• Стандарт VXI
• Техника
• Программы
• Применение
• Библиотека

Источники индустриальных электромагнитных помех

Источники индустриальных или промышленных помех весьма многообразны, так как действие любого электромагнитного прибора и устройства сопровождается электромагнитным излучением.
Индустриальные электромагнитные помехи создаются энергетическим и электротехническим оборудованием, линиями электропередач, транспортом, электроустройсвами и другим оборудованием. Источники помех произвольно и достаточно плотно размещены в пространстве, часто вблизи от ИВК. Большинство источников характеризуется сплошным широким частотным спектром с наличием резких выбросов на определенных частотах.

К искусственным источниками полей относятся разнообразные электротехнические, электроэнергетические, радиотехнические и иные устройства, использующие электрическую энергию в быту, на производстве, для целей телекоммуникаций и т.д.
В формирование электромагнитной окружающей обстановки вносят существенный вклад сети электроснабжения, воздушные линии электропередачи высокого напряжения, мощные промышленные электроустановки, электрофицированный транспорт, радио- и телепередатчики, радиолокационные устройства, системы зажигания двигателей внутреннего сгорания, разряды статического электричества и т.д.

В результате действия всех этих источников в окружающем пространстве возникает электромагнитный "фон", включающий в себя как поля промышленной частоты, так и высокочастотные и импульсные. По величинам напряженностей этот "фон" может значительно превышать естественные поля.

На протяжении последних 30-40 лет наблюдается резкое обострение проблемы электромагнитной совместимости. Это происходит по следующим причинам:

• по мере расширения применения разнообразных электро- и радиоприборов и возрастания их мощности окружающие электрические, магнитные и электромагнитные поля становятся все более интенсивными и разнообразными по своим характеристикам;
• с непрерывным ростом расширения использования микропроцессорной, измерительной, вычислительной техники и т.д. происходящего за счет миниатюризации, что связано с понижением УРОВНЕЙ рабочих напряжений и полезных сигналов, то есть понижением соотношения сигнал/шум. Если сравнительно недавно актуальными являлись проблемы борьбы с радиопомехами и защита изоляции электроустановок от грозовых и коммутационных перенапряжений, то в настоящее время приобретают все большее значение такие аспекты обеспечения электромагнитной совместимости, как ослабление излучений помех, затруднение проникновения помех в прибор через сеть питания, корпус, систему ЗАЗЕМЛЕНИЯ, сигнальные вводы, рациональное построение СХЕМ, конструкций приборов и функциональных связей между ними и т.д.

Международные нормативные документы подразделяют источники индустриальных помех на 11 групп:

I.     Электроустройства различного назначения, эксплуатируемые в жилых домах или подключаемые к бытовой электроосветительной сети
II.    Электротранспорт
III.   Системы зажигания двигателей внутреннего сгорания
IV.   Устройства, содержащие источники кратковременных помех
V.    Высокочастотные установки промышленного, научного и медицинского назначения
VI.   Линии электропередач и электрические подстанции
VII.  Светильники с газоразрядными лампами
VIII. Электроустройства, питаемые от промышленных энергосистем и эксплуатируемые вне жилых домов
IX.   Устройства проводной связи
X.    Телевизионные и радиовещательные приемники
XI.   Электроустройства, эксплуатируемые вблизи служебных радиоприемных установок

По этим группам определены нормы на допускаемые уровни излучений. Внутри каждой группы существуют источники со значительно отличающимися характеристиками и типом электромагнитных помех.

Например, для высоковольтных линий электроснабжения характерны помехи, обусловленные коронными разрядами на поверхности проводников и изоляторов, которые представляют собой кратковременные импульсы tu @ (1..10)мс, а также помехи, вызванные искажениями рабочего напряжения и тока, которые представляют собой квазипериодические процессы и содержат гармоники на частотах (0,1 … 150) кГц и выше.
Каждый импульс может состоять из последовательности более коротких импульсов меняющейся длительности. Помеха обладает сплошным почти равномерным спектром от 50 Гц до 100 кГц.
Для осветительных и различных электромеханических устройств характерны импульсные помехи различной длительности - 10-7..10-1с и частотой 1..103 Гц.
Например, люминесцентные лампы являются источниками значительных помех со спектром до 100 МГц за счет зажигания и гашения столба ионизированного газа с частотой 100 Гц, этот процесс, в свою очередь, приводит к скачкам тока в питающих целях, то есть к кондуктивным помехам в электросети.
Интенсивные импульсные помехи создает электротранспорт (при нарушении контакта между проводами и токосъемниками), сварочные аппараты, электродвигатели и другие мощные электротехнические установки.

Многообразие источников электромагнитных помех вызвало необходимость стандартизированной классификации окружающей среды. Так например, в Германии существует следующая классификация окружающей среды по помехам, связанных с проводами.

Класс 1 (очень низкий уровень помех):
Нормы для помещений, где устанавливается вычислительная техника.

• коммутационные перенапряжения в цепях управления подавлены соответствующими цепями;
• линии сильного тока и линии управления проложены отдельно от частей установок более высокого класса;
• линии электропитания на обоих концах снабжены заземленными экранами и сетевыми фильтрами;
• наличие люминесцентных ламп.

Класс 2 (низкий уровень помех):
Нормы для помещений, где устанавливается контрольно-измерительная аппаратура и ИВК.

• коммутационные перенапряжения при отключениях реле частично ограничены, контакторы отсутствуют;
• линии сильного тока и линии управления проложены отдельно от частей установок более высокого класса;
• раздельная прокладка неэкранированных линий питания и линий управления, сигнальных линий;
• наличие люминесцентных ламп.

Класс 3 (уровень промышленных помех):
Нормы, для помещений – центров управления промышленных объектов.

• релейные катушки не снабжены ограничительными цепями, нет контакторов;
• необязательное разделение линий сильного тока и линий управления от частей установок с более высоким уровнем помех;
• линии питания приложены раздельно от линий управления, сигнальных и телефонных линий;
• необязательное отделение линий управления, сигнальных и телефонных линий друг от друга;
• может использоваться общая система заземления.

Класс 4 (высокий уровень промышленных помех):
Помещения, где устанавливаются устройства управления технологическими процессами, распределительные устройства высоких напряжений и т.п.

• реле и контакторы, не снабженные ограничительными цепями;
• необязательное отделение проводов от частей установок с различным уровнем помех;
• совместная прокладка линий управления, сигнальных и телефонных линий;
• использование многожильных кабелей для линий управления и сигнальных линий.

Класс Х (экстремальный уровень помех)
Этот класс не имеет каких-либо действующих норм ограничений по уровню помех.
Для таких "особых" случаев, достигаются особые договоренности между потребителем приборов, которые работают в непосредственной близости от источников экстремальных помех, и их производителем.
Производитель приборов определяет дополнительные меры защиты и снижения уровня определенного вида помех, которые в обязательном порядке должен принять к исполнению потребитель.

Выбранный класс окружающей среды устанавливает амплитуды испытательных напряжений и токов помех, которые должны в 2 раза превышать нормированный данным классом уровень помех.
При проведении работ по обеспечению ЭМС ИВК с окружающей среде нельзя без проверки отдавать предпочтение максимальному классу окружающей среды. Напротив, надо тщательно проанализировать причины, уровни и вероятность возникновения помех в данной конкретной окружающей среде. Затем, оценить стоимость дополнительных мероприятий, в случае необходимости, по уменьшению существующего уровня помех до необходимого и сравнить их с расходами на простой ИВК из-за "сбоев в работе" по причине помех. Только после этого можно принимать конкретное решение.