Temp

(hrubé přepěť.ochrany) a kaskádou varistoru a Zenerovy d. (jemných přepěť.ochran)
Průběh napětí-bleskojistka omezí špičkovou velikost strmého vstup. přepěť. impulsu na cca 600 V, varistor omezí na cca 150 V a následně Zenerova d. sníží toto omezení na cca 40 V. Následky-vyřazení hrubé ochrany (bleskojistka by vůbec „nezapálila“), nepřípustné přetížení prvku jemné ochrany příliš vysokým napětím;Ochrana- jednotlivé stupně komb.ochrany oddělit LC či RC-sériová indukčnost > 20 µH nebo rezistory s odporem > 5.-výsledek: univerzální přepěť.ochranu s vysokou výkonovou zatížitelností se všemi výhodami jemných ochran.; další typy: ventilová bleskojistka, odrušovací filtry EMP;Vliv kapacity-v nf systémech-zvětšuje odrušovací kapacitu celého filtru a tím i útlum vyšších kmitočtových složek rušivých signálů; může částečně nahradit kapacitu kondenzátorů odrušovacího filtru; v vf systémech je velká hodnota vlastní kapacity těchto prvků spíše problematická-způsobuje nepřijatelně vysoký útlum užitečných vf signálů; použitím rychlých spínacích nízkokapacitních diod snížíme působení kapacity; Vliv délky- vlastní drátové přívody musí být co nejkratší; příliš dlouhými může být ochranná funkce součástky zcela ochromena.
4.8 Specifikujte hlavní zásady konstrukce a správného konstrukčního umístění síťových
odrušovacích filtrů LC. Uveďte typická zapojení filtrů a vysvětlete princip použití tzv.
zemní tlumivky v zapojení filtru. LC filtry-bez potlačení propouštějí signály (proudy) s kmitočtem nižším než je určitý mezní kmitočet fm a naopak tlumí složky, jejichž kmitočet je vyšší než tento mezní kmitočet; neurčitost impedancí způsobuje obtíže při návrhu síť.odruš. filtru-příčina:filtr vykazuje velké odchylky hodnot vložného útlumu; Zásady:1.Celk.indukč.tlumivek nesmí být větší než taková, při níž průchodem síťového proudu 50 Hz na nich nevznikne úbytek napětí větší než 1 % až 2 % jmenovité hodnoty napájecího napětí. 2. Od určitých kmitočtů, kdy začne převládat parazitní indukčnost kondenzátorů a parazitní kapacita tlumivek, se může původní dolní propust změnit na horní propust, a tím rušení v oblasti vysokých kmitočtů naopak zhoršit-zařízení velkých výkonů 3. Použití odrušovacího filtru na energet.napájecím vstupu zařízení nesmí zhoršit provozní podmínky vlastního zařízení ani napájecí sítě nebo ohrozit jejich správnou činnost. 4. Důležitou roli hrají i ekonomické a konstrukční otázky, tj. cena filtru, jeho rozměry a váha;veličiny-minimal. Zemní tlumivka-použití:tam,kde se soufázové složky rušivého proudu uzavírají přes parazitní kapacity mezi fázovým vodičem a zemním vodičem a zemí se dostávají do chráněného zařízení;zvýší se impedance parazitních zemních smyček, omezí se přenos rušivých soufázových proudů; typ.příklad-odrušovací filtry zařízení s elektronickými,zejména číslicovými obvody, počítače, řídicí systémy apod. Tyto filtry mají obvykle asi o 10 dB větší útlum než normální síťové filtry; Zapojení-ke zdroji rušení (obvykle napájecí síti) tak, že jeho síťové svorky představují současně i vstupní svorky odrušovaného zařízení.
5. 1 Definujte účinnost (efektivnost) elektromagnetického stínění neomezené kovové přepážky a jeho dílčí složky: útlum odrazem, absorpční útlum a útlum vlivem mnohonásobných odrazů. Objasněte základní fyzikální mechanismy jejich vzniku, formulujte jejich matematické vyjádření a fyzikálně je interpretujte.
Kolmý dopad vlny-nejhorší případ. Jiný úhel-vlna prošlá do stínicí přepážky a dále do stíněného prostoru vždy menší. Když je přepážka z dobrého kovu s vysokou specif.vodivostí, prochází rovinná vlna tímto prostředím kolmo k ploše rozhraní bez ohledu na úhel jejího dopadu; plocha musí být neomezená. Útlum odrazem- R vzniká vlivem částeč.odrazu energie vlny na impedanč.rozhraní mezi vzduchem s impedancí Z0 a kovovou stěnou přepážky s impedancí ZM a rovněž na „výstupním“ rozhraní mezi kovovou stěnou ZM a dielektrikem (vzduchem) Z0. ; nezávisí na tloušťce t stínicí kovové stěny; Absorpční útlum-vzniká pohlcením části energie elektromag.vlny při jejím průchodu stínicí kovovou přepážkou o tloušťce t vlivem tepelných ztrát. ; Útlum vlivem mnohonás..-při průchodu elektromag.vlny vodivou stínicí přepážkou dochází na rozhraních k opak.odrazům; pokud-stínění z dobře vodivého kovu (Z0 >> ZM)+tloušťka je větší než hloubka vniku+M=0dB
→SE =R + A;Pokud přepážka tenká ve srovnání, je „útlum“ odrazy záporný (v dB) a hodnota M snižuje celkovou účinnost stínění přepážky!
5.2 Specifikujte kmitočtovou závislost účinnosti stínění kovové přepážky ve vzdáleném elektromagnetickém poli a jeho dílčích složek, objasněte její závislost na materiálových parametrech stínicí přepážky. Jak se mění účinnost stínění u velmi tenkých kovových vrstev?
Pro celkovou účinnost stínění jsou obvykle nejdůležitější útlum odrazem a absorpční útlum přepážky.
Absorpční útlum roste s druhou odmocninou kmitočtu na dB stupnici a je větší pro vodivé feromagnetické materiály (µr >> 1)než stejně vodivé nemagnetické materiály.
Na vysokých kmitočtech vzrůstá absorpční útlum a vysoce převyšuje (klesající) útlum odrazem.
Vzrůst účinnosti stínění na vysokých kmitočtech je přitom výraznější u magnetických kovových materiálů s µr >> 1. Tyto závěry jsou dokumentovány kmitočtovými průběhy obou složek účinnosti stínění – útlumu odrazem R a útlumu absorpcí A V tomtéž obrázku je naznačen i kmitočtový průběh třetí složky celkové účinnosti stínění-útlumu mnohonásobnými odrazy M.. Je zřejmé, že na „nízkých“ kmitočtech, kdy hloubka vniku δ >> t, je hodnota M záporná a snižuje celkovou účinnost stínění kovové přepážky. S rostoucím kmitočtem se
velikost M → 0 dB a mnohonásobné odrazy přestávají mít vliv na výslednou účinnost stínění.
Mnohonásobné odrazy M se mohou nepříznivě uplatňovat i na vyšších kmitočtech, je-li stínicí přepážka velice tenká (t 1. Tyto závěry jsou dokumentovány kmitočtovými průběhy obou složek účinnosti stínění – útlumu odrazem R a útlumu absorpcí A V tomtéž obrázku je naznačen i kmitočtový průběh třetí složky celkové účinnosti stínění-útlumu mnohonásobnými odrazy M.. Je zřejmé, že na „nízkých“ kmitočtech, kdy hloubka vniku δ >> t, je hodnota M záporná a snižuje celkovou účinnost stínění kovové přepážky. S rostoucím kmitočtem se
velikost M → 0 dB a mnohonásobné odrazy přestávají mít vliv na výslednou účinnost stínění.
Mnohonásobné odrazy M se mohou nepříznivě uplatňovat i na vyšších kmitočtech, je-li stínicí přepážka velice tenká (t 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 souběž-nému vedení, co nejmenší průřezy obou vodičů a co nejmenší hodnota permitivity izolace mezi vodiči, příp. permitivity materiálu desky plošného spoje.
Co největší kapacita C32 , která na vstupu ovlivňovaného obvodu omezuje velikost přeneseného rušivého napětí (např. těsným při-blížením či zkroucením vodiče 3 se vztažným vodičem 2.
Nízkoohmové impedanční poměry v navázaném (ovlivňovaném) obvodu, tedy hodnotu R32 udržovat minimální.
Rychlost časových změn všech napětí (signálů) v obvodu u /t omezit na minimální možnou hodnotu, postačující ke správné činnosti daného obvodu. Zásady zmenšení tohoto druhu parazitní kapacitní vazby * Vzájemně elektricky odstínit oba ovlivňující se vodiče buď stíně-ním vodiče 3, nebo zavedením pomocného „stínicího“ spoje s nulovým potenciálem na desce plošného spoje mezi vodiče 1 a 3. * Kapacitní vazba vůči zemi
vyvolaná velkou kapacitou např. přívodů obvodu vůči společné zemi * Parazitní induktivní vazba  minimální délka souběžně probíhajících vodičů obou obvodů;
maximální vzájemná vzdálenost r obou obvodů;
minimální velikost proudové smyčky S rušeného obvodu (obvodu přijímače);
minimální rychlost časových změn všech proudů (signálů) v obvodu  I /t . * Způsoby omezení induktivní vazby a) omezení induktivní vazby pomocí závitu K nakrátko; a) b) c) d)
b) kompenzace induktivní vazby zkroucením vodičů obvodu přijímače; c) minimalizace vazby kolmým natočením vazebních smyček; d) minimalizace vazby stíněním obvodu přijímače. * Omezení parazitních kapa-citních a induktivních vazeb mezi souběžnými kabely

separátní vedení kabelů ve stíněných sekcích Parazitní vazba vyzařováním * [V/m ; kW , km] Účinná ochrana

elektromagnetické stínění
* ZPŮSOBY OMEZOVÁNÍ RUŠENÍ odrušovací tlumivky a jednoprvkové tlumivkové filtry,
odrušovací kondenzátory a kondenzátorové filtry,
pasivní odrušovací filtry LC,
přepěťové ochranné prvky (bleskojistky, plynem plněné výbojky, varistory, omezovací diody),
elektromagnetické, elektrické a magnetické stínění. Rušení na vedení: odrušovací tlumivky, kondenzátory, kmitočtové filtry LC a omezovače přepětí
Rušení vyzařováním: elektromagnetické stínění ODRUŠOVACÍ PROSTŘEDKY * Základním parametrem každého odrušovacího prvku (filtru) je
vložný útlum L U20 U2 L [dB] = U20 [dBμV] – U2 [dBμV] * Odrušovací tlumivky * Parazitní parametry odrušovací tlumivky Kmitočtová závislost velikosti impedance
reálné odrušovací tlumivky Náhradní schéma reálné
odrušovací tlumivky * Základní požadavky na odrušovací tlumivky: Velká indukčnost (řádově mH) při malých rozměrech, malém počtu závitů, nízké hmotnosti a nízké ceně. Napěťový úbytek napájecího napětí 50 Hz na tlumivce je základním omezujícím faktorem počtu závitů tlumivky, a tedy hodnoty její indukčnosti.
Vysoký vlastní rezonanční kmitočet, tj. minimální parazitní kapa-city tlumivky.
Mimo oblast síťových kmitočtů (50 ÷ 400 Hz) musí mít tlumivka co největší činné ztráty, tedy co nejmenší činitel jakosti (Q < 1). Ty-pická hodnota vložného útlumu „síťové“ tlumivky činí 15 ÷ 20 dB na kmitočtu řádu 100 kHz.
Tlumivka s feromagnetickým jádrem se nesmí přesycovat při pracov-ních proudech, pro něž je určena.
Tvar a permeabilita magnetického obvodu jádra musí umožňovat do-sáhnout maximální indukčnosti při minimálním počtu závitů. * Druhy odrušovacích tlumivek Tlumivky pro potlačení symetrické složky rušení v napájecích obvodech, pro potlačení parazitních vazeb mezi signálovými a řídi-cími obvody, vysokofrekvenční blokovací tlumivky. Odrušovací tlumivka na otevřeném feritovém jádru Odrušovací tlumivka na uzavřeném feritovém jádru Odrušovací tlumivky pro vysoké kmitočty * Tlumivky pro potlačení nesymetrické složky rušení v napá-jecích obvodech, tzv. tlumivky s proudovou kompenzací. jednofázová trojfázová * Odrušovací kondenzátory
(kondenzátorové filtry) * Parazitní parametry odrušovacích kondenzátorů Vliv přívodů dvojpólového kondenzátoru 250 nF na hodnotu vložného útlumu Přívod o délce 5 mm představuje indukčnost cca 5 ÷ 10 nH blokovací
kondenzátor společný (zemnicí) vodič * Blokovací (oddělovací) kondenzátor
(bypassing capacitor, decoupling capacitor) * kmitočtové spektrum časový průběh Rušivé napětí (šum) na blokovacím kondenzátoru * Kmitočtový průběh vložného útlumu různých kondenzátorů Typy a montáž průchodkových kondenzátorů * Kapacita odrušovacích kondenzátorů Kondenzátory třídy Xse používají tam, kde jejich případný průraz nemůže ohrozit lidský život.
Kondenzátory třídy Y (tzv. bezpečnostní) se zapojují mezi fázový a ochranný vodič tam, kde je omezena pří- pustná hodnota svodového proudu. se volí v závislosti na kmitočtovém spektru rušení   čím nižší dolní kmitočet potlačovaného kmitočtového pásma, tím větší kapacita * Konstrukční typy odrušovacích kondenzátorů
a způsoby jejich použití dvojpólový trojpólový trojpólové čtyřpólový pětipólový * Potlačení protifázových rušivých proudů IP pomocí dvojpólového kondenzátoru CX a soufázových rušivých proudů IS pomocí dvojpólových kondenzátorů CY Potlačení soufázových rušivých proudů  pomocí trojpólových kondenzátorů * Potlačení protifázových rušivých proudů pomocí čtyřpólového kondenzátoru Potlačení protifázových rušivých proudů a soufázových rušivých proudů  pomocí jediného pětipólového odrušovacího kondenzátoru * Síťové (napájecí) odrušovací filtry Vlastnosti filtru (velikost vložného útlumu) závisí na jeho vlastních parametrech i na impedančních parametrech zdroje a přijímače rušení (impedance napájecí sítě ZS a napájecího vstupu zařízení ZZ). Neurčitost těchto impedancí působí znač-né obtíže při návrhu a provozu síťových odrušovacích filtrů. Odrušovací filtry LC * Impedance energetické napájecí sítě 1 - venkovní síť
2 - průběh CISPR
3 - průmyslová síť
4 - kabelová zemní rozvodná síť [1] HABIGER, E. Elektromagnetische Verträglichkeit. Hüthig Buch Verlag, Heidelberg 1992 silně závisí na typu a provedení sítě a značně se mění v závis-losti na kmitočtu v širokém rozsahu od zlomků W až po stovky W. Je hlavním zdrojem neurčitosti při provozu filtrů. MIL-STD 462 * Další problémy návrhu síťových odrušovacích filtrů Na tlumivkách filtru (bez proudové kompenzace) nesmí vzniknout větší úbytek napájecího napětí 50 Hz než 1÷2 % jmenovité hodnoty  omezení celkové velikosti indukčnosti tlumivek shora.
Parazitní vlastnosti tlumivek a kondenzátorů omezují kmitočtové pás-mo a velikost útlumu filtru. Vlivem parazitní indukčnosti kondenzátorů a parazitní kapacity tlumivek se původní dolní propust mění na horní propust, a tím se rušení na vysokých kmitočtech zhorší.
Odrušovací filtr na napájecím vstupu zařízení nesmí zhoršit provoz zařízení ani napájecí sítě nebo ohrozit jejich správnou činnost.
Ekonomické a konstrukční otázky  cena filtru, rozměry a váha. Všechny tyto veličiny by měly být minimalizovány. 
výpočet síťového odrušovacího filtru má vždy spíše jen orientační charakter * Volba základní struktury síťového filtru
podle velikostí zátěžových impedancí ZS a ZZ * Základní struktury síťových odrušovacích filtrů LC Výchozí půlčlánek L typu dolní propust Sestavení základního článku T Sestavení základního článku  * Sestavení dvojitých článků T a P * Příklady zapojení komerčních odrušovacích síťových filtrů * Odrušovací filtr se zemní tlumivkou * Mechanická konstrukce a instalace odrušovacích filtrů do chráněného vstupu odrušovaného zařízení musí být takové, aby rušivé signály mohly vstupovat do zařízení jen průchodem přes filtr a nikoli různými parazitními cestami „kolem“ filtru. ŠPATNĚ SPRÁVNĚ * Speciální druhy odrušovacích filtrů Filtry NEMP (LEMP), filtry EMP (RFI / EMI Filters) pro ochranu zařízení proti působení rušivých impulzů velké intenzity. Filtr EMP má na vstupu zapojeny přepěťové ochranné prvky (bleskojistky, varistory, ochranné diody aj.). Příklad zapojení síťového odrušovacího filtru
s přepěťovými ochranami (filtr EMP) Filtry TEMPEST (Temporary Emanation and Spurious Trans-mission – přechodné úniky a nepravé přenosy). Velmi jakostní parametry: vysoký útlum 80÷100 dB v širokém kmitočtovém rozsahu od 10 kHz do několika GHz. V USA je jako TEMPEST označován celý národní program na ochranu počítačů a jejich periférií před nežádoucím odposlechem dat. * Příklad zapojení filtru TEMPEST
firmy Schaffner Datové filtry (Data - Line Filters) k omezení rušivých signálů na da-tových a signálových vedeních. Datové filtry pracují v přizpůsobe-ných systémech (ZS = ZZ) a pro-pouštěné užitečné signály bývají značně širokopásmové. Obvyklým požadavkem je proto velká str-most jejich útlumové charakteris-tiky mezi propustným a nepropust-ným pásmem. * * Přepěťové ochranné prvky prvky pro hrubou přepěťovou ochranu (hard limiters)
vzduchové jiskřiště, plynem plněné výbojky (bleskojistky)
prvky pro jemnou přepěťovou ochranu (fine limiters)
varistory, Zenerovy diody, supresorové diody * Hrubé přepěťové ochrany Vzduchové jiskřiště k ochraně proti napětím od 1 kV do několika jednotek MV. Je tvořeno dvěma elektrodami ve vzduchu, mezi nimiž při přepětí dochází k výboji. Základní nevýhodou je nízká reproduko-vatelnost procesu vzduchového výboje. Obvyklá konstrukce plynem plněných výbojek Plynem plněné výbojky (bleskojistky) s elektrodami v keramickém či skleněném pouzdru naplněném vzácným plynem (argon, neon) pod slabým tlakem. Vysoká přesnost a reprodukovatelnost výboje.
Statická V-A charakteristika bleskojistky Izolační odpor mezi elektrodami v „nezapáleném“ stavu je větší než 1010 , vlastní kapacita bleskojistky je menší než 10 pF. Přesáhne-li napětí hodnotu tzv. zápalného napětí UZ (desítky V až několik kV), dojde k „zapálení“ výbojky a její odpor prudce klesne až o deset řádů. * doutnavý výboj obloukový výboj Velikost zápalného napětí UZ bleskojistky závisí silně na strmosti časového nárůstu přicházejícího napěťového impulzu du/dt. Statické zapalovací napětí UZstat je definováno pro nárůst napětí pomalejší než 100 V/s a jeho typické hodnoty jsou cca 90 ÷ 1200 V. Dynamické zapalovací napětí bleskojistky je definováno pro nárůst napěťového impulzu du/dt = 1 kV/s. Jeho hodnota bývá v rozmezí 600 ÷ 700 V. Při velmi strmých impulzech (< 30 ns) plynová bleskojistka nezapálí. Průběh napětí na bleskojistce při působení rychlého přepěťového impulzu * * Jemné přepěťové ochrany Varistory (Variable Resistors), odpory VDR (Voltage Dependent Resistors) jsou nelineární napěťově závislé polovodičové rezistory se symetrickou A-V charakteristikou. Varistory se vyrábějí ze ZnO (MOV – Metal Oxide Varistor) nebo z SiC. K závisí na geometrii varistoru
pro SiC je  = 3 ÷ 7, pro ZnO  = 25 ÷ 40.
Rozsah provozních napětí varistoru (velikost ochranného napětí varistoru) činí jednotky V až jednotky kV.
Odpor varistoru je 1012 W (v rozsahu pracov-ních napětí) a 1 ÷ 10 W mimo tento rozsah. Varistorem může protékat proud až desítek A.
Reakční doba varistoru činí nízké desítky ns.
Kapacita varistoru je 0,4 ÷ 40 nF. I = K.U a * Zenerovy diody s hodnotami Zenerova, tj. ochranného napětí od cca 3 V do 200 V. Supresorové diody, TAZ diody (Transient Absorbing Zener), Transil (Thomson) nebo Transzorb (General Semiconductor) jsou speciální křemíkové lavinové diody s vyšší proudovou zatížitelností v závěrné oblasti a kratší reakční dobou. Jsou pouzdřeny jako pár diod zapojených antisériově proti sobě; vzniká bipolární součástka se symetrickou A-V charakteristikou podobnou charakteristice varistoru.
Rozsah ochranných napětí je obvykle 6 ÷ 440 V.
Vlastní kapacita až 15 000 pF.
Velmi krátká reakční doba jednotky až desítky ps. * Obvodové zapojení přepěťových ochran Nejčastěji jako kombinované ochrany tvořené kaskádním zapojením několika typů ochranných prvků do společného vedení. R
> 5  R
> 5   * Vlastní kapacita prvků přepěťových ochran
působí: pozitivně v nízkofrekvenčních odrušovacích systémech (např. v napájecích odrušovacích filtrech) jako součást filtračních kapacit filtru.  * negativně ve vysokofrekvenčních sdělovacích či datových systémech, kde velká hodnota kapacity těchto prvků způsobuje nepřijatelně vysoký útlum užitečných vysokofrekvenčních signálů. Zmenšení kapacity přepěťové ochranné diody pomocí rychlých (nízkokapacitních) spínacích diod * Vliv délky přívodů přepěťové ochrany Vlivem indukčnosti dlouhých přívodů a vlastní kapacity ochranného prvku vzniká ostrý (derivační) napěťový impulz, jehož velikost může být větší než je výsledná hodnota omezovaného napětí na přepěťovém prvku. Napětí na výstupu Zenerovy diody 3V3 s různou délkou drá-tových přívodů jako odezvy na vstupní na-pěťový skok o veli-kosti 10 V
ELEKTROMAGNETI