Průvodce elektrostatickými štíty transformátorů (E-štíty)

Co je to E-štít?
Elektrostatický štít je tenká nemagnetická vodivá vrstva. Stínění může být měděné nebo hliníkové. Tato tenká vrstva se umisťuje mezi primární a sekundární vinutí transformátoru. Vrstva v každé cívce je spojena jedním vodičem, který je připojen k šasi transformátoru.

K čemu slouží elektrické štíty v transformátorech?
E-štíty odvádějí škodlivé rušení napětí od cívek transformátoru a citlivé elektroniky v elektrických systémech. Tím chrání transformátor a systém k němu připojený.
Podívejme se na to podrobněji, počínaje tím, proti čemu E-štíty chrání.

Útlum
Mnoho moderních elektrických obvodů je náchylných k přechodovým špičkám a šumu. Uzemněný elektrický štít tyto poruchy tlumí (minimalizuje).

Obrázek vlevo nahoře ukazuje typický přechodový napěťový skok. Tento typ prudkého nárůstu napájecího napětí je způsoben běžnými kancelářskými zařízeními, jako jsou počítače nebo kopírky. Měniče jsou také běžným zdrojem přechodových špiček. Obrázek vpravo ukazuje příklad módového šumu v elektrickém obvodu. Módový šum je v elektronických obvodech běžný. Špatně zapojené systémy s nesprávným stíněním kabelů často trpí módovým šumem.
Nyní se podívejme, jak se E-štít s těmito narušeními vypořádává.

Kapacitní vazba
Uzemněné elektrické stínění snižuje kapacitní vazbu mezi primárním a sekundárním vinutím. Místo vazby se sekundárním vinutím je primární vinutí propojeno s elektrickým stíněním. Uzemněné elektrické stínění poskytuje nízkoimpedanční cestu do země. Rušení napětí je přesměrováno pryč od sekundárního vinutí. Toto funguje i z druhého konce transformátoru (ze sekundárního vinutí do primárního vinutí).

Přechodové špičky a šum v módu mohou poškodit transformátory a další elektrická zařízení. Elektrostatický štít mezi cívkami vysokého a nízkého napětí tato rizika snižuje. To je zásadní faktor při napájení citlivé elektroniky.

Příklady transformátorů, které používají elektrický štít
Solární a větrné transformátory
Harmonické poruchy a speciální spínání ze solárních střídačů se přenášejí do energetické sítě. Tyto napěťové poruchy vytvářejí impulzní jevy ve vinutí vvn napájejícím síť. Přechodné přepěťové špičky na straně sítě se mohou také přenést do střídače. Tyto přepěťové události mohou poškodit citlivé součásti střídače. Elektrické štíty chrání transformátor, síť i střídač.
Zjistěte více o požadavcích na dimenzování a konstrukci solárních transformátorů.

Řídit Izolační transformátors
Oddělovací transformátory pohonů jsou konstruovány tak, aby odolaly vysokofrekvenčnímu rušení napětí (harmonickým). Takové rušení je způsobeno zařízeními, jako jsou motorové pohony (nebo frekvenční měniče). Odtud pochází slovo „pohon“ v názvu. Kromě harmonických mohou motorové pohony způsobovat i další rušení napětí (například režimový šum). Zde přichází na řadu elektrické stínění. Oddělovací transformátory pohonů obsahují alespoň jedno elektrické stínění mezi cívkami vvn a nn. Lze použít i více stínění. Elektrická stínění mohou být umístěna také mezi vnitřními cívkami a rameny jádra.
Aplikace s rušením napětí (jako jsou přechodové špičky a šum v módu) těží z transformátoru s elektrickým stíněním. E-stínění jsou levná a nabízejí značnou návratnost investic tam, kde hrozí problémy s kvalitou energie.