Электромагнитные помехи. Электромагнитная совместимость электроприемников.

Электромагнитные помехи – электрические и магнитные явления, создаваемые любым источником в пространстве или в проводящей среде, которые не желательно могут влиять на полезный сигнал при его приеме или преобразовании.

На промышленных предприятиях различают источники и приемники помех (источник может быть одновременно приемником). Все источники электромагнитных помех разделяются на два класса:

1. устройства, предназначенные для получения энергии высокой частоты (высокочастотный генератор, радиопередатчики, TV и радиоприемники)

2. устройства, не предназначенные для получения энергии высокой частоты, но создающие при работе токи высокой частоты (трамваи, электропоезда, тяговые подстанции, ЛЭП, ДСП, лифты, ДРЛ, холодильники)

Различают преднамеренные и непреднамеренные помехи. На промышленном предприятии в основном непреднамеренные помехи.

1). По происхождению помехи бывают естественные и искусственные.

2). По среде происхождения различают помехи излучения и проводимости. Помехи излучения – распространяются полями, а помехи проводимости распростроняются по кабелям, проводам.

3). По времени действия:

- непрерывные помехи – уровень не опускается ниже определенного значения;

- длительные – время действия их превышает 3Т₀;

- кратковременные - время действия от 2 мин. до 3Т₀;

- импульсные помехи- время действия меньше 2 мин.

4). По периодичности появления бывают периодические и непериодические (стационарные и нестационарные).

5). По частотному признаку: низкочастотные и высокочастотные (более 50Гц)

6). По виду энергетического спектра: непрерывный, дискретный и смешанный спектр

7). По характеру действия на полезный сигнал:

• адитивные – действия которых проявляется в сложении с полезными сигналами;

• мельтипликативные – которые изменяют действие полезного сигнала

8). По отношению приемника к электромагнитным помехам:

- допустимые – не снижают качество функционирования электроприемника;

- приемлемые – снижают качество до удовлетворительного уровня;

- недопустимые – которые приводят к прекращению работы данного электроприемника.

Рассмотрим естественные электромагнитные помехи:

Вид электромагнитных помех, создаваемый молнией, зависит от вида грозового разряда:

1. линейная молния,

2. шаровая молния,

3. тихие разряды (корона).

Наибольшие электромагнитные помехи создают линейные разряды. Помехи возникают непосредственно около столба разряда. Зона действия 3-8км. Распространение электромагнитных волн от столба на большие расстояния, следовательно возникают мощные перенапряжения и возникают мощные электромагнитные помехи. Диапазон частот помех создаваемых грозой от 300Гц – 20кГц. Время электромагнитных помех очень мало, число повторений молний доходит до десяти крат.

Искусственные электромагнитные помехи: излучения – создаются почти всеми электроприемниками.

Особо большие - магнитные пускатели, контакторы. Их частота - 5кГц – 30МГц.

Виды помех: прводимости, отклонение частоты, напряжения, колебания напряжения, провалы напряжения, несиметрия, несинусоидальность, комутационные помехи, помехи при включении и отключении электроприемников.

При включении и отключении мощных электроприемников возникают провалы напряжения.

Электромагнитная совместимость электроприемников.

Под электромагнитной совместимостью электроприемников понимаются их свойства функционировать без ухудшения качественных показателей, при совместном питании от общей электросети.

Проблема электромагнитной совместимости решается в следующих направлениях:

1. Выявлением источника электромагнитных помех.

2. Определяется восприимчивость электроприемников и их систем управления к уровням электромагнитных помех.

3. Производится расчет и прогнозирование уровней электромагнитных помех для различных точек систем электроснабжения.

4. Производится построение системы электроснабжения с учетом электромагнитной совместимости.

5. Для оптимального построения системы электроснабжения с учетом электромагнитной совместимости необходимо знание уровня помехоустойчивости различных электроприемников - под ними понимается максимальное значение электромагнитных помех при которых электроприемник продолжает свою работу с требуемыми рабочими характеристиками.

Уровни помехоустойчивости должны указываться заводами – изготовителями электроприемников.

Показатель помехозащищенности.

Помехозащищенность – это способность электроприемника противостоять внешним и внутренним помехам, которые зависят от специальных применяемых дополнительных схем, конструктивных средств и способов (фильтры, электромагнитные экраны). Для того чтобы система электроснабжения удовлетворяла требованиям электромагнитной совместимости в стандартах МЭК все электроприемники делятся на три класса:

1. электроприемники очень чувствительные к электромагнитным помехам (ЭВМ, станки с ЧПУ, роботы и манипуляторы, микропроцессорные системы, СУ и защиты различных технологический процессов и т.д.). для этого класса устанавливается минимальный уровень электромагнитных помех.

2. электроприемники со спокойными режимами работы (насосы, вентиляторы, освещение, станки и т.д.).

3. электроприемники типа преобразователей тока и частоты, электросварочные установки. электроприемники с частыми пусками. Для этого класса допускается наибольший уровень электромагнитных помех.

4. Высоковольтные электроприемники с резкопеременными режимами работы (дуговые печи, прокатные станы). Уровень электромагнитных помех должен согласовываться с энергосистемой.

Такое деление позволяет на стадии проектирования решать вопросы электромагнитной совместимости более дешевыми схемными решениями, которые позволяют отказаться от дорогих устройств снижения электромагнитных помех.

Схемы электроснабжения с учетом четырех классов электроприемников.

СБП – система бесперебойного питания.

1кл – ЭВМ (бесперебойное питание); 2кл – питается от отдельного трансформатора и связь на 1кл осуществляется через 6, 10 кВ, что значительно снижает ЭМП 3, 4кл. также питается от отдельных трансформаторов.

Имеются способы для снижения электромагнитных помех.

Разработка конструкций изделия, которые уменьшают или исключают электромагнитные помехи.

а) отказ от применения разрывных контакторов.

б ) применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором вместо коллекторных.

в) рациональный выбор угла управления тиристорных выпрямителей.

г) рациональное размещение помехогенеригующих источников в корпусе изделия и использование металлического корпуса изделия в качестве экрана для снижения помех излучения.

д) применение фильтров, их может быть четыре вида (см. рисунок).

е ) применение электромагнитных экранов.

Рис. Фильтры

Z_Н – сопротивление внешней нагрузки источника помех.

Z_И - внутреннее сопротивление источника помех.

1-я схема применяется при больших Z_Н и Z_И;

2-я схема - при малом Z_И и большом Z_Н;

3-я схема – при большом Z_И и маленьком Z_Н;

4-я схема - Z_Н и Z_И имеют переменные значения.

139