данном случае является резистором выборки тока.

Ошибка наихудшего случая +6.25%. Это означает, что производитель может проверить ток утечки обычным амперметром, зная, что показание амперметра выше, чем показание резистора на 1500 Ом. Если бы производитель использовал амперметр и фактическое предельное значение 0,5, 3,5 или 5,0 миллиампер, у него была бы небольшая защитная полоса, так что его измерения всегда были бы пессимистичными.

Итак, если в токе утечки фигурирует только частота сети, зачем использовать резистор? Если с амперметром пройдет, то с резистором пройдет!

К чему такая суета по поводу номинала резистора?

Допуск резистора

Предположим, что мы снова измеряем 0.5 миллиампер тока утечки от изделия на 120 вольт. Напомним из обсуждения номинала резистора, полное сопротивление источника составляет 238,5 кОм, когда ток утечки равен 0,5 мА, а резистор выборки тока равен точно 1500 Ом.

В этом случае предположим, что резистор выборки тока представляет собой резистор на 1500 Ом, 5%. Далее предположим, что резистор находится на нижнем пределе допуска, -5%. Таким образом, сопротивление резистора составляет 1425 Ом. По закону Ома ток в цепи равен:

Я = 0.5002 миллиампер

Фактическое напряжение на резисторе 1425 Ом составляет:

E = (I) (R)
E = (0,5002) (1425)
E = 0,713 вольт

Если теперь вычислить значение тока утечки, используя номинальное значение резистора, а не фактическое значение, мы получим:

I = 0,475 миллиампер

Это почти та же ошибка, что и допуск резистора, 5%.

Измерительные схемы

Измерительные цепи UL и IEC показаны на рисунке 2a.В последовательности рисунков схемы упрощены до их основных элементов, что в конечном итоге демонстрирует равенство цепей UL и IEC.

Рисунок 2a: Оригинальные схемы, UL — IEC

На рис. 2b источник добавляется в схему UL, как уже показано в схеме IEC. Обратите внимание, что цепь UL имеет заземление нейтрали, а цепь IEC — нет. В цепи IEC оборудование заземлено, а в цепи UL нет.

Рисунок 2b: Добавить источник в UL

На рис. 2c отсутствует заземление как в цепях UL, так и в цепях IEC.Поскольку в обеих цепях есть только одно соединение с землей, в земле не может быть тока, поэтому заземление не имеет отношения к измерению.

Рисунок 2c: Удаление заземления

Рисунок 2d упрощает схему UL за счет удаления вилки и розетки.

Рисунок 2d: Просто UL

На рисунках 2e и 2f показаны положения нормальной и обратной полярности переключателей полярности UL и IEC соответственно.

Рисунок 2e: Нормальная полярность

Рисунок 2f: Обратная полярность

Конденсатор

Теперь давайте рассмотрим влияние конденсатора 0,15 мкФ, подключенного параллельно резистору выборки тока. Емкостное реактивное сопротивление определяется как:

X _C = 17,7 кОм

Параллельная сеть 17.7 кОм и 1,5 кОм разрешаются до импеданса 1,38 кОм. Это менее 10% эффекта при 60 Гц.

Конденсатор используется только тогда, когда ток утечки включает токи высокой частоты, которые конденсатор служит для шунтирования резистора выборки тока. Если конденсатор не используется, то измерение выше, чем было бы с конденсатором.

Заключение

Значение резистора выборки тока при измерении тока утечки на частотах линии электропередачи имеет незначительное значение для измерения.Использование обычного амперметра всегда дает пессимистическое и наихудшее значение тока утечки. Если ваш продукт имеет приемлемый ток утечки с помощью амперметра, то он будет иметь допустимый ток утечки с помощью стандартной схемы измерения тока выборки. И нет никакой разницы между измерительными цепями UL и IEC. Возможно, фурор и споры все-таки не нужны!

Ричард Нут
— консультант по безопасности продукции, занимающийся безопасным проектированием, безопасным производством, сертификацией безопасности, стандартами безопасности и судебно-медицинскими исследованиями.Г-н Нут имеет степень бакалавра наук. Кандидат физических наук в Политехническом университете штата Калифорния в Сан-Луис-Обиспо, Калифорния. Он учился по программе MBA в Университете Орегона. Он бывший сертифицированный следователь по расследованию пожаров и взрывов. Нуте — пожизненный старший член IEEE, член-учредитель Общества инженеров по безопасности продукции (PSES) и директор Совета директоров IEEE PSES. Он был председателем технической программы первых 5 ежегодных симпозиумов PSES и был техническим докладчиком на каждом симпозиуме.Целью г-на Нута как директора IEEE PSES является изменение среды безопасности продукции с ориентированной на стандарты на ориентированную на инженерию; дать возможность инженерному сообществу разрабатывать и производить безопасный продукт без необходимости использовать стандарты безопасности продукта; сделать технику безопасности обязательным курсом в учебных программах по электротехнике.

Ток утечки на землю в двунаправленном преобразователе тотемных полюсов с использованием широкополосных устройств

Двунаправленный преобразователь на тотемных полюсах с гибридной ШИМ с использованием GaN (WBG) предлагает более высокую плотность мощности и более высокий КПД по сравнению с другими топологиями.Однако недостатком этого преобразователя является то, что он потребляет ток утечки сетевой частоты. В этой статье объясняется механизм генерации этого тока утечки, а также его путь через соответствующие принципиальные схемы.

Введение в топологию двунаправленного тотемного полюса

Двунаправленный тотемный столб, использующий только GaN, показан на рисунке 1.1, он включает в себя две опоры полумоста. Один полумостовой переключатель на высокой частоте переключения и обозначается как высокочастотная ветвь.Другой полумост переключается на частоте сети и обозначается как низкочастотная ветвь [1]. В режиме PFC мощность отбирается из сети, а в режиме привязки к сети мощность подается в сеть с коэффициентом мощности, близким к единице.

Рисунок 1.1: Двухсторонний тотемный столб

Y-заглушки на стороне постоянного тока представляют собой фильтр электромагнитных помех или могут быть паразитными конденсаторами фотоэлектрической панели или нагрузки. В этой топологии высокочастотные коммутационные устройства жестко переключаются как в режимах, так и в режиме PFC, а также в режиме привязки к сети.Эта топология обеспечивает превосходную эффективность и удельную мощность. Недавно появившиеся полупроводниковые устройства с широкой запрещенной зоной могут идеально подходить для этой топологии, поскольку у них почти нулевой заряд обратного восстановления. Относительно меньшие коммутационные потери в устройствах с широкой запрещенной зоной делают их особенно подходящими для работы CCM в двунаправленных тотемно-полюсных устройствах. Потери проводимости в преобразователе с тотемными полюсами также уменьшены по сравнению с обычным PFC из-за отсутствия линейного выпрямителя. Таким образом, двунаправленный тотемный столб, использующий все устройства на основе GaN, является предпочтительным для приложений с высокой эффективностью и высокой плотностью мощности.

Применение двунаправленного тотемного столба

Высокоэффективные серверы и источник питания для телекоммуникационных сетей
Двунаправленные бортовые зарядные устройства (Bi-OBC)
Солнечные инверторы

Возникновение тока утечки на землю в тотемном столбе

Из рисунка 2.1 видно, что средняя точка Y-заглушек «Cy1» и «Cy2» шины постоянного тока соединена с землей. Это означает, что «Cy2» подключен между отрицательной клеммой постоянного тока и землей, как показано на рисунке 2.2. Любое изменение напряжения между минусом постоянного тока и землей будет заряжать или разряжать «Cy2» [2]. Напряжение между минусом постоянного тока и землей изменится из-за переключения «G2» и «G4».

Рисунок 2.1: Двухсторонний тотемный столб с Y-образными заглушками

Из-за низкого импеданса, протекающего через «G4», заряд и разряд «Cy2» осуществляется только через «G4». В гибридном ШИМ «G4» переходит из состояния ВКЛ в ВЫКЛ или наоборот только при переходе через нуль.В течение всего положительного или отрицательного полупериода напряжение на «G4» равно либо постоянному току, либо нулю. Это означает, что во время положительного или отрицательного полупериода нет резкого изменения напряжения стока до истока «G4», и согласно уравнению тока конденсатора в (1), «Cy2» не будет заряжаться или разряжаться, что приводит к отсутствию протекания тока утечки. При переходе через нуль, из-за резкого изменения напряжения стока и истока «G4», «Cy2» увидит резкое изменение напряжения, приводящее к всплеску тока для заряда или разряда в соответствии с уравнением (1).

$$ i_ {CY2} = CY2 \ times \ frac {dv_ {CY2}} {dt} \ quad (1) $$

Это явление вызывает ток утечки только при переходе через ноль. Ток утечки увеличивает кондуктивное и излучаемое электромагнитное излучение. Ток утечки также накладывается на линейный и нейтральный ток и может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от направления потока, что приводит к искажениям, близким к переходу через нуль. Ток утечки прямо пропорционален скорости изменения напряжения на паразитном или Y-образном конденсаторе.Скорость изменения напряжения зависит от скорости переключения «G4», и если «G4» является GaN, то скорость переключения выше, чем у любых других полупроводниковых устройств. Выбранному GaN требуется 9 нс для включения и 15,5 нс для выключения [3]. Колебания напряжения будут заряжать и разряжать паразитные Y-конденсаторы или Y-конденсаторы на стороне постоянного тока.

В случае фотоэлектрических панелей — существует паразитная емкость между фотоэлементом и заземленным металлическим каркасом. Напряжение земли (потенциал между минусом постоянного тока и землей) при использовании гибридной ШИМ такое же, как напряжение между стоком и истоком «G4», и оно проходит через резкий переход при переходе через нуль, который заряжает и разряжает паразитную емкость.Если кто-то случайно коснется поверхности фотоэлектрической панели, через тело человека будет протекать ток утечки (из-за отсутствия любого другого пути с низким сопротивлением). Если ток утечки слишком велик, это может привести к поражению электрическим током или травме.

В случае конденсатора шины постоянного тока — Y-конденсаторы на конденсаторе шины постоянного тока, обычно помещаемые в конструкции в качестве фильтра электромагнитных помех, будут играть ту же роль, что и паразитная емкость в случае фотоэлектрической панели. Ток заземления источника постоянного тока будет увеличиваться, и если этот ток превысит предел защиты, источник постоянного тока может произвольно отключиться и нарушить всю работу двунаправленного тотемного столба.

Рисунок 2.2: Двухсторонняя тотемная стойка с Y-образным наконечником на G4

Двунаправленный тотемный столб в режиме PFC

Во время положительного полупериода (см. Рисунок 3.1) — G2 является главным выключателем, а G1 работает в обратном направлении с синхронным выпрямлением, а G4 постоянно включен в течение всего полупериода. Когда G2 включен, путь дифференциального тока равен «P-Ls-A-G2-G4-B-N». Энергия хранится в индукторе (Ls).Конденсатор CDC питает нагрузку.

Рисунок 3.1: Двунаправленный тотемный столб в режиме PFC (во время положительной половины)

Когда G1 включен, путь дифференциального тока равен «P-Ls-A-G1-CDC-G4-B-N». Конденсатор CDC заряжается от сети. Энергия, накопленная в катушке индуктивности и от сети, подается на шину постоянного тока (CDC). Y-конденсатор «Cy2», который был заряжен во время перехода от положительного к отрицательному (при переходе через ноль), быстро разряжается через G4, а обратный путь для тока проходит через заземляющие и линейные Y-конденсаторы.Путь тока утечки — «Cy2-G4-B-Cz2-через землю».

Рисунок 3.2: Двунаправленный тотемный столб в режиме PFC
(во время отрицательной половины)

Во время отрицательного полупериода (см. Рисунок 3.2) — G1 является главным выключателем, а G2 работает в обратном направлении с синхронным выпрямлением, а G3 постоянно включен в течение всего полупериода. Когда G1 включен, путь дифференциального тока равен «P-B-G3-G1-A-Ls-N. Конденсатор CDC питает нагрузку.Энергия хранится в индукторе (Ls). Когда G2 включен, путь дифференциального тока равен «P-B-G3-CDC-G2-A-Ls-N». Конденсатор CDC заряжен. Энергия, накопленная в катушке индуктивности и от сети, подается на шину постоянного тока. Y-конденсатор «Cy2» быстро заряжается во время перехода от положительного к отрицательному (при переходе через ноль), а обратный путь для тока проходит через землю. Путь тока утечки — «Cz2-B-G3-CDC-Cy2-через землю».

Двунаправленный тотемный столб в режиме привязки к сетке

Во время положительного полупериода (см. Рисунок 4.1) — G1 — это главный выключатель, а G2 работает в обратном направлении, используя синхронное выпрямление, и G4 постоянно включен в течение всего полупериода. Когда G1 включен, путь дифференциального тока имеет вид «DC (+) — G1-A-Ls-P-N-B-G4-DC (-)».

Конденсатор CDC подает в сеть. Когда G2 включен, энергия катушки индуктивности набегает через «Ls-P-N-B-G4-G2-A». Путь тока утечки аналогичен режиму PFC в положительном полупериоде.

Во время отрицательного полупериода (см. Рисунок 4.2) — G2 является главным выключателем, а G1 работает в обратном направлении, используя синхронное выпрямление, и G3 постоянно включен в течение всего полупериода.Когда G2 включен, путь дифференциального тока имеет вид «DC (+) — G3-B-P-N-Ls-A-G2-DC (-)». Конденсатор CDC питает сеть. Когда G1 включен, катушка индуктивности будет свободно проходить через «Ls-A-G1-G3-B-P». Путь тока утечки аналогичен режиму PFC в отрицательном полупериоде.

При отсутствии Y-заглушек на стороне переменного тока ток утечки на землю будет продолжать течь и найти другой путь через нейтраль на стороне переменного тока, которая заземлена на землю и показана на рисунках 4.3 и 4.4.

Результаты моделирования двунаправленного тотемного столба в режиме привязки к сетке

Схема рисунка 1.1 моделируется в режиме привязки к сети для подтверждения пути тока утечки на землю. Что касается напряжения сети, видно, что ток утечки на землю наблюдается только при переходах через ноль.

Из моделирования ясно, что ток, протекающий через Y-заглушку «Cz2» стороны переменного тока, является тем же током, который протекает через Y-заглушку «Cy2» стороны постоянного тока. Результат моделирования также показывает напряжение на «Cy2», которое меняет состояние только тогда, когда «G4» меняет состояние с ON на OFF или наоборот, и это напряжение совпадает с напряжением от стока к истоку «G4».

Рисунок 4.1: Двунаправленный тотемный столб в режиме привязки к сетке
(во время положительной половины)

Рисунок 4.2: Двунаправленный тотемный столб в режиме привязки к сетке
(во время отрицательной половины)

Рисунок 4.3: Путь тока утечки на землю при отсутствии Y-конденсаторов на стороне переменного тока
(переход от отрицательного к положительному положению)

Рисунок 4.4: Путь тока утечки на землю при отсутствии Y-конденсаторов на стороне переменного тока
(переход от положительного к отрицательному)

Аппаратный результат двунаправленного тотемного столба в режиме привязки к сети

Схема на рисунке 1.1 построен и работает как инвертор привязки к сети для подтверждения результатов моделирования. Резкий импульс тока при переходе через ноль виден на рисунке 6.1, аналогично рисунку 5.1. Резкий импульс является результатом резкого изменения напряжения заземления, которое заряжает или разряжает «Cy2», и совпадает с результатом моделирования.

Рисунок 5.1: Результаты моделирования с использованием гибридной ШИМ в режиме привязки к сетке

Рисунок 6.1: Экспериментальный ток заземления источника постоянного тока

Заключение

В этой статье объясняется основная причина генерации тока утечки с резкими краями на линейной частоте вдоль его пути.Поскольку ток утечки находит обратный путь через землю, он мешает защите от тока утечки программируемого источника постоянного тока или нагрузки и приводит к сбоям в работе этого оборудования в дополнение к угрозе безопасности человека.

Благодарность: авторы хотели бы поблагодарить VisIC Technologies, Израиль за поддержку этой работы.

Об авторах

Милинд Диграскер имеет степень магистра в области энергетики и управления в ИИТ Канпур и степень бакалавра в области электротехники в Государственном инженерном колледже Биласпура.Он стал соучредителем компании Enstin lab Pvt Ltd, предоставляющей дизайнерские услуги. В настоящее время он работает там в качестве технического директора, отвечающего за руководство и предоставление возможности высоко ориентированной на клиента технологической команде разрабатывать инновационные и энергоэффективные продукты.

Радж (Тиагараджан) Венкатачалам имеет степень магистра в области силовой и прикладной электроники в Индийском институте науки и степень бакалавра промышленной электроники в технологическом колледже PSG. Он специализируется на руководстве технически квалифицированными командами на всех этапах разработки, от определения технических требований до выпуска продукта, включая анализ затрат и планирование.В настоящее время он является генеральным директором и соучредителем Enstin Labs Pvt. Ltd. с июля 2017 года.

Капил Бхисе — опытный инженер с продемонстрированной историей внедрения встроенных систем управления с акцентом на новейшие технологии в области обработки / преобразования электроэнергии для таких сегментов экологически чистых технологий, как солнечная энергия и мобильные приложения для электроснабжения. Он имеет степень магистра силовой электроники и степень бакалавра электротехники. В настоящее время он работает техническим руководителем в Enstin Labs Pvt.ООО

Список литературы

Рэй-Шянг Лай, К. Д. Т. Нго, «Метод ШИМ для уменьшения потерь переключения в полномостовом инверторе, IEEE Trans. Силовая электроника, т. 10, вып. 3, вып. 4, стр. 326–332, май. 1995.
Керекеш, Т. (2009). Диссертация на тему «Анализ и моделирование бестрансформаторных фотоэлектрических инверторных систем». Ольборгский университет.
VisIC Technologies, V22TC65S1A — техническое описание переключателя питания GaN, февраль 2020 г.

Измерение утечки конденсатора — Комната роботов

Конденсаторы странные.

Я представил несколько электронных проектов, которые будут заряжать конденсатор в дневное время с помощью солнечной панели, а затем потреблять эту энергию, чтобы не спать ночью. По какой-то причине прототипы проекта отключились раньше, чем предсказывала формула потребления конденсатора.

В современных цифровых схемах большинство конденсаторов используется для сглаживания электропитания и уменьшения шума схемы. Когда конденсаторы используются для широтно-импульсной модуляции или генерации частоты, они обычно имеют переменный резистор или кристалл для установки времени.Когда конденсаторы используются для размыкания переключателя или удержания транзистора в открытом состоянии, точное время удержания часто не имеет решающего значения. Так что до сих пор мне не нужно было разбираться в саморазряде конденсаторов.

Если вам не требуется долговременное хранение энергии или вы не являетесь профессиональным инженером-электриком, многие из необычных особенностей реальных конденсаторов не повлияют на вас. Тем не менее, вы обязательно захотите прочитать эту статью, если вы собираете солнечного робота для соревнований, используете старые запасные или утилизированные конденсаторы, или если вы пытаетесь разрядить конденсатор более минуты.

Некоторые конденсаторы волшебным образом увеличивают напряжение после разряда до 0 вольт. Невозможно? Что это за колдовство?

Удивительно, но большая часть этой статьи посвящена трудности измерения разряда без возникновения разряда.

Формула идеальной требуемой емкости

Чтобы рассчитать идеальную емкость, которая обеспечит достаточную мощность в течение определенного периода времени, вам необходимо знать сток цепи, полностью заряженное напряжение, минимально допустимое напряжение и время.

Например, предположим, я хочу, чтобы конденсатор питал красный светодиод (1,9 В) в течение десяти минут (600 секунд). Предположим, у меня есть резистор (350 Ом), который ограничивает использование схемы средним током 1 мА, когда конденсатор полностью заряжен при 2,5 В, пока он не опустится до 2,0 В.

 емкость в фарадах = потребляемый ток в амперах / ((начальное напряжение - конечное напряжение) / время в секундах) 
 емкость в фарадах = 0,001 А / ((2.5 В - 2,0 В) / 600 с) 
 емкость в фарадах = 0,001 А / (0,5 В / 600 с) 
 емкость в фарадах = 0,001 A / 0,00083333333333333 В / с 
 емкость в фарадах = 1,2 Ф

Вот это да. Фарад — довольно большая емкость конденсатора. Большинство из нас привыкло к значениям в диапазоне микрофарад (0,000001 F). Если вам нужно значение в диапазоне фарад, это работа для ультраконденсатора.

В зависимости от возраста и качества конденсатора, который вы выбираете, напряжение упадет ниже минимального рабочего напряжения вашей схемы намного раньше, чем это предсказывается по этой формуле.Почему?

Как и все другие электронные компоненты, конденсаторы должны быть как можно меньше по размеру. Компромисс заключается в том, что изоляционный материал между слоями должен быть очень тонким, что снижает электрическую стойкость. Пониженное сопротивление изоляции в сочетании с небольшими дефектами позволяет некоторому электрическому току медленно протекать через него.

Условное обозначение конденсатора с резисторами для обозначения утечки между пластинами.

Неизвестным фактором в приведенной выше формуле является то, как быстро конденсатор разрядится сам по себе, даже если он не подключен к цепи. Для примера схемы нам нужно включить количество тока, протекающего через конденсатор, а не только через светодиод, чтобы выбрать значение, которое прослужит достаточно долго.

Измерение утечки конденсатора

Во всех моих тестах по измерению утечки конденсатора напряжение никогда не превышало номинальных значений производителя, а также не подавалась мощность с обратной полярностью (+ -), указанной в маркировке.Также тестирование происходит при комнатной температуре.

Для начала конденсатор заряжается до определенного напряжения с помощью настольного блока питания или схемы регулятора напряжения. Затем конденсатор отключают от источника питания и измеряют напряжение с течением времени.

Чтобы избежать внешнего стока, конденсатор не устанавливается ни в цепь, ни в макетную плату. Конденсатор просто лежит на деревянном столе, подключенном к измерительному прибору с помощью зажимов типа «крокодил».

Неправильный способ измерения утечки конденсатора

Самый очевидный метод измерения напряжения — наш удобный мультиметр. Идите и попробуйте сами. Вы подозреваете, что каждый конденсатор, который у вас есть, ужасен!

Вот результаты измерения свежего, современного многослойного керамического конденсатора емкостью 1 мкФ.

Измерение саморазряда конденсатора 1 мкФ с помощью мультиметра (красная линия) или специальной микросхемы (синяя линия).

Красная линия — это падение напряжения (потеря мощности), когда автономный конденсатор измеряется мультиметром . Он почти полностью сливается всего за минуту.

Получается, что мультиметр вызывает падение напряжения. Видите ли, мультиметры созданы для гибкости, широкого диапазона, низкой стоимости и точности, а не для низкого потребления тока. Схема измерителя разряжает конденсатор.

Вы можете убедиться в этом сами, сначала измерив напряжение постоянно подключенным измерителем.Затем отключите счетчик, зарядите конденсатор, подождите пару минут, а затем подключите счетчик. Хотя напряжение сразу же начнет падать при подключении счетчика, вы заметите, что напряжение было намного выше через пару минут, когда его оставили в покое, по сравнению с тем, когда счетчик был подключен все время.

Лучший способ измерения утечки конденсатора

Чтобы уменьшить влияние измерительного устройства на конденсатор, вам понадобится что-то с высокоомным входом.Термин «высокий импеданс» означает, что что-то имеет высокое сопротивление, низкую емкость и низкую индуктивность. Другими словами, ввод мало влияет на то, к чему он подключен.

Осциллографы обычно имеют входы с высоким импедансом. Другой популярный вариант — использовать КМОП операционный усилитель для буферизации входного сигнала. В моем случае я использовал Microchip MCP6S22 из моего проекта Minifigure Multimeter. MCP6S22 имеет входное сопротивление 10 ¹³ или 10 000 000 000 000 Ом.

Вернитесь к предыдущему графику и обратите внимание на почти плоскую синюю линию вверху. Это тот же конденсатор, измеренный с помощью микросхемы MCP6S22. Сравнение красной и синей линий ясно показывает, что стандартный мультиметр не может напрямую измерить напряжение конденсатора для определения скорости саморазряда.

Ниже приведен еще один пример с гораздо большим конденсатором 220 мкФ. В данном случае я протестировал свежий, современный алюминиевый электролитический конденсатор.

Измерение саморазряда конденсатора 220 мкФ.

Кривая похожа на предыдущий график, но ось абсцисс в 135 раз длиннее, поскольку она выражается в минутах, а не секундах. Конденсатор большего размера содержал достаточно энергии, чтобы сток мультиметра имел меньшее влияние, условно говоря. И все же счетчик разряжает конденсатор намного быстрее, чем внутренние утечки. Поэтому попытка непрерывного измерения саморазряда даже конденсатора большой емкости с помощью мультиметра приведет к неточным результатам.

Теоретически вы можете провести быстрое измерение, отключить измеритель, подождать некоторое время, снова подключиться, провести еще одно измерение и т. Д. Это все равно приведет к некоторой неточности, но может быть приемлемым, если у вас нет доступа к устройству для измерения высокого импеданса.

Ток утечки аккумулятора — нормы утечки тока из АКБ и методы диагностирования проблемы.

Утечка с аккумулятора при выключенном зажигании

Какой ток утечки аккумулятора автомобиля норма?

Как проверить аккумулятор на утечку тока мультиметром

Как замерить ток утечки аккумулятора

Найти и устранить утечку

Нормальный ток утечки аккумулятора

Большой ток утечки аккумулятора — проблемы

Ищем утечку тока в автомобиле — журнал За рулем

Не выключили!

Не так подключили

А есть ли утечка?

Грязные делишки

Как обнаружить неисправность?

Мультиметр

Мультиметр

Мультиметр

Мультиметр

А если не получается?

Предохранители

как проверить и найти утечку, видео

Диагностика

Для тех кто ездит на машине не каждый день

Тестирование генератора

Полезные советы

Нормы потребления

Как найти ток утечки в автомобиле

Причины разрядки аккумулятора