Handleiding voor elektrostatische afschermingen (E-shields) van transformatoren

Wat is een E-shield?
Een elektrostatische afscherming is een dunne, niet-magnetische, geleidende plaat. Deze afscherming kan van koper of aluminium zijn. De dunne plaat bevindt zich tussen de primaire en secundaire wikkelingen van de transformator. De plaat in elke spoel is met elkaar verbonden door een enkele geleider die aan het chassis van de transformator is bevestigd.

Wat is de functie van E-shields in Transformers?
Elektromagnetische afschermingen leiden schadelijke spanningsschommelingen weg van de spoelen van een transformator en gevoelige elektronica in elektrische systemen. Dit beschermt de transformator en het daarop aangesloten systeem.
Laten we dit eens nader bekijken, te beginnen met waar E-shields tegen beschermen.

Verzwakking
Veel moderne elektrische circuits zijn gevoelig voor spanningspieken en modusruis. Een geaarde E-shield dempt (minimaliseert) deze verstoringen.

De afbeelding linksboven toont een typische spanningspiek. Dit soort abrupte stijgingen van de voedingsspanning wordt veroorzaakt door gangbare kantoorapparatuur zoals computers of kopieerapparaten. Omvormers zijn ook een veelvoorkomende bron van spanningspieken. De afbeelding rechts toont een voorbeeld van modusruis in een elektrisch circuit. Modusruis komt veel voor in elektronische circuits. Slecht bekabelde systemen met onvoldoende kabelafscherming hebben vaak last van modusruis.
Laten we nu eens kijken hoe een E-shield met deze verstoringen omgaat.

Capacitieve koppeling
Een geaarde E-shield vermindert de capacitieve koppeling tussen de primaire en secundaire wikkeling. In plaats van te koppelen met de secundaire wikkeling, koppelt de primaire wikkeling met de E-shield. De geaarde E-shield zorgt voor een pad met lage impedantie naar aarde. Spanningsverstoringen worden weggeleid van de secundaire wikkeling. Dit werkt ook aan de andere kant van de transformator (secundair naar primair).

Tijdelijke spanningspieken en modusruis kunnen transformatoren en andere elektrische apparatuur beschadigen. Een elektrostatische afscherming tussen de hoogspannings- en laagspanningsspoelen vermindert dergelijke risico's. Dit is een cruciale overweging bij de stroomvoorziening van gevoelige elektronica.

Voorbeelden van Transformers die een E-shield gebruiken
Zonne- en windtransformatoren
Harmonische verstoringen en speciale schakelmomenten van zonne-omvormers worden overgedragen op het elektriciteitsnet. Deze spanningsverstoringen veroorzaken impulsachtige effecten in de hoogspanningswikkeling die het net voedt. Tijdelijke overspanningspieken aan de netzijde kunnen ook naar de omvormer worden overgedragen. Deze overspanningsgebeurtenissen kunnen de gevoelige componenten van een omvormer beschadigen. Elektromagnetische afschermingen bieden bescherming voor zowel de transformator, het net als de omvormer.
Leer meer over de dimensionering en ontwerpvereisten van zonnetransformatoren.

Drijfveer scheidingstransformatorS
Aandrijfscheidingstransformatoren zijn ontworpen om hoogfrequente spanningsstoringen (harmonischen) te weerstaan. Dergelijke storingen worden veroorzaakt door apparatuur zoals motoraandrijvingen (of frequentieomvormers). Vandaar het woord "aandrijving" in de naam. Naast harmonischen kunnen motoraandrijvingen ook andere spanningsstoringen introduceren (zoals modusruis). Dit is waar de E-shield in beeld komt. Aandrijfscheidingstransformatoren bevatten ten minste één E-shield tussen de hoogspannings- en laagspanningsspoelen. Er kunnen ook meerdere shields worden gebruikt. E-shields kunnen ook tussen de binnenste spoelen en de kernpoten worden geplaatst.
Toepassingen met spanningsverstoringen (zoals transiënte spanningspieken en modusruis) profiteren van een transformator met een E-shield. E-shields zijn goedkoop en bieden een aanzienlijk rendement op de investering wanneer problemen met de stroomkwaliteit een bedreiging vormen.