Μελέτη της επίδρασης φερριτών στην κυματομορφή ρεύματος ηλεκτροστατικής εκφόρτισης με χρήση μοντέλων προσομοίωσης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την μελέτη της επίδρασης στο ρεύμα εκφόρτισης γεννήτριας ηλεκτροστατικών εκφορτίσεων (electrostatic discharges, ESD) που έχει η εισαγωγή φερρίτη στο καλώδιο επιστροφή του ρεύματος. Η μελέτη αυτή πραγματοποιείται με προσομοίωση υπό διάφορες συνθήκες στο πρόγραμμα CST Studio Suite και μοντελοποίηση δύο τύπων γεννητριών ηλεκτροστατικών εκφορτίσεων και τεσσάρων φερριτών διαφορετικού υλικού. Πιο αναλυτικά, παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας, της ηλεκτροστρατικής εκφόρτισης και χρήσιμοι ορισμοί σχετικά με αυτές τις έννοιες και ο τρόπος με τον οποίο επηρεάζονται μέρη του εξοπλισμού από τις ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές. Στη συνέχεια, αναλύονται τα χαρακτηριστικά, οι μαγνητικές και ηλεκτρικές ιδιότητες των φερριτών και παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των φερριτών που χρησιμοποιήθηκαν στις προσομοιώσεις. Στη συνέχεια, αναφέρεται το φαινόμενο ringing (αποσβενυμένες ταλαντώσεις), το οποίο επηρεάζει τις κυματομορφές ρεύματος γεννητριών ηλεκτροστατικών εκφορτίσεων, καθώς και η ανάγκη για τον περιορισμό του φαινομένου αυτού, ώστε οι γεννήτριες να συμμορφώνται με τις απαιτήσεις της νέας, προτεινόμενης έκδοσης του Προτύπου IEC 61000-4-2. Επιπλέον, παρατίθονται έρευνες και μελέτες, οι οποίες έχουν αναδείξει πειραματικά την επίδραση της εισαγωγής φερρίτη στο ρεύμα εκφόρτισης γεννήτριας ηλεκτροστατικών εκφορτίσεων. Έπειτα, περιγράφονται τα δύο μοντέλα γεννήτριας ηλεκτροστατικών εκφορτίσεων και παρουσιάζονται αναλυτικά τα βήματα προσομοίωσης. Κατόπιν, τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων αναλύονται με απεικόνιση τους με τη μορφή κατάλληλων γραφημάτων, τα οποία προέκυψαν με τη χρήση του κατάλληλου προγράμματος MATLAB, πινάκων και με προσθήκη των απαραίτητων σχολίων. Έτσι, συγκρίνονται οι κυματομορφές ρεύματος εκφόρτισης, καθώς και το φασματικό τους περιεχόμενο, οι οποίες προέκυψαν με την εισαγωγή των φερριτών σε σχέση με την κυματομορφή χωρίς παρουσία φερρίτη και ελέγχονται αν συμμορφώνται με τις απαιτήσεις του Προτύπου. Τέλος, παρατίθενται και οι πειραματικές μετρήσεις και κυματομορφές για τον συσχετισμό τους με τα μοντέλα προσομοίωσης.