Классификация источников электромагнитных помех

По источнику – Естественные и искусственные (функциональные и нефункциональные источники) По спектральным характеристикам – Широкополосные и узкополосные – Низкочастотные и высокочастотные

По среде распространения – Индуктивные и кондуктивные

По типу возникновения – Синфазные – Противофазные

Работа по электромагнитной совместимости на стадии проектирования

Стадия проектирования	Вид работы по ЭМС
Разработка концепции	Выяснение областей применения. Анализ условий применения, идентификация соответствующих норм.
Составление документации	Определение требований ЭМС, помехоустойчивости, граничных условий эмиссии помех и соответствующих условий испытаний и подтверждений ЭМС. Составление программы обеспечения ЭМС.
Определение параметров	Разработка схемы в соответствии с требованиями ЭМС. Разработка конструкции печатных плат и корпуса прибора, удовлетворяющих требованиям ЭМС. Проведение измерений в процессе разработки продукции. Доработка и совершенствование. Типовые испытания, сертификация.
Обслуживание продукции	Обеспечение электромагнитной совместимости при измерениях и заменах деталей.

 

Экранирование

Экранирование является одним из самых эффективных методов защиты от электромагнитных излучений. Под экранированием понимается размещение элементов КС, создающих электрические, магнитные и электромагнитные поля, в пространственно замкнутых конструкциях. Способы экранирования зависят от особенностей полей, создаваемых элементами КС при протекании в них электрического тока.

Характеристики полей зависят от параметров электрических сигналов в КС. Так при малых токах и высоких напряжениях в создаваемом поле преобладает электрическая составляющая. Такое поле называется электрическим (электростатическим). Если в проводнике протекает ток большой величины при малых значениях напряжения, то в поле преобладает магнитная составляющая, а поле называется магнитным. Поля, у которых электрическая и магнитная составляющие соизмеримы, называются электромагнитными.

В зависимости от типа создаваемого электромагнитного поля различают следующие виды экранирования:

· экранирование электрического поля;

· экранирование магнитного поля;

· экранирование электромагнитного поля.

Экранирование электрического поля, заземленным металлическим экраном обеспечивает нейтрализацию электрических зарядов, которые стекают по заземляющему контуру. Контур заземления должен иметь сопротивление не более 4 Ом. Электрическое поле может экранироваться и. с помощью диэлектрических экранов, имеющих высокую относительную диэлектрическую проницаемость ε. При этом поле ослабляется в ε раз [64].

Материалы для изготовления экранов

Элементы схем с высоким уровнем побочных излучений могут помещаться в металлические или металлизированные напылением заземленные корпуса. Начиная с уровня блоков, экранирование осуществляется с помощью конструкций из листовой стали, металлических сеток и напыления. Экранирование кабелей осуществляется с помощью металлической оплетки, стальных коробов или труб.

При экранировании помещений используются: листовая сталь толщиной до 2 мм, стальная (медная, латунная) сетка с ячейкой до 2,5 мм. В защищенных помещениях экранируются двери и окна. Окна экранируются сеткой, металлизированными шторами, металлизацией стекол и оклеиванием их токопроводящими пленками. Двери выполняются из стали или покрываются токопроводящими материалами (стальной лист, металлическая сетка). Особое внимание обращается на наличие электрического контакта токопроводящих слоев двери и стен по всему периметру дверного проема. При экранировании полей недопустимо наличие зазоров, щелей в экране. Размер ячейки сетки должен быть не более 0,1 длины волны излучения.

Выбор числа уровней и материалов экранирования осуществляется с учетом:

• характеристик излучения (тип, частота и мощность);
• требований к уровню излучения за пределами контролируемой зоны и размеров зоны;
• наличия или отсутствия других методов защиты от ПЭМИН;
• минимизации затрат на экранирование.

Особености экранирования кабельных линий

При экранировании магнитных полей различают низкочастотные магнитные поля (до 10 кГц) и высокочастотные магнитные поля.

Низкочастотные магнитные поля шунтируются экраном за счет направленности силовых линий вдоль стенок экрана. Этот эффект вызывается большей магнитной проницаемостью материала экрана по сравнению с воздухом.

Высокочастотное магнитное поле вызывает возникновение в экране переменных индукционных вихревых токов, которые создаваемым ими магнитным полем препятствуют распространению побочного магнитного поля. Заземление не влияет на экранирование магнитных полей. Поглощающая способность экрана зависит от частоты побочного излучения и от материала, из которого изготавливается экран. Чем ниже частота излучения, тем большей должна быть толщина экрана. Для излучений в диапазоне средних волн и выше достаточно эффективным является экран толщиной 0,5-1,5 мм. Для излучений на частотах свыше 10 МГц достаточно иметь экран из меди или серебра толщиной 0,1 мм.

Электромагнитные излучения блокируются методами высокочастотного электрического и магнитного экранирования.

Экранирование осуществляется на пяти уровнях:

• уровень элементов схем;
• уровень блоков;
• уровень устройств;
• уровень кабельных линий;
• уровень помещений.

 

Электрические фильтры

Электрический фильтр – это четырехполюсник, пропускающий из входной цепи в выходную определенный диапазон частот сигналов в виде напряжения или тока.

Электрические фильтры классифицируются по нескольким группам (табл.5.1):

• низкочастотные – это такие четырехполюсники, которые беспрепятственно пропускают частоты от нуля до некоторой частоты среза?_ср;

• высокочастотные – это такие четырехполюсники, которые пропускают частоты от частоты среза (?_ср) до бесконечности;

• полосовые – это такие четырехполюсники, которые пропускают частоты от частоты?₁ до?₂, а остальные частоты не пропускают;

• заграждающие – это четырехполюсники, противоположные полосовым, т.е. частоты от частоты?₁ до?₂ не пропускают, а все остальные пропускают;

• совокупность двух или более перечисленных фильтров.

Основные требования к фильтрам:

• в полосе пропускания фильтр не должен потреблять активную мощность;

• схемы фильтров не должны содержать активных сопротивлений;

• фильтр должен содержать только элементы реактивного характера (L или C – элементы);

• в полосе заграждения (затухания) выходные сигналы должны быть равны нулю, то есть коэффициент затухания должен стремиться к бесконечности;

• в полосе пропускания коэффициент затухания должен быть равен нулю.

Так как фильтр попускает через себя большой диапазон частот, то для достижения эффективной передачи сигнала необходимо иметь согласованный режим во всем диапазоне частот, а значит, повторное сопротивление фильтра не должно быть реактивным.

Качество электроэнергии

Показатели качества электрической энергии, методы их оценки и нормы определяет Межгосударственный стандарт: «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» ГОСТ 13109-97.

Большинство явлений, происходящих в электрических сетях и ухудшающих качество электрической энергии, происходят в связи с особенностями совместной работы электроприёмников и электрической сети.

Семь ПКЭ в основном обусловлены потерями (падением) напряжения на участке электрической сети, от которой питаются соседние потребители. Потери напряжения на участке электрической сети (k) определяются выражением:

ΔU_k = (P_k·R_k + Q_k·X_k) / U_ном

Здесь активное (R) и реактивное (X) сопротивление k-го участка сети, практически постоянны, а активная (P) и реактивная (Q) мощность, протекающие по k-му участкусети — переменны, и характер этих изменений влияет на формирование электромагнитных помех:

 При медленном изменении нагрузки в соответствии с её графиком — отклонение напряжения;

 При резкопеременном характере нагрузки — колебания напряжения;

 При несимметричном распределении нагрузки по фазам электрической сети — несимметрия напряжений в трёхфазной системе;

 При нелинейной нагрузке — несинусоидальность формы кривой напряжения.

В отношении этих явлений потребители электрической энергии имеют возможность тем или иным образом влиять на её качество.

 

Всё прочее, ухудшающее качество электрической энергии, зависит от особенностей работы сети, климатических условий или природных явлений. Поэтому, возможности влиять на это потребитель электрической энергии не имеет, он может только защищать своё оборудование специальными средствами, например, устройствами быстродействующих защит или устройствами гарантированного питания (UPS).