Συμβολή στη μελέτη γεννητριών ηλεκτροστατικής εκφόρτισης

Abstract

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται τεχνικές προκλήσεις, που σχετίζονται με τις δοκιμές ατρωσίας σε ηλεκτροστατικές εκφορτίσεις, στο πλαίσιο εφαρμογής του Προτύπου IEC 61000-4-2, με ιδιαίτερη έμφαση στις συνέπειες της πρόσφατης (2025) αναθεώρησής του και στην επίδραση του ανθρώπινου παράγοντα. Κεντρικό άξονα της εργασίας αποτελεί η διερεύνηση της νέας απαίτησης για έλεγχο του δεύτερου σκέλους της κυματομορφής εκφόρτισης μέσω της παραμέτρου IP2, όπως εισάγεται στην τρίτη έκδοση του Προτύπου. Η αλλαγή αυτή ενδέχεται να καταστήσει μη συμμορφούμενες πολλές υφιστάμενες γεννήτριες, δημιουργώντας τεχνικές και οικονομικές προκλήσεις για τα διαπιστευμένα εργαστήρια. Ως απάντηση, προτείνεται μια πρακτικά εφαρμόσιμη και τεκμηριωμένη λύση, βασισμένη στη χρήση φερριτών αρπάγης στο καλώδιο γείωσης, η οποία τροποποιεί το σχήμα της κυματομορφής χωρίς επεμβάσεις στον σχεδιασμό της γεννήτριας. Η διατριβή εισφέρει για πρώτη φορά εκτενή πειραματική αξιολόγηση της επίδρασης του ανθρώπινου χειριστή στην κυματομορφή ρεύματος, αναλύοντας τις αποκλίσεις σε κρίσιμες παραμέτρους (όπως τις παραμέτρους IP2, I30, I60) και τη φασματική αλλοίωση που προκαλείται κυρίως μετά την πρώτη αιχμή. Παράλληλα, αναλύεται η δυνατότητα προσομοίωσης της ανθρώπινης επίδρασης με χρήση φερριτών αρπάγης, υπό διάφορες διατάξεις καλωδίου γείωσης. Εξετάζονται παραλλαγές στη θέση και τον τύπο φερρίτη, καθώς και η ευστάθεια της προτεινόμενης μεθοδολογίας μέσω Monte Carlo ανάλυσης ευαισθησίας. Το επόμενο σκέλος της διατριβής εστιάζει στη βελτίωση της αναπαραγωγιμότητας μεταξύ αυτοματοποιημένων και τυπικών δοκιμών ηλεκτροστατικής εκφόρτισης, μέσω αξιολόγησης μεταλλικών ρομποτικών βραχιόνων. Αναλύεται η επίδραση της γείωσης, της αντίστασης σύνδεσης και της ενσωμάτωσης φερρίτη αρπάγης στην κυματομορφή, ώστε να επιτευχθεί προσομοίωση της ανθρώπινης παρουσίας και σύγκλιση αποτελεσμάτων. Τεκμηριώνεται ότι με κατάλληλη ρύθμιση παραμέτρων, ο ρομποτικός βραχίονας μπορεί να προσεγγίσει ικανοποιητικά την επίδραση του χειριστή. Παράλληλα, εξετάζεται η επίδραση του χειριστή στις έμμεσες εκφορτίσεις προς το οριζόντιο και το κάθετο επίπεδο σύζευξης υπό πραγματικές συνθήκες δοκιμής, αποδεικνύοντας ότι όχι μόνο επηρεάζει την κυματομορφή αλλά επηρεάζει και την επίδοση του εξοπλισμού υπό δοκιμή. Η εφαρμογή τεχνικών μέτρων, όπως προστατευτικά γάντια και υποδήματα, οδηγεί σε μερική εξομάλυνση των επιδράσεων. Η συνολική συμβολή της διατριβής έγκειται στην παροχή ενός ποσοτικά τεκμηριωμένου και εφαρμόσιμου πλαισίου για αξιόπιστες και πλήρως συμμορφούμενες αυτοματοποιημένες δοκιμές ατρωσίας σε ηλεκτροστατικές εκφορτίσεις, σύμφωνα με τις αυστηρές απαιτήσεις της τρίτης έκδοσης του Προτύπου IEC 61000-4-2.