Author(s): Aguiam, Bruno Miguel Nobre Carrilho de
Date: 2017
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/7979
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Compatibilidade eletromagnética; Gerador de onda de choque; IEC 61000-4-5; Matlab; LTspice; Electromagnetic compatibility; Surge generator
Dissertação para a obtenção do grau de mestre em Engenharia Eletrotécnica – Ramo de Automação e Eletrónica Industrial
Nesta dissertação propõe-se o estudo e implementação prática de um circuito gerador de onda de choque, com a capacidade de gerar as formas de onda definidas pela norma internacional de compatibilidade eletromagnética IEC 61000-4-5 [1]. Estes geradores são utilizados por laboratórios em contexto de acreditação de produtos eletrónicos e elétricos quanto à sua imunidade a sobretensões transitórias. Este trabalho inicia-se com o estudo do fenómeno físico de base que um gerador de onda de choque procura reproduzir, isto é, o estudo laboratorial das descargas atmosféricas, com ênfase nos diferentes modelos de ondas utilizados para descrever tal fenómeno. Seguidamente realiza-se o estudo teórico e análise matemática do circuito definido pela norma IEC 61000-4-5, obtendo-se assim as equações que regem os vários modos de funcionamento do circuito. A partir destas equações foi então possível obter um modelo matemático para simulação em Matlab, com o objetivo de dimensionar o circuito. De igual modo, foi implementada a simulação do circuito no programa LTspice, sendo que ambos permitem prever o comportamento do circuito para várias condições de funcionamento. Por fim, realizou-se uma implementação laboratorial do gerador de onda de choque, escolhendo para isso o elemento semicondutor de potência que respeitasse todos os requisitos de desempenho do gerador, o que resultou numa série de resultados experimentais e conhecimento acerca da implementação deste tipo de geradores, bem como na comparação destes resultados experimentais com os de simulação.
This dissertation proposes the study of a surge generation circuit, capable of generating waveforms defined by the international standard of electromagnetic compatibility IEC 61000-4-5 [1] and its implementation. Certification Laboratories used these generators to test and deem electronic and electrical product immune to transient overvoltage. The first step for this project is to study the basic physical phenomenon that a surge generator seeks reproduces, mainly, the laboratory study of atmospheric discharges, emphasising the different wave models used to describe this phenomenon. The theoretical study and mathematical analysis of the circuit defined by the standard IEC 61000-4-5 followed, these provided us with the equations that mimic the behaviour of the different operating modes. These equations provided us with the mathematical model of the circuit, allowing us to better size of the components of the circuit. This, in return, emerged to the simulation in LTspice. The combination of both methods covers a wide spectrum of operating conditions. Lastly, the laboratorial implementation of the surge generator was carried out, choosing for this the semiconductor power element that filled all the requirements of the generator. The experiment itself provided a wide range of results and enriched us with “on the job” knowledge concerning the implementation of this type of generators. Furthermore it allowed us to establish a relation between the experimental and theoretical results.
