雷サージシミュレータの技術的特徴と応用研究

抽象:
その 雷サージシミュレータ は、サージ干渉に対する機器の耐性を評価するためのEMC試験分野における重要な機器であり、その性能はサージ耐性試験の精度と信頼性を直接決定します。 LISUN SG61000-5 本論文では、雷サージシミュレータを研究対象とし、そのモジュール設計、広範囲の電圧・電流出力能力、標準波形への適応性、および統合された試験機能について詳細に分析する。また、様々な試験要件に対応し、操作手順を簡素化し、試験精度を確保する上での装置の技術的利点を詳述し、電子機器、電気機器、通信機器のサージ耐性試験におけるその応用価値を探り、関連分野におけるEMC試験の参考情報を提供する。

図：サージジェネレータ

はじめに

電力系統や電子機器・電気機器の運転中、自然雷による誘導や大容量の誘導性・容量性負荷のスイッチングによって、高エネルギーの過渡サージ干渉が発生することがあります。このような干渉は、機器の回路破壊、機能不全、さらには永久的な損傷を引き起こしやすく、機器の安定性や耐用年数に深刻な影響を与えます。サージ干渉をシミュレートするための専用試験装置である雷サージシミュレータは、EMC規格に準拠した標準化されたサージ波形を生成し、機器のサージ耐性を体系的に評価できるため、製品開発、品質認証、工場検査において重要なツールとなります。

従来の雷サージシミュレーターには、仕様が単一であること、テスト機能が分散していること、多数の外部補助機器が必要であることなどの問題があり、さまざまな業界や機器の多様なテスト要件への対応が困難です。また、複雑な操作プロセスはテストエラーの可能性を高めます。 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレーター、開発元： LISUN 業界の課題に対応するため、モジュール設計を採用し、電圧および電流出力仕様の柔軟な対応を実現しています。標準波形出力とリアルタイム波形モニタリングを統合することで、サージ耐性試験の効率と精度を大幅に向上させています。GB/T 17626.5やIEC 61000-4-5などの国際規格および国内規格に完全準拠しており、電子機器、電気機器、通信機器、新エネルギーなどの分野におけるサージ耐性試験に幅広く使用されており、EMC試験分野における高品質なソリューションとなっています。

2. コア設計機能 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレーター

2.1 フルレンジテスト要件に対応するモジュール設計

デザインの核となるハイライトは LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータの特長はモジュール式アーキテクチャです。異なる機能モジュールの組み合わせと構成により、電圧と電流出力仕様の全範囲をカバーし、低電圧・小電流から高電圧・大電流まで、多様なサージ試験要件に対応します。基本モデルは、0～4.8kV/0～2.4kAから0～6kV/0～3kAの出力範囲をカバーします。高電圧モデルには、 SG61000-5H-SP, SG61000-5H15-SP (NAIST) と SG61000-5H20-SP それぞれ0～10kV/0～5kA、0～15kV/0～7.5kA、0～20kV/0～10kAの高精度出力を実現できます。カスタマイズ可能な単相30kVおよび三相20kVモデルでは、出力電圧が0～30kVまで、電流マッチングが0～15kAまで向上し、高電圧・高出力機器のサージ試験に最適です。

モジュール設計は、電圧および電流出力モジュールの柔軟な構成だけでなく、結合・分離ネットワーク（CDN）や絶縁トランスなどの補助モジュールの標準化された構成にも反映されています。この機器には、AC240V/16A単相CDNと4線式対称CDNが内蔵されており、オプションで外部電源ラインもサポートしています。 CDN61000-5P 通信回線 CDN61000-5C被試験機器（EUT）の種類や入力仕様に応じて柔軟に組み合わせることができ、電力線や通信線などのさまざまなインターフェースのサージ結合試験を実現し、「1台の機器で全シナリオの試験に対応」を真に実現します。

2.2 正確なEMC試験準拠のためのマルチスタンダード波形出力

サージ波形の標準化は、雷サージシミュレーターの中核となる技術指標である。 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータは、国際規格で規定されたサージ波形出力を完全にサポートしており、試験要件に応じて開放電圧波形と短絡電流波形を柔軟に切り替えることができ、さまざまな機器のサージ耐性試験要件に正確に対応します。

主流モデルは、1.2/50μs±20%の開放電圧波形と8/20μs±20%の短絡電流波形を安定して出力できます。この組み合わせ波形は、電力線およびデータ線のサージ試験の標準波形であり、自然雷によって引き起こされる過渡サージ特性を正確にシミュレートできます。専用モデル SG61000-5Cは通信機器の試験に適しており、10/700μs±20%の開放電圧波形と5/320μs±20%の短絡電流波形を出力し、通信回線のサージ干渉試験規格に完全に適合しています。すべての波形パラメータの偏差は±20%以内に制御されており、一般的な業界要件をはるかに上回り、試験データの精度と信頼性を保証します。

一方、本装置はサージ極性の自由切り替えに対応しており、正極性、負極性、および全自動極性のテストが可能です。位相シフト調整は0°～360°の非同期および同期テストに対応し、異なる電圧位相における機器へのサージ干渉の影響をシミュレートし、機器のサージ耐性を総合的に評価します。サージ回数は1回から9999回まで自由に設定でき、連続サージ衝撃テストの要件を満たし、実際の動作中に機器が複数のサージ干渉に遭遇するシナリオを正確にシミュレートします。

2.3 統合テスト機能によりテスト操作が大幅に簡素化されます

従来の雷サージシミュレーターでは波形監視のために外部オシロスコープ、減衰器、その他の機器が必要となるという問題を解決するために、 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータは、統合機能設計を採用しています。新たに電圧・電流減衰プローブと電子オシロスコープを内蔵し、外部機器を追加することなくサージ波形のリアルタイム監視と正確な表示を実現することで、試験操作プロセスを大幅に簡素化しました。

本装置は、高精細LCDタッチスクリーンとAndroidオペレーティングシステムを内蔵しています。テスターは、タッチスクリーンを通して、電圧、電流、波形、サージ回数、極性、位相シフトなどのすべてのパラメータを直接設定できます。テスト中は、出力サージ波形曲線がリアルタイムで表示され、波形の立ち上がりエッジ、持続時間、ピーク値などの主要パラメータを直感的に把握し、波形のずれをタイムリーに検出して調整できます。内蔵の電圧および電流減衰プローブは、高電圧および大電流サージ信号を正確に減衰させ、オシロスコープによる安定した正確な信号収集を保証し、信号過負荷による機器の損傷やデータエラーを回避します。統合設計により、テスト機器の接続リンクと不適切な配線接続によるテストエラーが削減されるだけでなく、実験室スペースを節約し、テストの利便性と効率性が向上します。

2.4 高安全性設計により試験操作の安全性を確保

雷サージシミュレーターの試験プロセスは高電圧と大電流を伴うため、装置の安全設計は特に重要である。 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータは、完全な安全保護システムを備え、さまざまな安全支援機器の構成をサポートし、基本的に試験者と試験機器の安全性を確保します。機器自体には、高電圧警告、過電流保護、過電圧保護などの機能があります。出力パラメータが設定範囲を超えると、機器は自動的に出力を遮断し、過負荷サージ信号による試験機器の損傷を防ぎます。また、以下の機器と併用することをお勧めします。 LISUN 専用サージ試験保護装置PD-E01は、試験対象機器を効果的に絶縁し、高電圧サージの逆影響を防ぎます。700×440×392mmの試験対象機器に対応し、異なるサイズの機器の試験保護ニーズに合わせて特別な仕様をカスタマイズすることも可能です。さらに、オプションでSG-DESKサージ試験台とEUT絶縁トランスを装備することで、試験プロセスの安全性と標準化をさらに向上させることができます。

3. コア技術パラメータ表 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレーター

4. 産業応用 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレーター

4.1 電子・電気産業

家庭用電化製品、民生用電子機器、小型産業用電気機器の電源線と制御線は、雷サージ干渉を受けやすく、内部回路の損傷や機能不全につながる可能性があります。基本モデル SG61000-5SBと SG61000-5 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータは、0～6kV/0～3kAのサージ出力を実現し、低電圧電源環境におけるサージ干渉を正確にシミュレートします。冷蔵庫、エアコン、洗濯機、ルーターなどの機器のサージ耐性を評価し、実際の使用時にサージ干渉が発生した場合でも安定した動作を確保し、家電製品のEMC認証要件を満たします。

4.2 通信機器産業

通信基地局、スイッチ、光ファイバー送受信機などの通信機器の通信回線は、落雷によるサージの影響を受けやすく、データ伝送の中断や機器の損傷につながる可能性があります。専用モデル SG61000-5Cは、通信回線のサージ試験規格に完全に準拠した、10/700μsの開放電圧と5/320μsの短絡電流という通信専用のサージ波形を出力できます。RJ45、光ファイバーインターフェース、その他の通信機器インターフェースのサージ結合試験を実施し、機器の通信回線の耐性を評価して、通信ネットワークの安定性と継続性を確保できます。

4.3 新エネルギー・電力機器産業

太陽光発電インバータ、充電ステーション、高電圧および低電圧配電盤などの新しいエネルギーおよび電力機器は、屋外または産業環境で長期間稼働し、雷サージに遭遇する可能性が高い。高電圧および高出力機器であるため、サージ耐性に対する要求がより厳しくなる。 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータは、0～30kV/0～15kAのサージ出力を実現し、強い雷によって引き起こされる高エネルギーサージ干渉をシミュレートします。これにより、新エネルギーおよび電力機器の回路保護能力を総合的に評価し、サージ干渉による機器の停止、火災、その他の安全事故を回避できます。

4.4 産業制御産業

PLC、周波数変換器、サーボモーターなどの産業用制御機器は産業生産の中核であり、それらのサージ耐性が生産ラインの安定稼働を直接左右する。 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータは、0°から360°までの位相シフトによる同期/非同期試験をサポートし、異なる電圧位相における産業用制御機器へのサージ干渉の影響をシミュレートします。オプションの外部結合/分離ネットワークを使用することで、機器の電源線、制御線、通信線に対する包括的なサージ試験を実施でき、複雑な産業電磁環境下における産業用制御機器のトラブルフリーな動作を保証し、生産ラインの信頼性を向上させます。

5. 雷サージシミュレーターの応用価値と産業発展動向

新世代のモジュール式雷サージシミュレーターとして、そのコアアプリケーション価値は LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータは、試験要件を包括的にカバーし、試験効率を大幅に向上させます。モジュール設計により、従来の機器の単一仕様という制約を打破します。異なるモジュールを組み合わせることで、低電圧から高電圧まで、従来型機器からカスタマイズ機器まで、あらゆるサージ試験要件に対応でき、企業の機器調達コストを削減します。統合された波形監視機能により、外部機器の複雑な操作が不要になり、試験準備時間と操作ミスを削減し、試験効率を向上させます。正確な標準波形出力と完全な安全保護設計により、試験データの精度と試験プロセスの安全性を確保し、製品開発、改良、品質認証のための科学的かつ権威ある試験基盤を提供します。

電子機器および電気機器の小型化、インテリジェント化、高出力化が進み、EMC規格も継続的にアップグレードされる中、雷サージシミュレータの開発はモジュール化、インテリジェント化、統合化の傾向を示しています。今後、雷サージシミュレータはモジュール構造をさらに最適化し、より多くの機能モジュールの標準化と汎用化を実現し、機器の適応性を向上させます。インテリジェント化の面では、IoTとビッグデータ技術を統合し、試験データの遠隔収集、分析、管理を実現することで、インテリジェントな試験プラットフォームを構築します。統合化の面では、サージ試験、静電放電試験、電気的高速過渡バースト試験など、複数のEMC試験機能をさらに統合し、「多機能な一台の機器」を実現することで、ユーザーにより包括的なEMC試験ソリューションを提供します。

6. 結論

高精度、インテリジェント、多目的モジュール式試験装置として、 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータ モジュール設計により、0～30kVの電圧と0～15kAの電流のフルレンジ出力を実現します。1.2/50μsや10/700μsなどの標準開放電圧波形、および8/20μsや5/320μsなどの短絡電流波形を完全にサポートします。内蔵の電圧・電流減衰プローブと電子オシロスコープ、LCDタッチスクリーン操作を組み合わせることで、統合的かつインテリジェントなサージ試験を実現し、試験操作プロセスを大幅に簡素化するとともに、試験波形パラメータの精度と標準化を保証します。完全な安全保護システムと多様なサポート機器を備え、試験の安全性を確保しながら、試験の標準化と利便性をさらに向上させます。

GB/T 17626.5やIEC 61000-4-5などの国際規格および国内規格に準拠したプロ仕様の雷サージシミュレーターとして、 LISUN SG61000-5 電子、電気、通信、新エネルギー、産業制御などの産業のサージ耐性試験ニーズを満たすだけでなく、科学的な試験データを通じて製品開発、改良、品質認証に重要なサポートを提供します。ますます厳しくなるEMC要件を背景に、 LISUN SG61000-5 雷サージシミュレータは、その先進的な設計コンセプト、優れた技術性能、幅広い応用シナリオにより、EMC試験分野において重要な装置となっており、製品のサージ耐性の向上とEMC試験産業の発展を促進する上で重要な実用的意義を持っている。