전파통신의 급격한 발전에 따라 우리의 생활은 보다 편리하고 풍요로워졌다. 그러나 정밀 전기 전자 장치 및 제어 시스템 등이 경량화, 고속화, 소형화됨에 따라 외부의 EMI(전원장해)와 EFT(과도전압)에 의한 오동작, 인체에 미치는 영향 등의 많은 문제점을 야기 시키고 있다. 따라서 본 논문에서는 이에 대한 대책방법으로 10 MHz ~ 1.5 GHz에서 30 ~ 75 dB 이상의 노이즈 감쇠 특성과 IEC 61000-4-4의 level 4에서 4 kV의 과도전압을 인가시 600 V로 억제시키는 우수한 특성을 가진 대전력용 차단기 내의 EMC 필터를 설계 제작하였다.
전파통신의 급격한 발전에 따라 우리의 생활은 보다 편리하고 풍요로워졌다. 그러나 정밀 전기 전자 장치 및 제어 시스템 등이 경량화, 고속화, 소형화됨에 따라 외부의 EMI(전원장해)와 EFT(과도전압)에 의한 오동작, 인체에 미치는 영향 등의 많은 문제점을 야기 시키고 있다. 따라서 본 논문에서는 이에 대한 대책방법으로 10 MHz ~ 1.5 GHz에서 30 ~ 75 dB 이상의 노이즈 감쇠 특성과 IEC 61000-4-4의 level 4에서 4 kV의 과도전압을 인가시 600 V로 억제시키는 우수한 특성을 가진 대전력용 차단기 내의 EMC 필터를 설계 제작하였다.
Rapid developments in the field of electronic communication have given people's daily life much more convenience and abundance. However, making precise electrical and electronic devices and control systems lighter, smaller, and faster have caused lots of problems such as interference of external ele...
Rapid developments in the field of electronic communication have given people's daily life much more convenience and abundance. However, making precise electrical and electronic devices and control systems lighter, smaller, and faster have caused lots of problems such as interference of external electric source, malfunction brought by electric fast transient(EFT), and influence on human body. In this research, the EMC filter in the high powered breaker was designed and fabricated as a countermeasure. The filter attenuated noise more than 30 ~ 75 dB in the range of 10 MHz ~ 1.5 GHz. And, when the EFT of 4 kV in the level 4 of IEC 61000-4-4 was induced, it was soon suppressed to 600 V.
Rapid developments in the field of electronic communication have given people's daily life much more convenience and abundance. However, making precise electrical and electronic devices and control systems lighter, smaller, and faster have caused lots of problems such as interference of external electric source, malfunction brought by electric fast transient(EFT), and influence on human body. In this research, the EMC filter in the high powered breaker was designed and fabricated as a countermeasure. The filter attenuated noise more than 30 ~ 75 dB in the range of 10 MHz ~ 1.5 GHz. And, when the EFT of 4 kV in the level 4 of IEC 61000-4-4 was induced, it was soon suppressed to 600 V.
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문제 정의
따라서, 본 논문에서는 중전기기인 대전력용차단기 내에 EMC 필터를 전도성 노이즈 대책방법으로 제안한다. 제안한 대전력용 차단기 내의 EMC 필터는 10 MHz～1.
본 논문에서는 기존의 대책법과는 달리 공진점이 없는 관통형 콘덴서와 페라이트 비드를 선택 하여 전기 안전법에 준하는 대전력용 차단기 내의 EMC 대책용 필터를 설계하였다.
제안 방법
대전력용 차단기 내의 EMC 필터 특성 실험은 10 MHz ～ 1.5 GHz 대역에서 HP사의 회로망 분석기(HP 8753D)를 사용하여 주파수 특성을 조사해 보았고, Time Domain에서 Tektronix TDS 340A(100MHz, 500Ms/s)와 burst-generator(EMVSystem SFT4000)로 EFT 특성을 조사해 보았다. 실험에 사용한 페라이트 비드는 초투자율은 2000인 Ni-Zn 페라이트 비드를 사용하였으며, 관통형 컨덴서는 80 A / 220 V 인 용량 2000 pF를 적용하였고, 케이블은 굵기가 18 ㎟이고 3심 80 A 용 전원선를 사용하였다.
본 논문에서는 인덕터의 경우 투자율이 높아큰 인덕턴스를 낼 수 있는 Ni-Zn Ferrite 비드를 사용, 컨덴서의 경우 공진현상을 최대한 억제하기 위해 공진점이 없는 관통형 컨덴서(Feedthrough capacitor)를 사용하여 대전력용 차단기 내의 EMC 필터를 설계하였다. 제안된 대전력용차단기 내의 EMC 필터는 그림 1에 나타내었다.
대상 데이터
본 논문에서는 μ′ = 2000 , fm = 3.12 MHz의 페라이트 비드를 사용하였다.
5 GHz 대역에서 HP사의 회로망 분석기(HP 8753D)를 사용하여 주파수 특성을 조사해 보았고, Time Domain에서 Tektronix TDS 340A(100MHz, 500Ms/s)와 burst-generator(EMVSystem SFT4000)로 EFT 특성을 조사해 보았다. 실험에 사용한 페라이트 비드는 초투자율은 2000인 Ni-Zn 페라이트 비드를 사용하였으며, 관통형 컨덴서는 80 A / 220 V 인 용량 2000 pF를 적용하였고, 케이블은 굵기가 18 ㎟이고 3심 80 A 용 전원선를 사용하였다. 그림 4는 주파수 특성 실험 모습이고, 그림 5는 EFT 특성 실험 모습이다.
성능/효과
공통 모드와 차동 모드 노이즈에 대한 이론치와 실측치를 각각 비교하여 그림 6과 그림 7에 나타내었다. 그 결과, 이론치와 실측치는 비슷한 특성을 나타내었고, 10 MHz ～ 1.5 GHz광대역에서 공통 모드의 경우 30 dB ～ 55 dB 감쇠 특성을 얻었으며, 차동모드의 경우 30 dB ～ 75 dB 의 감쇠 특성을 얻을 수 있었다.
따라서, 본 논문에서는 중전기기인 대전력용차단기 내에 EMC 필터를 전도성 노이즈 대책방법으로 제안한다. 제안한 대전력용 차단기 내의 EMC 필터는 10 MHz～1.5 GHz 광대역에서 30～75 dB의 감쇠특성을 나타내며, IEC 61000-4-4의 level 4에서 4 kV의 과도전압을 인가시, 600 V 로 억제하는 특성을 나타내어 CISPR 규격을 만족 함과 동시에 IEC 61000-4-4의 level 4까지 만족시키는 우수한 필터이다.
특히 페라이트 비드는 초투자율 2000, 관통형 컨덴서는 2000 pF를 적용하여 실험한 결과 10 MHz ～ 1.5 GHz 광대역에서 30 ～ 75 dB의 우수한 감쇠특성을 얻을 수 있었고, 과도전압의 경우, IEC 61000-4-4에서 규정하는 level 4에서 4 kV를 인가시 600 V로 억제시키는 우수한 특성을 얻을 수 있었다.
후속연구
이러한 우수한 특성을 가진 대전력용 차단기 내의 EMC 필터는 전자파 장해가 없는 양질의 전력을 공급함으로써 가정용 기기 및 산업용 기기의 내성을 강화하는 등 전자파 노이즈가 외부로 유출되는 것을 방지하며, 나아가 전자⋅정보기기 뿐만 아니라 전자⋅제어기기에 매우 혁신적인 대책법으로 적용할 수 있어, 본 제품의 응용범위가 넓을 것으로 기대된다.
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