Mix zadání

3.3 Vznik parazitních zemních proudových smyček a možnosti jejich odstranění či potlačení
jejich vlivu. Popište způsob a charakteristiky rozpojení zemní smyčky.
Galvanická vazba neboli vazba společnou impedancí je vazbou dvou elektrických systémů či bloků, jejichž proudové smyčky se uzavírají společnými úseky spojovacích vedení, tedy přes společnou impedanci. Častým případem parazitní galvanické vazby je vzájemná vazba dvou systémů či zařízení zapříčiněná tzv. zemní smyčkou, která vzniká v případě jejich separátního zemnění ve dvou různých bodech. Vlivem nahodilých (bludných) zemních proudů vzniká mezi těmito body nahodilé rušivé zemní napětí.
Základním principem zmenšení tohoto rušivého napětí je zvětšit celkovou impedanci zemní smyčky, zvýšit její útlum, případně ji elektricky zcela rozpojit.
3.4 Vysvětlete princip konstrukce, způsob zapojení a činnost oddělovacích a neutralizačních
transformátorů pro rozpojení parazitních zemních smyček. Jak jsou konstruovány a jak
pracují feritové útlumové kroužky ?

3.5 Popište vznik parazitní kapacitní vazby mezi galvanicky oddělenými obvody a zásady
jejího odstranění.
Kapacitní vazba je způsobena existencí parazitních kapacit mezi vodiči (rušicím a rušeným) nebo mezi jednotlivými částmi obvodů či konstrukce zařízení. Parazitní kapacitou modelujeme elektrické pole, které existuje mezi každými dvěma vodiči (vodivými částmi) s různým potenciálem. Tato situace typicky nastává např. při souběžném vedení energetických a signálových či datových kabelů a linek, příp. při paralelním vedení vodivých drah plošných spojů.
Kapacitní vazbu lze snížit užitím stíněných vodičů nebo zkroucením párů vodičů.
3.7 Jak vzniká parazitní kapacitní vazba mezi obvody se společným (vztažným) vodičem a jaké
jsou zásady a technická opatření pro její zmenšení ?
Vzniká např. tak že jednotlivé obvody zařízení jsou připojeny na jeden společný zemnící vodič a každý ze signálů k němu má parazitní kapacitní vazbu stejně jako v 3.5
Opatření:
-Co nejvíce zmenšit vazební kapacitu maximálním vzájemným oddálením vodičů, jejich co nejkratším souběžným vzájemným vedením, příp. zamezením jejich souběžnému vedení, volbou co nejmenších průřezů obou vodičů a co nejmenší hodnotou permitivity izolace mezi vodiči, příp. permitivity.
-Zajistit nízkoohmové impedanční poměry v navázaném obvodu.
-Rychlost časových změn všech napětí (signálů) v obvodu ∆u/∆t omezit na minimální možnou hodnotu postačující ke správné činnosti daného obvodu.
3.10 Uveďte příklad parazitní kapacitní vazby dvou zařízení vůči zemi a technické možnosti
jejího odstranění.
-Co nejvíce zmenšit vazební kapacitu maximálním vzájemným oddálením signálových cest
-Zajistit nízkoohmové impedanční poměry v navázaném obvodu. (připojením zemnícího odporu na vstup hradel B a D)
-Rychlost časových změn všech napětí (signálů) v obvodu ∆u/∆t omezit na minimální možnou hodnotu postačující ke správné činnosti daného obvodu.
3.12 Vysvětlete vznik parazitní induktivní vazby, její základní fyzikální vlastnosti a způsoby její
minimalizace. Jaké zásady je třeba dodržovat při souběžném vedení různých druhů kabelů ?
Prochází-li obvodem elektrický proud, vzniká v okolním prostoru magnetické pole, a to konstantní nebo proměnné, v závislosti na časovém průběhu proudu. Ve vodičích, které jsou v časově proměnném magnetickém poli, se indukuje napětí, jehož velikost roste se zvyšováním kmitočtu, příp. s rostoucí rychlostí časových změn proudu v primárním obvodu. Při časové změně magnetického toku Φ se v obvodu indukuje rušivé napětí dané Faradayovým indukčním zákonem.
Pro minimalizaci parazitní induktivní vazby mezi obvody je třeba, aby:
• délka souběžně probíhajících vodičů obou obvodů byla minimální;
• vzdálenost obou obvodů byla co největší;
• velikost proudové smyčky rušeného obvodu (obvodu přijímače) byla co nejmenší.
4.1 Objasněte princip odrušovací tlumivky, popište její zapojení do napájecího vedení a
principy správné činnosti. Specifikujte základní vlastnosti a technické parametry kvalitních
odrušovacích tlumivek včetně vlivu vlastní rezonance tlumivky.
Odrušovací tlumivky jsou nejnákladnější a nejobjemnější pasivní prvky užívané v technice odrušování, a to buď samostatně, nebo jako součást odrušovacích filtrů. Protože se odrušovací tlumivky zapojují do proudových obvodů odrušovaného zařízení, jsou jejich rozměry v prvé řadě dány velikostí protékajícího pracovního proudu. Principiální zapojení odrušovací tlumivky mezi zdroj rušení (např. výstup energetické sítě) a přijímač rušení (např. napájecí vstup přístroje).
Základní parametr – vložný útlum v [dB] viz char.
Zásadní význam pro elektrické vlastnosti tlumivky jako odrušovacího elementu mají její parazitní parametry. Náhradní schéma reálné odrušovací tlumivky. Kromě žádoucího parametru – indukčnosti L, jejíž hodnota by měla být co největší, vykazuje každá tlumivka ztrátový odpor vinutí R a parazitní kapacity C – mezizávitovou, proti jádru, příp. proti zemi. Tyto kapacity způsobují, že tlumivka se chová jako rezonanční obvod, který nad svým rezonančním kmitočtem má kapacitní charakter a s rostoucím kmitočtem zhoršuje odrušovací efekt, tj. snižuje velikost vložného útlumu.
4.2 Popište používané konstrukční typy odrušovacích tlumivek. Vysvětlete princip činnosti
odrušovací tlumivky s proudovou kompenzací a způsoby jejího použití.
Tlumivky pro potlačení symetrické složky rušení v napájecích obvodech, pro potlačení parazitních vazeb mezi signálovými a řídicími obvody, vysokofrekvenční blokovací tlumivky. Jejich základní nevýhodou je poměrně malá dosažitelná indukčnost (µH), relativně velký činitel jakosti Q >> 1
Tlumivky pro potlačení nesymetrické složky rušení v napájecích obvodech, tzv. tlumivky s proudovou kompenzací. Princip této tlumivky spočívá v tom, že fázový a zpětný vodič (příp. fázové vodiče a zpětný vodič) jsou navinuty na společném jádru ve stejném smyslu tak, že pro pracovní proud 50 Hz a pro protifázové rušivé proudy mají jejich magnetické toky opačný směr, vzájemně se ruší a výsledná indukčnost pro pracovní proud 50 Hz je téměř nulová.
4.4 Objasněte funkci odrušovacích kondenzátorů, jejich zapojení do vedení a zásady správného
užití. Vliv vlastní rezonance kondenzátoru a délky jeho přívodů na charakteristiky odrušení.
Odrušovací kondenzátory mohou být používány buď samostatně, nebo spojené do určitých kombinací tzv. kondenzátorových filtrů, nebo jako součásti odrušovacích filtrů LC, příp. článků RC. Odrušovací kondenzátor se zapojuje paralelně k vnitřní impedanci sítě.
Indukčnost přívodů vytváří s vlastní kapacitou kondenzátoru parazitní rezonanční obvod, nad jehož rezonančním kmitočtem má odrušovací kondenzátor induktivní charakter a jeho vložný útlum s rostoucím kmitočtem klesá.
4.5 Popište používané konstrukční typy odrušovacích kondenzátorů a způsoby jejich zapojení
pro potlačení soufázového a protifázového rušení na vedení. Specifikujte parametry
odrušovacích kondenzátorů třídy X a třídy Y a požadavky na ně kladené.
Odrušovací kondenzátory se vyrábějí jako dvojpólové, trojpólové, čtyřpólové či vícepólové.
Použití jednotlivých druhů závisí především na tom, chceme-li kondenzátorem potlačit soufázovou (IS) nebo protifázovou složku (IP) rušivého proudu na vedení.
Odrušovací kondenzátory třídy X jsou určeny pro použití tam, kde jejich průraz nemůže ohrozit bezpečnost lidského života.
Kondenzátory X1 se používají tam, kde je nebezpečí výskytu přepěťových špiček větších než 1,2 kV. V případě menších přepětí se užívají kondenzátory X2. Odrušovací kondenzátory třídy Y se zapojují mezi fázový a ochranný vodič či uzemněný kryt přístroje všude tam, kde je omezena přípustná hodnota unikajícího (svodového) proudu.
4.7 Pojednejte o principech a požadovaných vlastnostech odrušovacích filtrů LC. Jaké jsou
hlavní problémy při návrhu síťových odrušovacích filtrů ?
Jako síťový odrušovací filtr označujeme filtr zapojený do energetické napájecí sítě či do napájecího vstupu přístroje. Tento druh odrušovacího filtru je asi v současné praxi EMC nejčastější. Principiální zapojení filtru je do vedení mezi zdroj a přijímač rušení.
Vlastnosti filtru a velikost jeho vložného útlumu závisí jednak na jeho vlastních parametrech, jednak na impedančních parametrech zdroje i přijímače rušení (tedy např. impedance napájecí sítě ZS a impedance napájecího vstupu přístroje ZZ). A právě neurčitost těchto impedancí způsobuje značné obtíže při návrhu síťového odrušovacího filtru a je hlavní příčinou toho, že určitý filtr vykazuje velké odchylky hodnot vložného útlumu v závislosti na vnějších pracovních (= impedančních) podmínkách obvodů, v nichž je zapojen.
Celková indukčnost tlumivek odrušovacího filtru nesmí být větší než taková, při níž průchodem síťového proudu 50 Hz na nich nevznikne úbytek napětí větší než 1 % až 2 %