- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Hromadně přidat materiály
Přednášky- prezentace
BEMC - Elektromagnetická kompatibilita
Hodnocení materiálu:
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiál* E M C * Elektromagnetická kompatibilita (EMC) je schopnost zařízení, systému či přístroje vykazovat správnou činnost i v prostředí, v němž působí jiné zdroje elektromagnetických signálů (přírodní či umělé), a současně svou vlastní „elektromagnetickou činností“ nepřípustně neovlivňovat své okolí, tj. neprodukovat signály, jež by byly nepřípustně rušivé pro jiná zařízení. * ElectroMagnetic Compatibility
EMC ElektroMagnetische Verträglichkeit
EMV ЭлектроМагнитная Совместиммость
ЭMC * Zničení stíhacího letounu Tornado v roce 1984. Příči-nou bylo rušení elektronic-kého řídicího systému letad-la elmag. vlněním. Letadlo letělo v malé výšce nad vy-sílačem velkého výkonu v Holkirchenu u Mnichova. V důsledku selhání automatic-kého systému řízení se zřítilo. Hmotná škoda byla 100 miliónů marek. Příklady nedodržení EMC a jejich důsledků Potopení britského křižníku Sheffield v r. 1982 během falk-landské války. Příčinou bylo ne-dodržení EMC mezi komunikačním zařízením lodi a jejím protiletadlo-vým rádiovým obranným systémem pro rušení cílové navigace nepřá-telských raket. Systém působil tak velké rušení rádiové komunikace, že musel být během rádiového spojení lodi s velitelstvím ve Velké Británii vypínán. A právě v takovém okamžiku odpálilo argentinské stíhací letadlo raketu Exocet, která křižník potopila. Křižník za několik miliard liber byl zničen, dvacet lidí přišlo o život. * Havárie rakety typu Persching II v SRN v důsledku elektrosta-tického výboje. Při převozu rakety byl její pohon neúmyslně od-pálen elektrostatickou elektřinou z okolní bouřky. Havárie dálkového ovládání těžních mechanismů na Náchod-sku při připojení těžního stroje o výkonu 3,4 MW k rozvodné síti 35 kV. Těžní zařízení tvořil pohon s tyristorovou regulací, jehož měnič byl připojen k rozvodné síti přímo bez odpovídající filtrace. Rušivý vliv měniče způsobil zhroucení systému hromadného dál-kového ovládání (a tím i sama sebe) prakticky v celé oblasti Náchodska. Havárie v hutích v USA v roce 1983. Příčinou havárie bylo rušení mikroprocesorového systému řízení jeřábu přenášejícího licí pá-nev s tekutou ocelí příruční vf. vysílačkou. Licí pánev se před-časně převrhla a rozžhavený kov zabil na místě jednoho dělníka a čtyři další vážně zranil. * Havárie v cukrovaru Mělník po instalaci odstředivek s tyristo-rovými měniči o výkonu 200 kW. Po jejich připojení k napájecí síti 22 kV vzniklo takové kolísání a deformace napájecího napětí, že nastal skupinový výpadek sítě aktivací napěťových ochran. Přitom zhoršení kvality napájecí sítě vyvolaly samy měniče, které byly připojeny na síť přímo bez filtrace. Vznikla tak opět paradoxní situace, kdy se zdroj rušení stal svou vlastní obětí. Intenzivní rušení zcela přerušilo rádiové spojení na lodích Lab-ské plavby na kmitočtech 1 ÷ 2 MHz a v dolech na Ostravsku, kde byla navíc narušena i funkce havarijního vypínání důlního kom-bajnu. Zdrojem rušení byl tyristorový měnič (část pohonu kombaj-nu), na lodích byl zdrojem rušení mikroprocesorový řídicí systém.
Při bouřkách jsou přepětím poškozovány telefonní ústředny, faxy, záznamníky a telefony. Důvodem je jejich nízká odolnost vůči přepětí a nevhodné či chybějící přepěťové ochrany na vedení. * Havárie ve zdravotnických zařízeních. Diagnostická souprava na jednotce intenzivní péče nemocnice v Praze monitorovala dech, tep a teplotu připojených pacientů. Spínání okolních silových spotřebičů však vyvolávalo v kardioskopu přídavné pulzy, které byly vyhodnocovány jako nesynchronní tep srdce. Navíc vadný startér zářivkového svítidla poblíž jednotky, který spínal každou sekundu, vyvolával trvale hlášení překročení meze tepů a blokoval měření. Celá souprava vzhledem k její naprosté neodolnosti vůči rušení musela být vyměněna za jiný systém od jiného výrobce, splňující požadavky EMC. * E M C biologických systémů technických systémů EM pozadí životního prostředí
vliv EM polí na živé organizmy
přípustné úrovně EM polí hygienické normy ____________________________
tepelné účinky EM polí
netepelné účinky EM polí * Vstup elektromagnetických vln do organizmu absorpcí indukcí rezonanční nerezonanční indukované
dipóly iontový
proud polovodičové
usměrnění rozměrové relaxační vybuzení
molekul orientace a kmitání
dipólů změna dráždivosti
buněk změna
potenciálu
buněk zrychlení
pohybu změna
struktury řetězení
dipólů změna permeability
buněčné membrány změna
reaktivity tepelný účinek netepelný účinek Výsledný účinek Nejvyšší přípustné hodnoty indukovaných proudů, absorbovaných výkonů a hustoty ozáření
podle vyhlášky Ministerstva zdravotnictví ČR č. 480/2000 Sb. * Vyhláška 480/2000 určuje rovněž způsoby, jimiž se splnění uvede-ných podmínek zjišťuje a vyhodnocuje. SAR [W/kg] Pro nejvytíženější komunikační pásmo 100 kHz – 10 GHz je limit SAR (Specific Absorption Rate) 0,4 W / kg pro zaměstnance pracující s vf. zařízeními a 0,08 W / kg pro ostatní osoby (pro obyvatelstvo). Tyto limity nesmí být překročeny při expozici (době působení) delší než 6 minut. V případě expozice jen malé části těla (např. působení mobilních telefonů) se limit SAR zvyšuje na
10 W / kg pro zaměstnance (20 W / kg pro ruce, chodidla a kotníky),
2 W / kg pro ostatní osoby (4 W / kg pro ruce, chodidla a kotníky).
Nejcitlivějším orgánem jsou oči, kde neprobíhá dostatečné chlazení krevním prouděním a může dojít např. k zákalu. * * Typ SAR [W/kg]
Nokia 6210 1,19
Siemens M35i 1,14
Siemens S35i 0,99
Nokia 3210 0,81
Nokia 8210 0,72
Ericsson T18s 0,61
Nokia 8850 0,22 Prakticky žádný dnešní telefon normu nepřekračuje. Hodnotu SAR lze snížit pomocí planárních integrovaných antén, které jsou na zadní straně krytu telefonu a vyzařují pouze směrem od hlavy (na rozdíl od vnějších antén, kde se v hlavě pohlcovalo až 50 % výkonu. SAR mobilních telefonů * EMC technických systémů Základní řetězec EMC a příklady jednotlivých oblastí EM procesy v atmosféře
elektrostatické výboje
motory, spínače, relé
energetické rozvody
polovodičové měniče
zářivky
obloukové pece, svářečky
domácí spotřebiče
počítače, číslicové systémy vzdušný prostor
zemnění
energetické kabely
napájecí vedení
stínění
signálové vodiče
datové vodiče
společná napájecí síť číslicová technika
počítače
měřicí přístroje
automatizační prostředky
telekomunikační systémy
systémy přenosu dat
rozhlasové přijímače
televizní přijímače Zdroj elmag. rušení Přenosové prostředí, elmag. vazba Rušený objekt, přijímač rušení * Příklady různého působení
rušivých signálů * Základní členění problematiky EMC
příčiny rušení
důsledky rušení * Základní pojmy EMC Mezinárodní elektrotechnický slovník ČSN IEC 50
kapitola 161 „Elektromagnetická kompatibilita“ mez vyzařování mez odolnosti kompatibilní úroveň rezerva EMC * Optimalizace finančních nákladů pro zajištění EMC zařízení Finanční náklady
* Teritoriální rozdělení evropského trhu EMC Některé ekonomické aspekty EMC Podíly hlavních produktů na evropském trhu EMC * Zastoupení hlavních uživatelských oblastí
na evropském trhu EMC *
* RUŠIVÉ SIGNÁLY A JEJICH ZDROJE impulzní (mžikové)
spojité
kvazi-impulzní přírodní (přirozené)
umělé (technické), tzv. „man made noise“ funkční
nefunkční (parazitní, nežádoucí) úzkopásmové
širokopásmové nízkofrekvenční
vysokofrekvenční (rádiové) * Impulzní (mžikové) a spojité rušení
dle ČSN EN 55014 Jednorázová mžiková porucha b) jako seskupení jednotlivých impulzů netrvající déle než 200 ms a) jako nepřerušená řada impulzů s dobou trvání kratší než 200 ms Další porucha následuje až po době delší než 200 ms. * jedna mžiková porucha delší než 200 ms, Nespojité rušení:
dvě mžikové poruchy v intervalu 2 s vzdálené o více než 200 ms Spojité rušení: dvě mžikové poruchy ve vzájemném odstupu menším než 200 ms, více než dvě mžikové poruchy v intervalu 2 s. * Úzkopásmové rušení je produkováno zejména „užitečnými“ signály rozhlasových a televizních vysílačů.
Širokopásmové rušení produkuje většina průmyslových rušivých signálů (spojitých, impulzních či kvazi-impulzních). Rovněž všechna přírodní rušení jsou svou podstatou širokopásmová. Úzkopásmové a širokopásmové rušení Zdroj rušivých signálů Kmitočtové pásmo Způsob šíření
zářivka
0,1 Hz ÷ 3 MHz
100 Hz ÷ 3 MHz
po vedení
prostorem rtuťová výbojka 0,1 Hz ÷ 1 MHz po vedení
kolektorové motory
2 Hz ÷ 4 MHz
10 Hz ÷ 400 kHz
po vedení
prostorem síťové vypínače 0,5 Hz ÷ 25 MHz po vedení
výkonové spínače
10 Hz ÷ 20 MHz
0,1 Hz ÷ 20 MHz
po vedení
prostorem
spínané síťové zdroje
0,1 Hz ÷ 30 MHz
0,1 Hz ÷ 30 MHz
po vedení
prostorem koronový výboj 0,1 Hz ÷ 10 MHz po vedení klopné obvody 15 kHz ÷ 1000 MHz prostorem * Nízkofrekvenční a vysokofrekvenční rušení Nízkofrekvenční rušeníenergetické (do 2 kHz); deformace napájecího napětí energetických sítí.
akustické (do 10 kHz); ruší přenosové a komunikační systémy.
Vysokofrekvenční (rádiové) rušení od 10 kHz do 400 GHz; zahrnuje prakticky všechny existující interferenční zdroje. Klasifikace rušení podle způsobu šíření rušení šířené vedením (napájecím, signálovým, datovým atd.)
rušení šířené vyzařováním (prostorem). Protifázové rušivé signály – proudy ip a napětí up (symetrická rušivá napětí, differential mode voltages) se projevují mezi jednotlivými vodiči vedení navzájem, tj. jsou přímo superponovány na užitečné (pracovní) napájecí či datové proudy a napětí na přenosovém vedení. Proudy ip mají v jednotlivých vodičích vedení stejný směr jako užitečné proudy, proti-fázové napětí up působí přímo na impedanci užitečné zátěže. i p u p * Klasifikace rušivých signálů na vedení Soufázové rušivé signály – proudy is a napětí us (nesymetrická rušivá napětí, common mode voltages) se projevují mezi jednotlivými vodiči ve-dení a společnou zemí (společným zemním vodičem). Proudy is1 a is2 mají v jednotlivých vodičích vedení stejný směr a uzavírají se „přes“ společnou zem průtokem parazitními kapacitami Cz . Vlivem nesymetrie systému část soufázového rušivého napětí us1 – us2 působí přímo na impedanci Zz. u s1 i s1 i s2 u s2 i s1 + i s2 * Průmyslová rušení Harmonické složky kmitočtu 50 Hz napájecí sítě (do 30 MHz)
Rušivá napětí v energetické napájecí síti Typické projevy rušivých signálů v síťovém napájecím napětí * Oscilogramy rušivých napětí vznikajících na rozpojovaných kontaktech nízkonapěťového relé a vysokonapěťového spínače Vysokofrekvenční oscilace při spínacích a rozpínacích procesech mechanických spínačů, stykačů, kontaktů a relé přechodový jev pilovitého průběhu - burst * Rušení z diodových a tyristorových usměrňovačů, měničů Deformace síťového napětí vlivem diodového a tyristorového omezovače, usměrňovače či regulátoru jsou opakovaně spínány velké proudy, takže vznikají rušivá napětí v podobě opakujících se impulzů, které značně defor- mují průběh napájecího napětí; rušení až do desítek MHz. * Rušení ze spínaných napájecích zdrojů
Spínaný zdroj je napájecí zdroj řízený impulzy, které přerušova-ně spínají usměrněné a vyfiltrované síťové napětí. Síťové napětí 50 Hz se transformuje na požadované ss. napětí pomocí pomocného napětí s kmitočtem až stovek kHz. Tento vysoký kmitočet umožnuje použít menší transformátor a menší filtry na výstupu zdroje. Velikost výstupního napětí se reguluje pomocí šířkové modulace spínacích impulzů PWM.
Protože spínací impulzy jsou strmé, vzniká velké množství harmonických a dochází k silnému vyzařování rušivých signálů. Velikost vyzařování závisí i na velikosti odběru z napájecího zdroje. Aby nedocházelo k rušivému ovlivňování vnější napájecí elektrické sítě je nutno vybavit zdroj účinnými filtry EMI. Rušení od vnějších energetických vedení VN a VVN
Koronový výboj se vytváří v silném a silně nehomogenním elektrickém poli v okolí hrotů a vodičů velmi vysokého napětí VVN ( 110 kV). Velikost výbojů roste za vlhka (intenzivní praskot pod vedením VVN), není však příliš velká. Charakteristické pro koronu jsou krátkodobě svítící rozvětvené kanálky. Zápalné napětí korony závisí na špičatosti ostří. Ztráty na vedení vysokého napětí způsobené koronovým vyzařováním jsou např. u 200 kV vedení při slunečném počasí 0,1 kW/km, za vlhka 0,7 kW/km. * Kapacitní výboje vznikají na nedokonalém spojení kovových předmětů u vedení vysokého napětí 22 kV a 35 kV. Takovými místy jsou především kovové kloubové spoje závěsných izolátorů, u nichž se v důsledku koroze vytvoří izolační vrstvička a dielektricky se oddělí kovové části kloubového spoje. Po překročení dielektrické pevnosti této vrstvičky či při jejím mechanickém narušení (např. při kývání izolátoru ve větru) dojde k jiskrovému výboji. Generované rušení sahá až k 1 GHz, za sucha je větší, za vlhka někdy zcela mizí.
Kapacitní výboje signalizují závady na vedení. Dokonalé odrušení vedení vyžaduje rozsáhlé a nákladné úpravy. Rušení kapacitními výboji lze odstranit pouze použitím jiné konstrukce izolátorů bez závěsného kloubu. * * Napěťové (energetické) přepětí Rozmezí ničivé energie pro různé součástky a zařízení * Zdroje napěťového přepětí přírodní uměle vytvořené Atmosférický výboj blesku (Lightning ElectroMagnetic Pulse – LEMP)
_______________________
Lokální elektrostatické výboje (ElectroStatic Discharge – ESD)
Spínací a rozpínací zařízení (vznik elektrického oblouku)
_______________________
Lokální elektrostatické výboje (ESD)
* Atmosférický výboj blesku (LEMP) rušivý účinek až do vzdálenosti cca 4 km
velikost proudového impulzu blesku až 200 kA
spektrální rušení až do kmitočtu cca 100 MHz Proudový impulz při úderu blesku a jeho základní parametry * přímý účinek (úder) nepřímý účinek Účinek blesku * Lokální elektrostatické výboje (ESD) Pracovníci obsluhy mají nevhodné oblečení z hle-diska vzniku vysokého elektrostatického napětí.
Povrchy stolů, židlí, podla-hové krytiny jsou z umě-lých hmot s vysokým izo-lačním odporem.
V místnosti je nízká vlh-kost vzduchu. vznikají tam, kde se vyskytuje třecí pohyb mechanických částí (kovových a/nebo dielektrických – pevných, kapalných či plynných). Ekvivalentní kapacita těla má hodnotu 100 ÷ 200 pF, odpor „vybíjecí“ paže člověka je 100 až 2 k. 15 kV Vznik lokálního elektrostatického výboje * Proudový impulz vybití elektrostatického náboje Působení elektrostatického výboje
na elektronické součástky a obvody * Přímé působení (vybití) při přiblížení paže nebo nabitého nástroje Působení indukcí rušivého napětí Ur do galvanicky oddělených obvodů * Spojité (kontinuální) rušení Rozhlasové, televizní, příp. radarové vysílače
Vyšší harmonické složky v napájecí síti
Neveřejné radiokomunikační služby
CB radio (Citizen Band radio) v pásmu 27 MHz:
překračování povoleného vf. vyzařovaného výkonu. Rušivé spektrum výstup-ního signálu občanské radiostanice CB za zařazeným zesilovačem výkonu * Televizní a rozhlasové kabelové rozvody v pásmech 40 až 300 MHz Kmitočtové spektrum vyzařované TV kabelovým rozvodem
na 6. kanálu při zkušebním obrazci v systému PAL * Zvláštní rušení Nukleární elmag. impulz (Nuclear ElectroMagnetic Pulse) NEMP
E max
[kV/m]
LEMP 10 ÷ 100 NEMP 30 ÷ 100 H max
[A/m]
100 ÷ 1000 100 ÷ 1000 náběžná hrana
[ns]
100 ÷ 10000 5 ÷ 8 kmitočtové spektrum
1 kHz ÷ 5 MHz 0,1 ÷ 100 MHz dosah účinku
jednotky km stovky až tisíce km Srovnání parametrů LEMP a NEMP * Rušení mimozemského původu Spektrální rozložení a úrovně některých
mimozemských interferenčních zdrojů geomagnetické bouře vlivem tzv. slunečního větru
kosmické záření
* VAZEBNÍ MECHANISMY
PŘENOSU RUŠIVÝCH SIGNÁLŮ Galvanická vazba (vazba společnou impedancí) Kapacitní vazba Induktivní vazba Vazba vyzařováním * Parazitní galvanická vazba
(vazba společnou impedancí) a) ve společném napájecím vedení b) ve společném vedení řídicích signálů c) ve společném vícebodovém uzemnění * Parazitní vazba zemní smyčkou
v případě separátního zemnění dvou systémů v různých bodech Galvanická parazitní vazba uzavřenou zemní smyčkou Principy zmenšení rušivého napětí zvýšení impedance (útlumu) smyčky
„úplné“ přerušení smyčky * Rozpojení zemní smyčky Útlum smyčky [dB] Oddělovací transformátor
Zemní smyčka je galvanicky rozpoje-na. Zbytková parazitní vazba existuje pouze na vyšších kmitočtech přes rozptylové kapacity C transformátoru. * Způsoby potlačení parazitní vazby zemní smyčkou Poznámka Zapojení Vazbu přes rozptylové kapacity C transformátoru lze zmenšit zařaze-ním stínicího „bočníku“ pro rušivý proud mezi primární a sekundární vinutí transformátoru. * Neutralizační transformátor, BALUN Závity n1 a n2 jsou navinuty na spo-lečném toroidním jádru ve stejném smyslu. Magnetické toky signálových proudů se vzájemně kompenzují, magnetické toky rušivých proudů se sečítají. Neutralizační transformátor tak zvyšuje impedanci zemní smyčky pro rušivé signály, aniž zvětší její impedanci pro pracovní signál. Poznámka Zapojení Feritové kroužky, příp. feritové perličky Jde vlastně o neutralizační transfor-mátory s jediným závitem. Kroužky účinně zvyšují impedanci zemní smyč-ky hlavně na kmitočtech nad 1 MHz. Pozitivně se zde uplatňuje i vysoká ztrátovost feritu, který pohlcuje vyso-kofrekvenční elektromagnetické vlnění na vedení. * Poznámka Zapojení Vedení s útlumovým pláštěm Účinek je stejný jako při použití feri-tových kroužků. Plášť vedení je vytvo-řen ze silně ztrátového materiálu (ztrá-tová pryž, ztrátové dielektrikum apod.) absorbujícího elektromagnetické ruši-vé signály. Elektromechanické relé Lze použít jen pro přenos binárních signálů. Rozptylová kapacita C má hodnotu až 5 pF. * Poznámka Zapojení Optočlen Použití zejména při přenosu číslico-vých užitečných signálů. Rozptylová kapacita C má hodnotu až 1 pF, napěťová pevnost 0,5 až 10 kV. Optický kabel, optická linka Pro analogové i číslicové signály. Velmi odolné vůči elektromagnetické-mu rušení. * dostatečně dimenzovat společný zemnicí vodič - zemnicí plochu Zásady minimalizace vazeb společnou impedancí jednotlivé bloky připojovat k zemnicímu systému přímou cestou masivním vodičem nevhodné vhodnější nevhodné vhodnější * neslučovat společný vodičsignálových vodičů nevytvářet společné části napájecích přívodů k jednotlivým blokům nevhodné vhodnější nevhodné vhodnější * elektronická zařízení různých technologií raději vybavit samostat-nými napájecími zdroji v možných případech zcela vzájemně galvanicky oddělit např. funkčně související signálové a výkonové obvody jednoho zařízení nevhodné vhodnější nevhodné vhodnější * Kapacitní vazba galvanicky oddělených obvodů Vyvážení kapacitního můstku, např. C13 C23 a C14 C24 zkroucení obou párů vodičů (vodiče 1 a 2 a rovněž vodiče 3 a 4), příp. aspoň rušeného vedení, tj. vodičů 3 a 4. Parazitní kapacitní vazba * Použití oboustranného stínění C34 >> C13 a C34 >> C24 * Kapacitní vazba mezi obvody se společným (vztažným) vodičem * * derivační článek Časové průběhy rušicího a kapacitně přeneseného napětí Zmenšit parazitní vazební kapacitu C13 vzdálením obou vodičů 1 a 3, co nejkratší souběžné vedení, příp. zamezení jejich souběžnému vedení, co nejmenší průřezy obou vodičů a co nejmenší hodnota permitivity izolace mezi vodiči, příp. permitivity materiálu desky plošného spoje. * Zásady zmenšení tohoto druhu parazitní kapacitní vazby Nízkoohmové impedanční poměry v navázaném (o
Vloženo: 28.04.2009
Velikost: 23,34 MB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Mohlo by tě zajímat:
Skupina předmětu BEMC - Elektromagnetická kompatibilita
Reference vyučujících předmětu BEMC - Elektromagnetická kompatibilita
Podobné materiály
- BEMC - Elektromagnetická kompatibilita - Prezentace jednotky
- BEMC - Elektromagnetická kompatibilita - Prezentace Příklady 1
- BEMC - Elektromagnetická kompatibilita - Prezentace Příklady 2
- BEMC - Elektromagnetická kompatibilita - Prezentace úvod
- BRR1 - Řízení a regulace 1 - Prezentace 07
- BRR1 - Řízení a regulace 1 - Prezentace
- BSPE - Spolehlivost v elektrotechnice - Prezentace
- BESO - Elektronické součástky - BESO prezentace ze cvičení RNDr. Michal Horák, CSc
- BAN1 - Angličtina pro bakaláře- mírně pokročilí 1 - Gramatika-prezentace
- APFY - Patologická fyziologie - BIOT2008-1-prezentace
- APFY - Patologická fyziologie - BIOT2008-2-prezentace
- BMTD - Materiály a technická dokumentace - Prezentace z přednášek a cvičení, část materiály
Copyright 2024 unium.cz