🗊Презентация Электромагнитная совместимость. Электромагнитные помехи. (Занятие 2)

допустимая помеха: электромагнитная помеха, при которой качество функционирования технического средства, подверженного ее воздействию, сохраняется на заданном уровне допустимая помеха: электромагнитная помеха, при которой качество функционирования технического средства, подверженного ее воздействию, сохраняется на заданном уровне недопустимая помеха: электромагнитная помеха, воздействие которой снижает качество функционирования технического средства до недопустимого уровня

Источники электромагнитных помех на электрических станциях и подстанциях

Источники электромагнитных помех на электрических станциях и подстанциях • Переходные процессы в цепях высокого напряжения при коммутациях силовыми выключателями и разъединителями; • Переходные процессы в цепях высокого напряжения при коротких замыканиях, срабатывании разрядников или ограничителей перенапряжений; • Электрические и магнитные поля промышленной частоты, создаваемые силовым оборудованием станций и подстанций; • Электромагнитные поля высокой частоты, создаваемые ударами молнии, радиопередающими устройствами, преобразовательными установками; • Переходные процессы в заземляющих устройствах подстанций, обусловленные токами КЗ промышленной частоты и токами молний; • Быстрые переходные процессы при коммутациях в индуктивных цепях низкого напряжения; • Переходные процессы в цепях различных классов напряжения при ударах молнии непосредственно в объект или вблизи него; • Разряды статического электричества; • Электромагнитные возмущения в цепях оперативного тока;

Классификация электромагнитных помех Электромагнитные помехи по совокупности признаков могут быть разделены на следующие классы: Естественные и искусственные Функциональные и нефункциональные Широкополосные и узкополосные Синфазные и противофазные

Естественные помехи: Естественные помехи: - Удар молнии - Разряды статического электричества Искусственные помехи: Коммутация оборудования Работа электродвигателя Работа радиопередатчика - и т.п. Источник искусственных помех – работа технических средств.

Функциональные помехи: Функциональные помехи: Источник помехи является функциональным, если для него эта помеха является полезным сигналом. Интенсивность помех определена. Работа радиопередающих устройств (радио- и телепередатчики) Микроволновые печи Работа испытательных генераторов и т.п. Нефункциональные помехи: Нефункциональными являются источники, которые создают ЭМП в качестве побочного эффекта в процессе работы. Интенсивность помех не определена. Автомобильная система зажигания Работа коллекторного двигателя Сварочный аппарат Тиристорные преобразователи, регуляторы, выпрямители Коммутации электрического тока и т.п.

узкополосные и широкополосные источники. Как уже отмечалось процесс называется узкополосным, когда энергия спектра сосредоточена в основном в относительно узкой полосе частот около некоторой фиксированной частоты. широкополосным, если указанное условие не выполняется

Систематизация разновидностей электромагнитных помех

Спектры помех, генерируемых различными приборами и оборудованием

Виды помех во вторичных цепях

Противофазные (дифференциальные) помехи и синфазные помехи (общего типа)

Противофазные напряжения помех (симметричные, поперечные) возникают между проводами двухпроводной линии Противофазные напряжения помех (симметричные, поперечные) возникают между проводами двухпроводной линии Синфазные напряжения помех (несимметричные, продольные) возникают между каждым проводом и землёй

Противофазные напряжения помех непосредственно накладываются на полезные сигналы в сигнальных цепях или на напряжение питания в цепях электроснабжения, воздействуют на линейную изоляцию между проводами и могут быть восприняты как полезные сигналы в устройствах автоматизации и тем самым вызывать ошибочное функционирование. Противофазные напряжения помех непосредственно накладываются на полезные сигналы в сигнальных цепях или на напряжение питания в цепях электроснабжения, воздействуют на линейную изоляцию между проводами и могут быть восприняты как полезные сигналы в устройствах автоматизации и тем самым вызывать ошибочное функционирование. Синфазные помехи обусловлены главным образом разностью потенциалов в цепях заземления устройства и воздействуют на изоляцию между проводом и землей.

Способы описания и основные параметры помех Помехи можно представить и описать как во временной, так и в частотной области. Однако, обычно не так важно точное описание формы помехи, как ее точные параметры, от которых зависит ее мешающее воздействие. Для периодических помех такими являются: частота f и амплитуда Xmax. Эти параметры определяют амплитуду напряжения помехи во вторичных контурах Umax. Для непериодических помех важнейшими параметрами являются следующие: - скорость изменения Δx / Δt (скорость нарастания или спада). Данная величина определяет максимальное напряжение помехи Usmax, вызванной во вторичной цепи; - интервал времени Δt , в течение которого помеха х имеет максимальную скорость изменения амплитуды; этот интервал идентичен длительности действия напряжения помехи us во вторичной цепи; - максимальное значение изменения амплитуды Δx , пропорциональное интегралу напряжения помехи вторичной цепи по времени (площади импульса помехи).

Описание электромагнитных влияний в частотной и временной областях В принципе электромагнитные влияния могут рассматриваться как во временной, так и в частотной области. Однако поскольку передаточные свойства путей связи и средств помехоподавления удобнее представлять в частотной области, такое представление чаще всего предпочитают и для помех. Пересчет периодических процессов из временной области в частотную выполняют при помощи ряда Фурье, пересчет однократных импульсных процессов - при помощи интеграла Фурье.

Представление периодических функций времени в частотной области. Ряд Фурье.

Ряд Фурье для последовательности прямоугольных импульсов имеет вид:

Представление непериодических функций времени в частотной области. Интеграл Фурье. При определении спектра непериодической импульсной функции выполним предельный переход, воспользовавшись комплексной формой записи ряда Фурье для периодических функций (пределы интегрирования – Т/2 и +Т/2):

Пример

Описание помех с использованием ЭМС-номограммы Для быстрой практической реализации преобразования Фурье используют ЭМС-номограмму. Она позволяет построить огибающую плотности распределения амплитуд, синтезировать импульс, эквивалентный помехе, учесть частотнозависимые свойства пути передачи и средства защиты. Рассмотрим трапециевидный импульс, для которого плотность распределения амплитуд определяется выражением

ЭМС-номограмма базируется на аппроксимации огибающей плотности распределения амплитудной плотности тремя отрезками прямой. ЭМС-номограмма базируется на аппроксимации огибающей плотности распределения амплитудной плотности тремя отрезками прямой. Для низкочастотного диапазона ffH (fH=1/) огибающая параллельна оси абсцисс, так как синус приблизительно равен своему аргументу:

Пример расчета

Расчет ЭМС-номограммы

Виды связи между источником и приемником помехи В зависимости от механизма распространения между источником и приемником (подверженными влиянию цепями и аппаратурой) ЭМП могут разделяться на емкостные, индуктивные и кондуктивные. При воздействии высокочастотного электромагнитного поля в данной зоне говорят еще о наведенных электромагнитных помехах. Емкостными и индуктивными называют ЭМП, распространяющиеся в виде соответственно электрического и магнитного полей в непроводящих средах. Кондуктивные ЭМП - это помехи, возникающие в общих цепях, например в заземлении или любых металлических конструкциях.

Практическое занятие 3 Расчет гальванической, емкостной и индуктивной связей и методы их нейтрализации.

Каналы передачи помех Гальваническая связь Емкостная связь Индуктивная связь Электромагнитная связь

Гальваническое влияние Гальваническое влияние осуществляется через общие полные сопротивления. Как правило, это сопротивления общих «обратных» проводов, систем опорных потенциалов или через систему защитных и заземляющих проводов.

Эффект близости

Гальваническое влияние по контурам заземления

Гальваническое влияние через разомкнутую петлю заземлений

Для нейтрализации гальванической связи (осуществление гальванической развязки цепей) а) уменьшить общее полное сопротивление соединительных проводов электропитания, посредством уменьшения их длины, увеличения диаметра, применения материала с более высокой удельной проводимостью), б) использовать функциональные узлы с более высоким питающим напряжением для снижения тока и уменьшения тем самым падения напряжения на общем сопротивлении, применять стабилизаторы для каждого устройства отдельно, в) использовать отдельные соединительные провода для каждого устройства, уменьшая тем самым величину общего полного сопротивления. г) Для их устранения на практике используют разделительные и нейтрализующие трансформаторы.

д) для разрыва гальванической связи получили оптроны и световодные длинные линии в цепях управления и передачи информации. д) для разрыва гальванической связи получили оптроны и световодные длинные линии в цепях управления и передачи информации. е) Фильтры ослабляют распространение помех вдоль проводящих линий. ж) Разрядники для защиты от перенапряжений служат для ограничения переходных напряжений, вызванных молнией, переходными процессами, разрядами от статического электричества

Емкостное влияние Емкостное влияние осуществляется через паразитные емкости между проводами или проводящими элементами, принадлежащими разным контурам и находящимися под разным потенциалом.

Отсюда непосредственно вытекают меры по снижению емкостного влияния: Отсюда непосредственно вытекают меры по снижению емкостного влияния: 1. Уменьшением емкостной связи С12, например, сокращением длины участков параллельных проводов, увеличением расстояния между проводами, экранированием проводов и самой системы. 2. Уменьшением R2.

Снижение наводимой помехи путем экранирования

Емкостное влияние между гальванически разделенными контурами:

Индуктивное влияние Индуктивное влияние обусловлено паразитным потокосцеплением между контурами.

Зависимости погонных индуктивностей (в, г) от соотношений размеров линий с проводами круглого (а) и прямоугольного (6) сечений

способы снижения индуктивного влияния - уменьшение взаимной индукции за счет сокращения длины участков параллельной прокладки; - увеличение расстояния между контурами; - ортогональное расположение контуров; - скручивание проводов; - экранирование системы; - прокладка компенсирующих проводов.

Электромагнитное влияние Причиной воздействия излучения являются электромагнитные волны, излучаемые токовым контуром и распространяющиеся в окружающем пространстве со скоростью света. При воздействии электромагнитной волны на электропроводные объекты вследствие антенного эффекта возникают высокочастотные напряжения, непосредственно или косвенно являющиеся помехами в сигнальных контурах.

Электромагнитное влияние на контур без экрана (а) и с экраном (б)

Вопросы к зачету Электромагнитные помехи. Источники электромагнитных помех на электрических станциях и подстанциях. Классификация электромагнитных помех. Способы описания и основные параметры помех. Механизмы генерации и каналы передачи помех.

Спасибо за внимание !