CN101833053B - 一种线路阻抗稳定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电源阻抗稳定仪器，该线路阻抗稳定装置由空心电感、电源输入滤波电路、噪声取样电路、散热风机四部分组成。其中，空心电感由高温线缆在圆筒骨架上进行双层绕制实现，电源输入滤波电路由电容单元和电阻单元串联实现，噪声取样电路由非标耦合电容C9和分压电阻单元串联实现，散热风机为小型交流离心风机。本发明工作电流大、承受电压高、阻抗稳定可靠，满足电磁兼容标准的传导测项需求。
Description
技术领域
本实用新型属于电磁测量装置领域，尤其涉及一种电源阻抗稳定仪器。
背景技术
随着电子技术迅猛发展，电磁环境日趋复杂，为确保设备安全、稳定、可靠的工作，了解电子设备的电磁性能十分重要，为此国家制定标准，强制对产品进行电磁兼容测试。在传导测试项中，待测电子设备通电后，由于电网受季节、用户负载变动以及电网线路切换等因素影响，电网线路阻抗因时因地而异，因此电网的输出阻抗也不断地变化，这种变化对电磁兼容的传导测量影响很大。这样，测量值就不具备普遍性。公开号为CN101404453A的中国专利公开了一种抗干扰开关稳压电源，可提高电源抗干扰度,并可快速验证电源的电磁兼容性。
为了进行稳定且具有再现性的干扰噪声测量，客观的考核待测设备的干扰，在其工作频率范围内需要电网能提供一个规定的并且稳定的输出阻抗（一般为50Ω），以便统一传导测量条件；在电源线中插入线路阻抗稳定装置，参见图1，可将电源线阻抗保持稳定，复现测量结果。
由于实际工作环境不同，需要的电压、电流不同，线路阻抗稳定装置需要根据实际工作环境进行设计，现有的线路阻抗稳定装置结构小巧的通过电流能力弱（只有30A）；通过电流能力强（100A）的体积庞大，设备笨重，发热量大，可靠性差，故障率高，设备便携性差，且接线繁琐，互联不可靠，使用不便。
发明内容
为了解决现有线路阻抗稳定装置体积小巧但电流能力弱，电流量大的体积笨重、发热量大、可靠性差、故障率高的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种工作电流大、体积小、使用便捷的线路阻抗稳定装置。
本实用新型的技术解决方案：
一种线路阻抗稳定装置，包括箱体以及设置在箱体中的空心电感L1、电源输入滤波电路、噪声取样电路以及EMI测量接口，其特殊之处在于：所述空心电感通过支架固定在箱体底板上，空心电感的前端头通过接线鼻子与箱体前面板上的前接头座连接，空心电感的后端头通过接线鼻子与箱体后面板上的后接头座连接，所述前接头座为电源输入接口，所述后接头座为电源输出接口，所述电源输入滤波电路的一端与空心电感的前端头连接，其另一端接地，所述噪声取样电路的一端与空心电感的后端头连接，其另一端接地；所述EMI测量接口为设置在后面板的N型连接器，其接在耦合电容C9和分压电阻单元之间。
上述电源输入滤波电路包括依次串联的电容单元和电阻单元；所述电容单元由四个容值分别为4uF的电容（C1～C4）并联而成的第一电容组以及四个容值分别为4uF的电容（C5～C8）并联而成的第二电容组串联组成，所述电阻单元由四个阻值分别为20Ω的电阻（R1～R4）并联组成；所述噪声取样电路包括依次串联的耦合电容C9以及分压电阻单元，所述分压电阻单元由三个阻值分别为3.3kΩ的分压电阻（R5～57）并联组成；所述耦合电容的容值为0.25uF。
上述电源输入滤波电路的所有电容（C1～C8）和电阻（R1～R4）均安装在箱体底板上，安装位置在空心电感的正下方。
上述电源输入滤波电路的一端通过导线与空心电感的一端连接；所述噪声取样电路的一端通过金属连接片与空心电感的另一端连接。
上述空心电感由高温线缆在圆筒骨架上进行同绕制方向双层往返绕制，上、下两层线圈间用8根均匀分布的玻璃纤维棒隔开。
上述线路阻抗稳定装置还包括设置在箱体外侧的散热风机；所述箱体上设置有热风排出孔。
上述散热风机为交流离心风机。
上述前接头座和后接头座为DKJ-35快速接头。
本实用新型所具有的有益效果：
1、本实用新型工作电流大、体积小、使用便捷；
2、本实用新型结构紧凑，外形美观；电源输入滤波电路可靠安装在箱体底板上，使电源输入滤波电路不再占用额外空间，确保整机结构紧凑、重量轻、体积小、外形美观。
3、本实用新型采用型号为DKJ-35的快速接头，接线快捷，互联可靠，使用方便安全。
4、本实用新型散热可靠；本实用性型的风机为专用于电子设备的强迫通风的小型交流离心风机，风机结构紧凑、效率高、风量大、风压高、噪声小。
5、性能稳定；电源输入滤波电路可靠安装在箱体底板上，大大提高了线路阻抗稳定装置抗振动、冲击能力，使产品性能稳定。
6、本实用新型可满足电磁兼容的传导测量的需求：本实用新型的电源输入滤波电路通过电容并联，提高线路阻抗稳定装置旁路瞬态大电流（电网干扰信号）的能力；通过将第一电容组（C1～C4）与第二电容组（C5～C8）串联，提高线路阻抗稳定装置承受瞬态高电压（电网干扰信号）的能力；通过将电阻R1～R4并联，提高线路阻抗稳定装置承受瞬态高功率（电网干扰信号）的能力。
7、连接片相对于普通导线可为噪声取样电路的高频噪声信号提供低阻抗输出通路。
8、本发明采用空心电感，可在满足电感参数的同时，有效控制电感线圈间的分布电容，另外空心电感采用双层绕制，结构紧凑，可减小占用箱体的空间。
附图说明
图1为本实用新型线路阻抗稳定装置的电路原理图；
图2为本实用新型线路阻抗稳定装置的电路连接图；
图3为本实用新型线路阻抗稳定装置的装配示意图；
图4为本实用新型空心电感的结构图；
图5为本实用新型的输入滤波电路连接图；
图6为本实用新型的连接片结构示意图；
图7为本实用新型线路阻抗稳定装置的排风孔图；
图8为本实用新型线路阻抗稳定装置的前面板图；
图9为本实用新型线路阻抗稳定装置的后面板图；
附图标记：1-箱体，2-支架，3-接线鼻子，L1-空心电感，4-EMI测量接口，5-前接头座，6-后接头座，C1～C8-电容，C9-耦合电容，R1～R4-电阻，R5～R7-分压电阻，7-玻璃纤维棒，8-骨架，9-散热风机，10连接片，11-箱体底板，12-热风排出孔。
具体实施方式
如图2、图3所示为线路阻抗稳定装置的示意图，它包括箱体以及设置在箱体中空心电感L1、箱体外侧的散热风机、电源输入滤波电路以及噪声取样电路，空心电感通过支架固定在箱体底板上，空心电感的两个端头通过接线鼻子分别与前后面板上的前快速接头座以及后快速接头座连接，电源输入滤波电路通过导线与空心电感的一端连接，噪声取样电路通过连接片与空心电感的另一端连接。
如图4所示，空心电感由高温线缆在圆筒骨架上绕制而成。高温线缆为硅橡胶编织线，圆筒骨架由环氧玻璃布管制成，高温线缆在空心骨架上分上、下两层缠绕，上、下两层间用8根均匀分布的玻璃纤维棒隔开。线圈之间排列紧凑，不留缝隙，用胶粘接高温线缆，使整个线圈牢靠固定在空心骨架上。空心电感的两个线缆出线端用接线鼻子进行压接，线缆线端与接线鼻子结合部分用热缩套管进行包裹。空心电感通过支架安装在箱体底板上。
50uH空心电感为50Hz市电提供通路，空心电感对市电频率呈现低阻抗，因此市电可畅行无阻的为待测设备提供电能，同时对待测设备和电网上的高频电磁骚扰进行相互隔离。即利用电感在高频下的高阻抗，阻止由待测设备产生的高频骚扰信号进入电网，同时阻止电网上的高频骚扰信号进入待测设备。
如图3所示为本实用新型的装配示意图，电源输入滤波电路通过导线与空心电感的一端连接，噪声取样电路通过连接片与空心电感的另一端连接。
电源输入滤波电路在箱体底板上安装，使电源输入滤波电路不再占用额外空间，确保整机结构紧凑，外形美观。电源输入滤波电路的电阻通过螺钉与箱体底板固定，电容通过焊接在绕线柱上的方式实现固定，绕线柱通过螺钉与箱体底板固定，电源输入滤波电路一端与空心电感的一端焊接，另一端通过螺钉与箱体后面板连接。由于采用螺钉固定方式，整个电源输入滤波电路可靠装配在箱体上，大大提高了线路阻抗稳定装置抗振动、冲击能力，使产品性能稳定。
电源输入滤波电路用来为电网上的干扰信号提供低阻抗通路，使电网上的干扰信号经过此滤波电路泄放到地，从而不能进入待测设备。电源输入滤波电路包括依次串联的由四个电容（C1～C4）并联组成的第一电容组、由四个电容（C5～C8）并联组成的第二电容组以及由四个电阻（R1～R4）并联组成的电阻组。
噪声取样电路转接由待测设备产生的高频骚扰信号至EMI测量接收机。噪声取样电路由耦合电容C9与分压电阻单元串联实现。分压电阻单元由R5～R7三个电阻并联实现，电阻为通用插装电阻。噪声取样电路一端通过紫铜连接片与电源输出接头进行连接，另一端通过螺钉与N型连接器外导体用焊片进行连接。耦合电容C9与分压电阻单元的连接点为取样噪声信号输出点，从该点引出取样噪声信号输出线，取样噪声信号输出线与N型连接器内导体焊接。N型连接器外导体通过法兰盘用螺钉固定在箱体面板上。紫铜连接片外形如图6所示，连接片为对称结构，紫铜厚度为1mm，以保证高频电气性能。
通过电容并联，提高线路阻抗稳定装置旁路瞬态大电流（电网干扰信号）的能力；通过将第一电容组（C1～C4）与第二电容组（C5～C8）串联，提高线路阻抗稳定装置承受瞬态高电压（电网干扰信号）的能力；通过将电阻R1～R4并联，提高线路阻抗稳定装置承受瞬态高功率（电网干扰信号）的能力。电容需要高频损耗小，内部温升低，电容量稳定性好，绝缘电阻高，体积小，重量轻，适用于直流、脉动、高频较大电流场合；电阻需要具有良好的热导性和极高的绝缘电阻，适合有一定功率要求且安装空间有限的场合。通过上述设计，使产品具有较高裕度，适于在各种复杂电网环境下稳定可靠工作。
散热风机采用鼓风方式对线路阻抗稳定装置内部进行风冷散热，确保在大电流条件下正常工作。
采用风冷方式对内部电路进行散热。线路阻抗稳定装置设计通过电流能力为100A，当线路阻抗稳定装置在使用中通过电流小于50A时，采用自然冷却方式即可满足散热要求。当线路阻抗稳定装置在使用中通过电流大于50A时，必须开启风机，进行鼓风散热，风机安装在前面板，凉风从前面板进入箱体，热气从箱体两侧排出。
如图7所示，热风排出孔12在箱体上方。风机结构紧凑、重量轻、体积小、效率高、风量大、风压高、噪声小，风机为专用于电子设备的强迫通风的小型交流离心风机。
如图8、图9所示，线路阻抗稳定装置与EMI接收机、待测设备、地线和电源线需要进行物理连接，所有接口均设计在前面板和后面板。
前面板“电源线”用于从电网引入市电，经线路阻抗稳定装置后，由后面板“测试采样”输出，给待测设备供电；前面板“220VAC”用于给风机供电，通过220A、10A的标准三芯电源线与该接口连接，可使风机工作起来；前面板“风机”为冷风进风口，离心风机出风口与该接口无缝连接。前、后面板“地”用于接地。后面板上的“EMI测量”与EMI接收机连接，进行待测设备干扰测试。整个线路阻抗稳定装置放在标准接地板上面，通过线路阻抗稳定装置的底板与标准接地板进行面接触，实现线路阻抗稳定装置大面积可靠接地。
前面板的电源输入接口是一个黑色的焊接电缆耦合装置-快速接头，能将外径为
电缆与线路阻抗稳定装置快速连接，接线方便、安全，该焊接电缆耦合装置-快速接头符合GB15579.12-1998标准。后面板“测试采样”是一个红色的焊接电缆耦合装置-快速接头，通过快速接头接线大大方便了产品使用，提高了产品性能。后面板上的“EMI测量”接口是N型连接器，前、后面板“地”是接线柱。
本线路阻抗稳定装置经实验验证，达到以下技术指标：
频率范围：10kHz～30MHz
适用标准：GJB152A-97
测量线路的相数：单相
线路阻抗：50Ω±20%
测量端子：50Ω（N型）
最大工作电压：800VDC，660VAC/50Hz
最大工作电流：100A
外形尺寸：430mm×260mm×230mm相对湿度：20％～75％25℃；
工作环境温度：0℃～+50℃；
适用电磁兼容测试标准为GJB152A-97。
Claims (8)
1.一种线路阻抗稳定装置，包括箱体以及设置在箱体中的空心电感(L1)、电源输入滤波电路、噪声取样电路以及EMI测量接口，其特征在于：所述空心电感通过支架固定在箱体底板上，空心电感的前端头通过接线鼻子与箱体前面板上的前接头座连接，空心电感的后端头通过接线鼻子与箱体后面板上的后接头座连接，所述前接头座为电源输入接口，所述后接头座为电源输出接口，所述电源输入滤波电路的一端与空心电感的前端头连接，其另一端接地，所述噪声取样电路的一端与空心电感的后端头连接，其另一端接地；所述EMI测量接口为设置在后面板的N型连接器，其接在耦合电容(C9)和分压电阻单元之间，所述耦合电容(C9)的另一端与空心电感的后端头连接，所述分压电阻单元的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的线路阻抗稳定装置，其特征在于：所述电源输入滤波电路包括依次串联的电容单元和电阻单元；所述电容单元由四个容值分别为4uF的电容（C1～C4）并联而成的第一电容组以及四个容值分别为4uF的电容（C5～C8）并联而成的第二电容组串联组成，所述电阻单元由四个阻值分别为20Ω的电阻（R1～R4）并联组成；所述噪声取样电路包括依次串联的耦合电容C9以及分压电阻单元，所述分压电阻单元由三个阻值分别为3.3kΩ的分压电阻（R5～57）并联组成；所述耦合电容的容值为0.25uF。
3.根据权利要求2所述的线路阻抗稳定装置，其特征在于：所述电源输入滤波电路的所有电容（C1～C8）和电阻（R1～R4）均安装在箱体底板上，安装位置在空心电感的正下方。
4.根据权利要求3所述的线路阻抗稳定装置，其特征在于：所述电源输入滤波电路的一端通过导线与空心电感的一端连接；所述噪声取样电路的一端通过金属连接片与空心电感的另一端连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的线路阻抗稳定装置，其特征在于：所述空心电感由高温线缆在圆筒骨架上进行同绕制方向双层往返绕制，上、下两层线圈间用8根均匀分布的玻璃纤维棒隔开。
6.根据权利要求5所述的线路阻抗稳定装置，其特征在于：所述线路阻抗稳定装置还包括设置在箱体外侧的散热风机；所述箱体上设置有热风排出孔。
7.根据权利要求6所述的线路阻抗稳定装置，其特征在于：所述散热风机为交流离心风机。
8.根据权利要求5所述的线路阻抗稳定装置，其特征在于：所述前接头座和后接头座为DKJ-35快速接头。
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| TWI479159B (zh) * | 2013-08-13 | 2015-04-01 | Nat Univ Tsing Hua | 電壓穩定度即時估測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101833053A (zh) | 2010-09-15 |
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