SZZ09_BEMC

BEMC
Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - definice. Základní řetězec EMC - vysvětlení a význam. Obsahové vysvětlení zkratek EMI a EMS.
Přírodní a umělé zdroje napěťového přepětí. Základní kvalitativní a kvantitativní parametry proudového impulzu blesku, jeho možné účinky na elektrotechnická zařízení.
Lokální elektrostatické výboje (ESD), vznik a jejich charakter. Základní mechanismy snížení rizika vzniku ESD, možné účinky ESD na elektronické součástky a zařízení.
Odrušovací kondenzátory - základní vlastnosti, zapojení do odrušovaného obvodu, hlavní požadavky na jejich parametry. Konstrukční typy odrušovacích kondenzátorů.
Základní přepěťové ochranné prvky pro hrubou a jemnou přepěťovou ochranu - jednotlivé typy a jejich základní vlastnosti. Činnost varistoru - vysvětlení. Kombinované přepěťové ochrany.
Účinnost (efektivnost) elektromagnetického stínění - definice. Fyzikální mechanismus stínění, typické kmitočtové průběhy jednotlivých složek celkové účinnosti stínění vzdáleného elektromagnetického pole.
Umělá síť LISN, její použití a principiální zapojení. Princip činnosti LISN.
Základní rozdíly mezi měřením elektromagnetického rušení ve volném prostoru (na volném prostranství), ve stíněné komoře a v bezodrazové absorpční komoře. Základní konstrukce těchto měřicích prostor.
Špičková detekce, kvazi-špičková detekce a detekce střední hodnoty při měření EMI. Principiální zapojení jednotlivých detektorů, důvody jejich použití v technice měření EMI.
Speciální antény pro testování odolnosti zařízení vůči silným elektromagnetickým polím definice, vysvětlení. Konstrukce deskového vedení, komory TEM a komory G-TEM. Základní důvody pro jejich používání v technice EMC.
Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - definice. Základní řetězec EMC - vysvětlení a význam. Obsahové vysvětlení zkratek EMI a EMS.
Definice:
Elektromagnetická kompatibilita 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 vlastí „elektromagnetickou činností“ nepřípustně neovlivňovat své okolí, tj. neprodukovat signály, jež by byly neřípustně rušivé pro jiná zařízení (technická či biologická)
Základní řetězec EMC
EM procesy v atmosféře
elektrostatické výboje
motory, spínače, relé
energetické rozvody
polovodičové měniče
zářivky, pece, svářečky
domácí spotřebiče
rozhlasové a TV vysílače
PC, číslicové systémy
vzdušný prostor
zemnění
energetické kabely
napájecí vedení
stínění
signálové vodiče
datové vodiče
společná napájecí síť
číslicová technika
počítače
měřicí přítroje
automatizační prostředky
telekomunikační systémy
systémy přenosu dat
rozhlasové přijímače
televizní přijímače
Skutečná souvislost tří oblastí řetězce EMC je samozřejmě mnohem složitější. Každý systém či zařízení, nebo jeho určitá část, může být současně jak vysílačem (zdrojem), tak i přijímačem elektromagnetického rušení. Presto lze označit zdroj i přijímač rušení podle výkonu rušení či citlivosti na rušení. Ve skutečném řetězci EMC se rovněž nikdy nejedná o působení jediného zdroje rušení a jediného přijímače, ale řeší se vždy vzájemné vztahy více systémů vzájemně se všestranně ovlivňujících. Pak obvykle postupujeme tak, že jeden systém považujeme nejprve za systém ovlivňující (zdroj rušení) a všechny ostatní za systémy ovlivňované (přijímače rušení). Pak tento vybraný systém naopak považujeme za ovlivňovaný a hodnotíme důsledky jeho možných ovlivnění všemi ostatními systémy. Vzájemné působení různých systémů je tedy velmi složité a komplexní.
Obsahové vysvětlení zkratek:
EMI – Elektromagnetická interferece: neboli elektromagnetické rušení je proces, při kterém se signál generovaný zdrojem rušení přenáší prostřednictvím elektromagnetické vazby do rušených systémů. EMI se tedy zabývá především identifikací zdrojů rušení, popisem a měřením rušivých signálů a identifikací parazitních přenosových cest. Kompatibility celého systému se dosahuje technickými opatřeními především na straně zdrojů rušení a jejich přenosových cest. EMI se tak týká hlavně příčin rušení a jejich odstraňování.
EMS – Elektromagnetická susceptibilita: neboli elektromagnetická citlivost (na rušení) či dolnost (vůči rušení) vyjadřuje schopnost zařízení a systému pracovat bez poruch nebo s přesně definovaným přípustným vlivem v prostředí, v němž se vyskytuje elektromagnetické rušení. EMS se tedy zabývá především technickými opatřeními, které zvyšují u objektu (přijímače rušení) jeho elektromagnetickou imunitu, tedy jeho odolnost proti vlivu rušivých signálů. EMS se tak týká spíše odstraňování důsledků rušení, bez odstraňování jejich příčin.
Přírodní a umělé zdroje napěťového přepětí. Základní kvalitativní a kvantitativní parametry proudového impulzu blesku, jeho možné účinky na elektrotechnická zařízení.
Zdroje napěťového přepětí:
Přírodní – atmosférický výboj blesku (LEMP), lokální elektrostatické výboje (ESD)
Umělé – Spínací a rozpínací rařízení (vznik elektrického oblouku), lokální elektrostatické výboje (ESD)
Základní kvalitativní a kvantitativní parametry proudového impulsu blesku
rušivý účinek až do vzdálenosti cca 4 km
velikost proudového impulsu blesku až 200 kA
velká strmost náběžné hrany impulsu – několik mikrosekund
doba trvání impulsu – stovky mikrosekund
celková energie impulsu 2,5 – 10 MJ, náboj 150 – 300 C
spektrální rušení až do kmitočtu cca 100 MHz, největší na 2 – 30 kHz (až 140 dBV)
Možné účinky blesku na elektrotechnická zařízení
Přímý úder blesku do budovy má za následek rázový impulz proudu, který neprotéká jen hromosvodovým svodem, ale může se uzavírat i přes kovové konstrukce budovy, a tedy protéká i vnitřkem budovy v blízkosti elektronických zařízení. Kromě silného magnetického pole indukuje v síťovém rozvodu budovy sekundární napěťové rázy.
Nepřímý účinek blesku spočívá v zavlečení napěťového rázového impulzu z vnějšího vedení nízkého, případně i vysokého napětí do vnitřního silového rozvodu budov. V tomto případě je důležité, aby na vstupu budovy byla instalována primární přepěťová ochrana (bleskojistky, varistory) a aby budova byla vybavena dokonalým zemnicím systémem.
Lokální elektrostatické výboje (ESD), vznik a jejich charakter. Základní mechanismy snížení rizika vzniku ESD, možné účinky ESD na elektronické součástky a zařízení.
Vznik a charakter lokálních elektrostatických výbojů
ESD (ElectroStatic Discharge) vznikají tam, kde se vyskytuje třecí pohyb mechanických částí (kovových a/nebo dielektrických – pevných, kapalných či plynných). Jejich energie je velmi nízká, ale jejich napěťová úroveň dosahuje jednotek až desítek kV a je velmi nebezpečná pro elektronické prvky a zařízení. Největším provozním nebezpečím je elektrostatický náboj vznikající na osobách při jejich chůzi, pohybu končetin či třením částí oděvu. Osoba tak může běžně dosáhnout napětí proti zemi 5 ÷ 15 kV. K elektrostatickým výbojům dochází zejména při současné kumulaci následujících podmínek:
Pracovníci obsluhující elektronické přístroje mají nevhodné oblečení z hlediska vzniku vysokého elektrostatického napětí – jejich oděvy jsou ze syntetických tkanin.
Povrchy stolů, židlí i podlahová krytina jsou z umělých hmot s vysokým izolačním odporem.
Nízká vlhkost vzduchu v místnosti.
Vybíjecí proud elektrostatického výboje je tvarově podobný bleskovému proudovému impulzu, avšak s výrazně odlišnými kvantitativními parametry: během jediné ns dosáhne vybíjecí proud ESD velikosti několika jednotek až desítek A a následně klesá k nule po dobu několika desítek ns.
Možné účinky ESD na elektronické součástky a zařízení
Elektrostatický výboj tak může ovlivnit funkci i životnost elektronického zařízení či jeho součástek buď přímo, nebo indukcí magnetickým či elektrickým polem do jiných signálových obvodů. Výboje mikroskopického charakteru nemusí přitom v integrovaných obvodech způsobit jen jejich okamžité zničení, ale mohou vyvolat drobná poškození či zúžení vodivých drah, příp. zhoršení jejich izolačních parametrů. To se projeví jako zjevná závada až později, avšak v době mnohem kratší, než je normální životnost dané součástky či integrovaného obvodu.
Základní mechanismy snížení rizika vzniku ESD
Ochrana pracoviště před působením ESD:
antistatické sáčky (obaly)
antistatické kryty na prsty
antistatická, príp. vakuová pinzeta
uzeměný antistatický povrch stolu
antistatická nosná páska součástek
uzeměný pásek a zápěstí
uzeměný antistatický povrch podlahy
Pracovník by měl být oblečen v oděvu z antistatického či přírodního materiálu (vlna), příp. též mít antistatickou (uzeměnou) obuv.
Odrušovací kondenzátory - základní vlastnosti, zapojení do odrušovaného obvodu, hlavní požadavky na jejich parametry. Konstrukční typy odrušovacích kondenzátorů.
Vlastnosti, požadavky a parametry odrušovacích kondenzátorů
Použití odrušovacích kondenzátorů nebo kondenzátorových filtrů je účinné tehdy, je-li jejich reaktance mnohem menší než vnitřní impedance zdroje rušení a impedance napájecí sítě. Odrušovací kondenzátor je tedy nutno užívat ve vysokoimpedančních systémech, při nižších hodnotách impedancí zdroje a přijímače rušení účinnost odrušení kondenzátorem klesá.
Pro odrušovací vlastnosti kondenzátorů mají zásadní význam jejich parazitní parametry, z nichž nejdůležitější jsou parazitní indukčnost přívodů kondenzátoru a jeho svodový odpor. 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. Přívod o délce 5 mm přitom představuje indukčnost cca 5 ÷ 10 nH. Dobré odrušovací kondenzátory proto musí mít délku přívodů co nejkratší, což je především otázkou jejich vhodného konstrukčního provedení. Z toho hlediska jsou nejvýhodnější průchodkové a zejména koaxiální průchodkové kondenzátory.
Velikost kapacity odrušovacího kondenzátoru volíme v závislosti na kmitočtu rušení. Čím nižší je dolní kmitočet potlačovaného pásma, tím větší kapacitu volíme. V nejčastějším případě širokopásmového rušení dosáhneme lepšíh