Πειραματική μελέτη της επίδρασης φερριτών στην κυματομορφή ρεύματος ηλεκτροστατικής εκφόρτισης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική ασχολείται με την μελέτη των παραμέτρων επίδρασης των αποσβεννυμένων ταλαντώσεων της κυματομορφής του ρεύματος ηλεκτροστατικής εκφόρτισης (electrostatic discharge, ESD) και κυρίως με την επίδραση της εφαρμογής πυρήνων φερρίτη επί του καλωδίου επιστροφής ρεύματος. Η πειραματική αυτή μελέτη διεξήχθη στο χώρο του Εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων και Ηλεκτρικών Μετρήσεων με την χρήση εικοσιτεσσάρων (24) διαφορετικών φερριτών κατασκευασμένων από τέσσερα (4) διαφορετικά υλικά. Αρχικά, παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας, και οι τρόποι με τους οποίους επηρεάζεται ο ηλεκτροτεχνικός εξοπλισμός. Γίνεται ειδική αναφορά στην ηλεκτροστατική εκφόρτιση, η οποία ως φυσικό φαινόμενο υπάγεται στην ηλεκτρομαγνητική ατρωσία, στους μηχανισμούς φόρτισης και τις συνέπειες των ηλεκτροστατικών εκφορτίσεων. Έπειτα, αναλύονται τα χαρακτηριστικά των διαφόρων κατηγοριών φερρίτη, οι μαγνητικές και ηλεκτρικές τους ιδιότητες και ο μηχανισμός λειτουργίας τους ως καταστολείς ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών και παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των φερριτών που χρησιμοποιήθηκαν κατά το πείραμα. Αναφέρονται το Πρότυπο IEC 61000-4-2, το οποίο ασχολείται αποκλειστικά με την τυποποίηση των δοκιμών ηλεκτροστατικής εκφόρτισης σε εξοπλισμό, η ιδανική κυματομορφή του ρεύματος ηλεκτροστατικής εκφόρτισης όπως προσδιορίζεται εντός αυτού και οι απαιτήσεις που θέτει ως προς τέσσερις παραμέτρους για την κυματομορφή ρεύματος των γεννητριών ηλεκτροστατικής εκφόρτισης. Επισημαίνεται το φαινόμενο των αποσβεννυμένων ταλαντώσεων (ringing) το οποίο επηρεάζει τις κυματομορφές ρεύματος των γεννητριών καθώς και η προσπάθεια που γίνεται μέσω της νέας, υπό αναθεώρηση, έκδοσης του Προτύπου για την ρύθμιση του, με την αντικατάσταση μιας εκ των παραμέτρων. Παρατίθενται διάφορες μελέτες ερευνητών που έχουν αναδείξει πειραματικά κάποια από τα χαρακτηριστικά του φαινομένου και την επίδραση διαφόρων παραμέτρων. Ο χρησιμοποιούμενος εξοπλισμός του εργαστηρίου περιγράφεται μαζί με την πειραματική διάταξη και τη μέθοδο συλλογής δεδομένων. Το πείραμα αναλύεται σε έξι στάδια, με το κάθε ένα να εξετάζει διαφορετική λογική αντιμετώπισης του φαινομένου. Τα αποτελέσματα του παρουσιάζονται αρχικά σε πίνακες και στην συνέχεια αναλύονται υπό την μορφή διαγραμμάτων, στα οποία οι διάφορες κυματομορφές ρεύματος που προέκυψαν κατά το πείραμα, συγκρίνονται και ελέγχονται ως προς τη συμμόρφωση τους με τις απαιτήσεις τόσο της νέας, υπό αναθεώρηση, έκδοσης του Προτύπου, όσο και της ισχύουσας έκδοσης. Τέλος παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από το πείραμα.