変圧器の静電シールド

 

 

 

 

物理学における静電シールドとは、導体で作られた閉じたシェルを使用して内部領域を外部電場の影響から隔離する現象を指します。この原理を変圧器に適用すると、変圧器の静電シールド (E- シールド) として知られるものが得られます。

変圧器構造では、静電シールドは通常、非密閉銅板または非磁性導電紙-一次巻線と二次巻線の間に配置されます。短絡ループの形成や電流の誘導を防ぐために、「非閉鎖」になるように設計されています。-この導電性材料はワイヤを介して変圧器のケーシングまたはアースに確実に接続され、効果的なシールド本体を形成します。

 

 

高周波干渉信号（電力網からのスパイク、雷サージ、可変周波数ドライブからの高周波ノイズなど）が 1 次側に現れると、この干渉は巻線間の寄生容量を介して 2 次側に結合し、電力品質に影響を及ぼします。-

静電シールドを追加すると、状況は根本的に変わります。シールドは、元の単一静電容量（CHL、高電圧側と低電圧側間の静電容量）を 2 つの直列静電容量、つまり一次側からシールドへの静電容量とシールドから二次側への静電容量に分割します。シールドは直接接地されているため、グランドへの非常に低いインピーダンス経路高周波干渉電流用。-ある技術者は次のように述べています。「静電シールドは本質的に容量性フィルターとして機能し、臨界電圧成分が二次側に伝達されるのを防ぎます。」その結果、高周波干渉電流は二次負荷に流れずにグランドに分路され、それによって出力電気エネルギーが「浄化」されます。

 

 

 

 

 

 

変圧器の静電シールドは主に次の機能を実行します。

 

 

特徴と利点

静電シールドを採用した変圧器には、次の注目すべき特徴と利点があります。

特徴	アドバンテージ	テクニカル指標/説明
高い耐-干渉性	電源内の高周波ノイズとコモンモード干渉を大幅に抑制します。{0}	コモンモード挿入損失 1MHz で 60dB 以上、雷サージ減衰 70% 以上
極めて低い結合容量	「電気を通さず磁気のみを伝える」高い絶縁性を実現	巻線間の等価分布容量は 0.01pF まで低くすることができます
電力品質の向上	出力電圧の高調波歪みを低減	C3 クラス環境では、THDU が 3.1% から 0.8% に低下します。
高い安全性	機器レベルの保護を提供し、漏れ電流を低減します。{0}	医療ITシステムアプリケーションでは漏れ電流を10µA以下に抑えることが可能
優れたコモンモード除去機能-	強力な騒音減衰能力	一部の K{0}} ファクター変圧器は、最大でコモンモード ノイズの減衰を達成できます。-120dB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. 挿入損失試験
これは、高周波干渉を減衰するシールドの能力を測定する直接的な方法です。{0}}テスト原理には、既知の振幅 (V1) の高周波信号を変圧器の入力に注入し、変圧器を通過した後の出力で信号振幅 (V2) を測定することが含まれます。挿入損失は次のように定義されます。20×log(V1/V2)デシベル (dB) で表されます。値が高いほど、干渉に対するシールドの抑制能力が強力であることを示します。たとえば、Trafomic トランスのコモンモード挿入損失は 1MHz で 60dB 以上です。-

2. 共通モードテスト-
コモンモード干渉とは、各導体とアース間で発生する干渉を指します。-コモンモードテストの目的は、コモンモードノイズを抑制する変圧器の能力を評価することです。-テスト中、通常、コモンモード信号（すべての入力ラインとグランドの間に同じ位相で印加される信号）が入力に印加され、出力でのコモンモード応答が測定されます。-。優れた静電シールド設計では、コモンモード ノイズが非常に低いレベルまで減衰されます。- ABB の K{10}} ファクター変圧器のドキュメントには、コモンモード ノイズの減衰が最大で次のように示されています。-120dB.

3. 共通-モード/横断-モード テスト
横モード干渉（差動モード干渉とも呼ばれます）- は、信号線とそのリターン パスの間に存在する干渉を指します。実際のテストでは、両方のタイプの干渉を抑制する変圧器の能力を包括的に評価することが必要になることがよくあります。たとえば、ネットワークトランスをテストする場合、ネットワークアナライザとバラントランスを組み合わせて、挿入損失（信号全体の減衰を反映）とコモンモード除去比（特にコモンモード信号の減衰を反映）を測定します。-

4. 力率試験における異常診断
興味深いことに、静電シールドの存在によりテスターが「混乱」することがあります。変圧器の力率試験中、シールドは低インピーダンスの接地経路を提供するため、高電圧から低電圧絶縁体（CHL）に流れるはずの電流が接地に分路されます。-その結果、UST (Unspecified Specimen Test) モードで測定される CHL 電流は非常に小さくなり、場合によっては力率の読み取り値が負になることもあります。これは実際には、電流測定ポイントの選択によって引き起こされるアーチファクトであり、真の物理現象ではありません。経験豊富な試験者がGST-G（ガード付き接地試験片試験）とUSTの結果を組み合わせて、変圧器の絶縁状態を総合的に判断します。

 

 

構造的には、接地シールド ブッシュは通常、変圧器のタンク カバーまたはタンク壁を貫通します。一端は変圧器内の静電シールド（銅シートや導電紙など）にしっかりと接続され、もう一端は接地グリッドに接続するために変圧器の外側に伸びています。一部の設計では、ブッシング自体にシールド機能が組み込まれている場合があります。-たとえば、ブッシングの壁内に接地された金属メッシュを埋め込んで、高電圧接続点（銅製バスバー接合部など）で発生する可能性のある電界集中や部分放電を抑制します。-。

 

アースシールドブッシュの機能

その中心的な役割は次のように要約できます。安全なリード-アウトそしてhigh-frequency blocking:

1. 静電シールドに安全な低インピーダンスの接地経路を提供する-

これがその主な機能です。高周波干渉電流を大地に伝導するには、静電シールドを効果的に接地する必要があります。-接地シールド ブッシュは、内部シールドを変圧器タンクを介して外部接地線に配線する、標準化された絶縁された信頼性の高い導体を提供し、接地経路の電気的連続性と機械的安定性を確保します。

2. 高周波妨害電流の迂回防止-

専用の接地シールド ブッシングがないと、静電シールドの接地線が変圧器の筐体やその他のコンポーネントを通過する必要がある場合があり、これにより余分なインダクタンスが導入されたり、アンテナ効果が発生したりして、高周波干渉の抑制が弱まる可能性があります。{0}}専用のブッシング設計により、高周波における接地経路の低インピーダンス特性が維持され、干渉電流が効率的に接地にバイパスされます。-

3. シールと絶縁

タンク-を貫通するコンポーネントとして、接地シールド ブッシュは変圧器のオイル シールを確保して漏れを防ぐ必要があります。一方、グランド破壊を避けるために、内部の静電シールドとグランド電位間の電圧に耐える十分な絶縁強度が必要です。

4. 部分放電の解消（シールド-一体型ブッシュの場合）

一部の高電圧用途では、ブッシングを通って変圧器に導かれる導体（銅バスバーなど）の表面が粗いと、先端放電が発生する可能性があり、ノイズが発生するだけでなく絶縁も劣化します。接地されたシールド層 (金属メッシュや金属チューブなど) をブッシング構造に統合することにより、不均一な電界をシールドすることができ、それによって放電が排除され、機器の安全性が確保されます。