Электромагнитная совместимость и средства защиты от помех

1.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ
СОВМЕСТИМОСТЬ
И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ

2.

Электромагнитная совместимость (ЭМС)
технических средств - способность
технического средства функционировать с
заданным качеством в заданной
электромагнитной обстановке и не создавать
недопустимых электромагнитных помех
другим техническим средствам.
Электромагнитная обстановка совокупность электромагнитных явлений,
процессов в заданной области пространства,
частотном и временном диапазонах.

3.

Электромагнитная помеха - электромагнитное
явление или процесс, которые
снижают или могут снизить качество
функционирования технического средства.
Атмосферная помеха - естественная помеха,
источником которой являются
электрические разряды в атмосфере.
Коммутационная помеха - индустриальная
помеха, возникающая при процессах
коммутации тока и напряжения.
Кондуктивная помеха - электромагнитная
помеха, распространяющаяся по проводникам.

4.

Помехозащищенность способность ослаблять действие
электромагнитной помехи за счет
дополнительных средств защиты от
помех, не относящихся к принципу
действия или построения
технического средства.

5.

Устойчивость к электромагнитной помехе,
помехоустойчивость - способность
технического средства сохранять заданное
качество функционирования при воздействии
на него внешних помех с регламентируемыми
значениями параметров в отсутствие
дополнительных средств защиты от помех, не
относящихся к принципу действия или
построения технического средства.

6.

Электромагнитное излучение явление, при котором энергия
излучается источником в
пространство в виде
электромагнитных волн.

7.

Под влиянием понимается процесс, при
котором в некоторых устройствах будут
появляться дополнительные напряжения и
токи за счет нежелательного переноса части
электрической энергии из других устройств.
При этом внешними называют влияния на
низковольтные ними цепи со стороны
высоковольтных или сильноточных цепей, а
взаимными - влияния от соседних цепей
одной или однотипной линии.
х.

8.

Опасными влияния - влияния, представляющие
опасность для здоровья и жизни людей, а также
способные вызывать повреждения
оборудования или ложные срабатывания средств
управления, способные привести к аварии.
Мешающие влияния - помехи, не
представляющие опасности для людей или не
приводящие к повреждению оборудования, но
ухудшающие качество функционирования
оборудования или ухудшающие условия
существования человека или животных.

9.

10.

11.

Разновидности электрических
сигналов

12.

Разновидности электрических
сигналов

13.

Разновидности электрических
сигналов

14.

Разновидности электрических
сигналов

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Четыре вида влияния:
1) Ёмкостная связь;
2) Магнитная связь;
3) Гальваническая связь;
4) Электромагнитная связь

21.

Электромагнитные помехи
представляют собой опасную форму
загрязнения окружающей среды. Помехи
различных видов могут вызывать
нарушения функционирования
электрических и электронных систем,
затруднять использование
радиочастотного спектра, приводить к
возгоранию легковоспламеняющихся
веществ и даже к несчастным случаям
со смертельным исходом.

22.

Электромагнитное влияние тяговой сети
электрифицированной железной дороги
может приводить к появлению очень
больших напряжений на смежных
устройствах и к серьезным
повреждениям устройств и к
смертельным электротравмам.

23.

Коронный разряд на проводах и
изоляторах воздушной линии
электропередачи создает потери
энергии и радиопомехи в спектре
частот от 10 кГц до 1 ГГц.
Помехи на частоте выше 30 МГц
оказывают мешающее влияние на
телевизионный прием и возникают
только при коронировании линий
750 кВ.

24.

Электромагнитные поля оказывают
непосредственное негативное влияние на
человека. Воздействие электромагнитного
поля приводит к торможению центральной
нервной системы, вызывает головную боль,
вялость, быструю утомляемость.
Наблюдаются изменения состава крови и
давления, учащения пульса. Емкостные токи
в переменном электромагнитном поле при
большой напряженности могут изменить
процесс обмена веществ.

25.

Различают следующие виды воздействия
электрического поля промышленной
частоты на человека:
1. Непосредственное влияние - воздействие
емкостного тока на сердечно-сосудистую,
центральную и периферийную нервную
систему при нахождении человека в зоне
электрического поля, приводящее к
изменению давления и пульса, аритмии,
повышенной нервной возбудимости и
утомляемости, беспокойству, депрессиям,
головным болям.

26.

Различают следующие виды воздействия
электрического поля промышленной
частоты на человека:
2. Косвенное воздействие электрических
разрядов (импульсного тока), возникающих
при прикосновении человека, изолированного
от земли, к заземленным объектам, или при
прикосновении человека к изолированным от
земли объектам. Импульсный ток возникает в
первые моменты времени при разряде
заряженного конденсатора «человек объект»; после этого через человека
протекает длительный ток частотой 50 Гц.

27.

СанПиН установлены предельно допустимые уровни
напряженности электрического поля промышленной
частоты для персонала:
• при напряженности поля 25 кВ/м и более пребывание в
зоне действия поля без средств защиты не допускается;
• при напряженности поля в диапазоне 20.. .25 кВ/м
допускается пребывание зоне действия поля не более 10
минут;
• при напряженности поля в диапазоне 5...20 кВ/м
допустимое время пребывания нормируется правилами;
• при напряженности менее 5 кВ/м пребывание в зоне
действия поля допускается в течение полного рабочего дня.

28.

Воздействие магнитного поля на
персонал может быть как общим, так и
преимущественно локальным (на
конечности). Магнитное поле
индуцирует в теле человека вихревые
токи. Допустимое значение плотности
вихревого тока в организме положено в
основу гигиенических регламентов
магнитного поля.

29.

30.

Источники электромагнитного поля
классифицируют по спектру частот поля:
источники могут быть узкополосными или
широкополосными.
К первым относят источники, ширина
частотного спектра которых много меньше
средней частоты спектра. Как правило,
источниками узкополосных
электромагнитных полей являются
искусственными.
Естественные источники обычно являются
широкополосными.

31.

Источники узкополосных помех:
1) Передатчики связи
2) Высокочастотные генераторы для
нагрева
3) Радиоэлектронные средства малой
мощности
4) Высшие гармоники в сетях
промышленной частоты

32.

Источники техногенных
широкополосных помех:
1) Автомобильные устройства зажигания
2) Газоразрядные лампы
3) Коллекторные электродвигатели
4) Коронный разряд воздушных линий

33.

Коммутационные помехи:
1) Коммутация тока в низковольтных
цепях
2) Переходные процессы в сетях
высокого напряжения

34.

Разряд молнии как источник помех
Энергия канала разряда вызывает
акустическое, термическое, световое,
электромагнитное воздействие на
окружающую среду.
В одном разряде молнии наблюдается 23 импульса тока длительностью 10100 мкс с максимальным значением
тока 2-200 кА.
Частотный диапазон помех от 1 кГц до 5
МГц.

35.

Электромагнитный импульс ядерного
взрыва
При ядерном взрыве наряду с другими явлениями
возникает импульс гамма-излучения, длящийся
примерно 100 не и уносящий около 0.1 % общей
энергии взрыва. Гамма-излучение вызывает в
ионосфере электронный ток, сопровождающийся
сильным электромагнитным полем.
Всего создаётся три импульса помех.

36.

Гальваническая связь через цепи питания

37.

Гальваническая связь через цепи питания
Основные способы снижения связи сводятся к
следующему:
• уменьшение полного сопротивления проводов
электропитания;
• использование более высокого напряжения
питания, применение индивидуальных
стабилизаторов для каждой нагрузки;
• использование отдельных проводов для каждой
нагрузки или отдельных блоков питания;
• симметрирование трехфазной нагрузки.

38.

Гальваническая связь через петли в
контурах заземления

39.

Гальваническая связь через петли в
контурах заземления
Устранение помех

40.

Гальваническая связь через петли в
контурах заземления
Устранение помех

41.

Гальваническая связь через петли в
контурах заземления

42.

Ёмкостная связь
Провода линий, проводящие элементы электрической цепи
представляют собой естественные конденсаторы, образуемые
проводящим элементом и землей или парой проводящих
элементов. Поскольку эти конденсаторы обычно приводят к
негативным последствиям, их называют паразитными, а
соответствующие элементы схем замещения не совсем
логично называют паразитными емкостями.

43.

Ёмкостная связь
Заземление провода, подверженного
влиянию, является эффективным
способом снижения наведенного
напряжения.
Если же это невозможно и провода
нельзя разнести друг от друга, то для
снижения наведенного напряжения
емкостной связи применяют
экранирование проводов.
.

44.

Ёмкостная связь
.

45.

Ёмкостная связь
.

46.

Ёмкостная связь
.

47.

Индуктивная связь
Индуктивная связь возникает из-за того, что ток влияющей
цепи создает магнитное поле, которое, при изменении во
времени наводит в контуре, подверженном влиянию,
электродвижущую силу.

48.

Индуктивная связь
Снижение наводимого напряжения индуктивной связи может
быть достигнуто следующими способами:
• уменьшением взаимной индуктивности между контурами
(сближение друг с другом проводов влияющей цепи,
сближение друг с другом проводов подверженной влиянию
цепи, увеличение расстояния между контурами);
• расположением проводов двух контуров перпендикулярно
друг другу;
• скручиванием проводов контура, подверженного влиянию,
что приводит к появлению разнонаправленных ЭДС в
соседних витках скрутки;
• экранированием проводов, подверженных влиянию, в том
числе расположением компенсирующего короткозамкнутого
контура вблизи контура, подверженного влиянию.

49.

Индуктивная связь

50.

Индуктивная связь

51.

Контроль электромагнитных помех
Электромагнитные волны, а также
электрические и магнитные поля в ближней
зоне воспринимаются антеннами, напряжение
на выводах которых пропорционально
измеряемой напряженности поля.
Конструкции антенн, реагирующих на
электрическое и магнитное поля,
существенно различаются, однако для
большинства конструкций важна
направленность антенны, поскольку
чувствительность антенны зависит от ее
ориентации.

52.

Контроль электромагнитных помех

53.

Контроль электромагнитных помех

54.

Защита от помех с помощью фильтров
Фильтры - это устройства, служащие для
ослабления помехи без ослабления полезного
сигнала.
Их применение основано на частотной
избирательности цепей,
при котором часть
.
спектра частот воздействующего сигнала
ослабляется, а другая часть передается без
существенного изменения. Все это
предполагает, что спектр частот полезного
сигнала отдален от спектра частот помехи.

55.

Защита от помех с помощью фильтров
.

56.

Защита от помех с помощью
ограничителей напряжений
Для ограничения напряжений и защиты от
импульсных перенапряжений используют:
1) газонаполненные низковольтные
разрядники;
.
2) варисторы;
3) полупроводниковые ограничители
напряжений,
включаемые параллельно защищаемому
оборудованию.

57.

Защита от помех с помощью
ограничителей напряжений
.
.

58.

Защита от помех с помощью
экранирования
Электромагнитные экраны служат для
ослабления электрических и магнитных
полей. Экран устанавливается между
источником и приемником электромагнитного
.
поля и снижает напряженность
электрического или магнитного полей.

59.

Защита от помех с помощью
экранирования
.