- електромагнітні перешкоди
- стандартизація ЕМП
- Методи зниження електромагнітних завад
- Елементи для побудови мережевих фільтрів
Сторінка знаходиться в стадії розробки. Стаття не закінчена.
Розбірні ферритові муфти в пластикових корпусах дозволяють замикаються елемент на круглому електричному кабелі.
Призначені для поглинання електричних перешкод, які наводяться в протяжних провідниках.
Феритові муфти типу RU створюють значний опір для високочастотних складових сигналу в діапазоні від одиниць МГц до сотень МГц.
Для застосування на провідниках діаметром від 3,5 мм до 140 мм.
електромагнітні перешкоди
У настоящеее час питання електромагнітної сумісності радіоелектронних апаратур стає все більш актуальним. Вимоги до якості електроенергії в нашому столітті набагато вище, ніж в минулому. Під якістю електричної енергії розуміють сукупність характеристик рівня перешкод, які викликають відхилення напруги, частоти і форми синусоїдальної кривої напруги від встановлених значень.
Низькочастотні перешкоди в електромережах найчастіше створюються роботою електромеханічного обладнання, наприклад, електродвигунів. Імпульсні джерела вторинного електроживлення (ІІВЕП) створюють високочастотні електромагнітні перешкоди (ЕМП).
Високочастотні перешкоди мають велику проникаючу здатність. Найбільш чутлива до електромагнітного шуму відтворює апаратура, в тому числі комп'ютери. Розробнику електронної апаратури доводиться враховувати можливість існування перешкод як в мережі живлення, так і в навколишньому просторі, що викликає необхідність захищати свої електронні схеми від їх впливу. Крім того, розробляється апаратура сама не повинна генерувати ЕМП.
Електромагнітні перешкоди поширюються як по проводах (кондуктивні завади), так і через навколишній простір (просторові, що випромінюються перешкоди). Кондуктивні завади можна розділити на дві складові: синфазних (common-mode) і диференціальні (differential-mode). Синфазні перешкоди проходять по лініях електроживлення і не пов'язані із заземленням. Вони вимірюються між двома проводами лінії. Диференціальні перешкоди вимірюються між одним з проводів і землею.
стандартизація ЕМП
Виробники електронного обладнання, призначеного для продажу на ринку країн Європейського Союзу, повинні виконувати стандарт з електромагнітної сумісності EN55022. Стандарт введений зі змінами 01.10.2009р. Будь-які електронні апарати, які будуть розміщуватися на ринку ЄС, повинні бути перевірені на відповідність стандарту EN55022. При проходженні процедури на відповідність з правом нанесення маркування СЕ на будь-якому електронному виробів, необхідні дослідження на стійкість і електромагнітну емісію, які регулюють стандарти - норми викидів регулюється EN55022 і імунітет регулюється стандартом EN55024.
На американському ринку в області електронного устаткування застосовується стандарт FCC (Федеральна Комісія зі Зв'язку) розділ 15, підрозділ J.
Вимоги німецького стандарту VDE0871 за рівнем кондуктивних перешкод в електромережі довгий час були найжорсткішими. Для виконання вимог Європейського Союзу в Німеччині був прийнятий національний стандарт VDE0878, еквівалентний EN55022.
Міжнародний стандарт EN 55022: 2010 застосуємо до будь-якого електроустаткування або пристроїв, які працюють з номінальною напругою живлення, що не перевищує 600 В і основною функцією яких є запис, зберігання, відображення, пошук, передача, обробка, комутація або управління даними, а також до обладнання , яке може бути використане в комбінації з одним або більше портамі- терміналами, основною функцією яких є передача інформації. Стандарт EN 55022: 2010 не поширюється на обладнання або пристрої, основною функцією яких є передача або прийом радіосигналів.
Стандартизація на випромінюються ЕМП поширюється на два види радіоелектронного обладнання:
● Промислове обладнання -
(Клас А / Class A) -
може використовуватися тільки в промислових або інших спеціальних зонах.
● Побутове обладнання -
(Клас Б / Class B) -
може використовуватися в житлових, офісних та інших подібних приміщеннях.
Стандарт EN55022 не регламентує рівень перешкод в частотному діапазоні до 150кГц.
Для діапазону частот 150кГц - 30МГц для обладнання класу А нормативи EN55022 і VDE0871 збігаються.
Стандарт FCC обмежує рівні ЕМП на частотах 450кГц - 30МГц на більш низькому рівні.
На відміну від двох інших стандартів, стандарт VDE0871 обмежує рівні розповсюджуваних перешкод ще і в діапазоні частот від 10кГц до 150кГц.
Порівняння обмежень рівнів випромінюються ЕМП для різних стандартів досить важко, оскільки норми стандартів EN55022, VDE0871, FCC задаються для різних відстаней від точки вимірювання до джерела випромінювання.
Зазвичай, для ІІВЕП малої і середньої потужності (до 300 Вт або працюють зі струмами до 10 А) в складі аппарутури, питання дотримання норм випромінювання ЕМП вирішується за допомогою екранування. Блок живлення укладають в металевий корпус всередині металізованого або металевого корпусу питомого апарату.
Методи зниження електромагнітних завад
Основні методи зниження рівня електромагнітних завад:
● Застосування екранів в якості корпусів електронних приладів.
● Екранування окремих вузлів апаратури.
● Правильна побудова електронних схем для зниження паразитних параметрів.
● Застосування помехоподавляющих фільтрів (ППФ).
Екранування перешкоджає поширенню випромінюваних електромагнітних завад за межі джерела шуму.
Корпус апарату повинен служити електромагнітним екраном для шуму, випромінюваного окремими вузлами і перешкоджати проникненню ЕМП з навколишнього простору в апарат.
У конструкції корпуса слід використовувати магнітні матеріали на металевій основі. Для пластикових корпусів є асортимент проводять фарб, які можна використовувати для екранування корпусу від електромагнітних завад.
Екранування окремих вузлів апаратури дозволяє знизити перешкоди, які випромінює окремими вузлами.
Прикладом може служити трансформатор або дросель з сердечником, які мають повітряний зазор. Такий Моточні вузол створює інтенсивне електромагнітне поле, що впливає на сусідні компоненти перетворювача. Проблему можна вирішити за допомогою екрану, виконаного з мідної фольги. Подібний екран може бути використаний в силовому трансформаторі перетворювача. Екран з'єднують із загальною точкою на стороні первинної або вторинної обмоток.
В імпульсних джерелах з ШІМ існує кілька основних джерел ЕМП. Основним джерелом шуму є вхідна схема живлення. Вона містить високочастотний ключ, первинну обмотку трансформатора і конденсатор вхідного фільтра. Конденсатор вхідного фільтра забезпечує імпульси струму трапецеподібні, необхідні джерела живлення. Іншим джерелом шуму є доріжки друкованої плати, на якій розташовані компоненти перетворювача. Доріжки повинні бути максимально короткими і широкими. Широкі доріжки мають меншу індуктивність, ніж тонкі. Довжина доріжок обумовлює частоти ЕМП, випромінюваних в навколишній простір. Для того щоб зменшити довжину з'єднань, конденсатор вхідного фільтра та ключ повинні розташовуватися поруч з трансформатором. Крім того, використовувані конденсатори повинні мати малі значення еквівалентного послідовного опору та еквівалентної послідовної індуктивності. Чим більше значення цих паразитних параметрів, тим більшими будуть синфазних кондуктивні завади на вході джерела живлення.
Джерела вторинного харчування електронної апаратури є перетворювачами електричної енергії і зобов'язані забезпечувати параметри, необхідні споживачеві. Робота ІВЕП повинна бути узгоджена з характеристиками живильної мережі і задовольняти великій кількості вимог, в тому числі пов'язаних зі зміною режимів роботи як мережі, так і навантаження.
Імпульсні джерела вторинного електроживлення є джерелами інтенсивних електромагнітних завад (ЕМП), тому що сигнали в імпульсних джерелах представляють періодичну послідовність імпульсів. Спектри таких сигналів займають діапазон частот шириною до декількох мегагерц. Так само ІВЕП самі досить сприйнятливі до впливу зовнішніх високочастотних перешкод. У зв'язку з цим виникає необхідність як захищати імпульсні перетворювачі від зовнішніх кондуктивних перешкод, що проникають через мережевий кабель, так і пригнічувати перешкоди які генеруються апппарата і наводяться в мережу живлення.
На малюнку показані напрямки протікання струмів перешкоди.
Струм синфазної перешкоди (common-mode) протікає по всіх лініях в одному напрямку. Синфазні перешкоди називають ще асиметричними. Сигнал синфазної перешкоди вимірюється між корпусом приладу (заземленням) і будь-яким з'єднувальним провідником (в т.ч. шиною харчування) апарату.
Струм диференціальної перешкоди (differential-mode - "across-the-line"), наведений на обидва дроти лінії живлення, протікає по ним в протилежних напрямках. Диференціальні перешкоди так само називаю симетричними. Сигнал диференціальної перешкоди вимірюється між двома сполучними провідниками, або сигнальним провідником і загальним полюсом, або між двома шинами харчування.
Розробники електронної апаратури зобов'язані виконувати нормативи, що визначають допустимі рівні індустріальних перешкод. Цей фактор викликає вимога використовувати спеціальні фільтри для придушення високочастотних електромагнітних завад. Такі фільтри називають мережевими. Їх встановлюють між зовнішньою мережею і ІВЕП. Фільтри захисту від радіоперешкод встановлюються у вхідний і вихідний ланцюгах перетворювача. Такий фільтр повинен пригнічувати як диференціальну, так і синфазну складові ЕМП.
Елементи для побудови мережевих фільтрів
Мережеві фільтри повинні ослаблювати коливання високої частоти і пропускати без ослаблення коливання низької (промислової) частоти. Тому їх реалізують на основі фільтрів нижніх частот (ФНЧ). Помехоподавляющие фільтри реалізують шляхом каскадного з'єднання Г-образних або Т-образних ланок. Комбінуючи такі ланки, домагаються потрібного рівня загасання. Структура фільтра визначається багато в чому внутрішнім опором джерела перешкод, опором мережі і видом перешкод. На малюнку показана типова схема двухзвенного фільтра, що забезпечує придушення синфазних і диференціальних перешкод. 
● Конденсатори типу X встановлюють між лініями (назва походить від англійського терміна across-the-line). До них пред'являються високі вимоги по безпеці. Вони повинні витримувати максимально можливі в мережі сплески напруги, не повинні загорятися і не повинні підтримувати горіння.
● Конденсатори типу Y призначені для роботи в тих місцях, де вихід їх з ладу загрожує життю людей. Такі конденсатори мають підвищену електричної і механічної міцністю.
У нашій країні використовують конденсатори типів
X1 і X2, Y1 і Y2.
● Збільшення ємності конденсатора CX покращує фільтрацію диференціальних перешкод, але призводить до збільшення реактивного струму.
● Збільшення ємності конденсатора CY покращує фільтрацію синфазних перешкод, але збільшує струм витоку.
● Збільшення індуктивності дроселів покращує фільтрацію, але призводить до збільшення активного опору обмоток.
Тому при проектуванні мережевого фільтра важливо дотримуватися певний баланс між величиною номіналів компонентів пристрою.
В якості конденсаторів CX CX1 слід застосовувати металлоплёночние конденсатори, бажано з поліпропіленовим діелектриком. Отримати інформацію про плівкових конденсаторах SPKF . Ємності CY можуть бути як плівковими, так і керамічними конденсаторами. Отримати інформацію про керамічних конденсаторах SPKC .
Найскладнішим елементом фільтра є LY - так званий синфазний дросель, до якого пред'являються досить високі вимоги по стійкості до високого електричної напруги між обмотками і по пропускній здатності по току. Отримати інформацію про синфазних дросселях D2U . Отримати інформацію про синфазних дросселях D2T . У Ідель, такі дроселі повинні мати дві абсолютно однакові обмотки. Слід враховувати, що в реальних моткових виробах завжди є деякий потік розсіювання, і реальний "синфазних" дросель володіє деякою "диференціальної" індуктивністю.
Індуктивності LX повинні витримувати великі струмові навантаження. Для їх виготовлення ефективно застосовувати або ферритові сердечники з зазором, або сердечники з порошкових матеріалів з розподіленим немагнітним зазором (магнітодіелектрики). Отримати інформацію про синфазних дросселях DPT .
На наступних малюнках розглядається вплив використання окремих компонентів фільтра на спектр сигналу перешкод в порівнянні з рівнем перешкод за стандартом EN55022. Імпульсні ІВЕП генерують найбільш сильні перешкоди в частотному діапазене сотень кілогерц, найближче до робочих частотах імпульсних перетворювачів. 
● На малюнку наведено типовий "нефільтрований" спектр сигналу перешкод імпульсного джерела живлення, яких не оснащений Помехоподавляющие фільтром.
Помітно серйозно переважання диференціальної складової сигналу перешкод над синфазной. 
● На малюнку показаний спектр сигналу перешкод при використанні одного фільтруючого конденсатора X-типу.
Помітно зниження рівня диференціальних перешкод і відсутність впливу на синфазних шум. 
● На малюнку показаний спектр перешкод при спільному використанні конденсаторів X- і Y-типів.
Спостерігається досить помітне придушення диференціальних і синфазних перешкод. 
● На малюнку показаний спектр перешкод при використанні X- і Y-типів конденсаторів з дросселелем для придушення синфазних перешкод.
Спостерігається серйозне зниження загального рівня перешкод (обох складових).
Ефективність фільтрації оцінюють внесеним загасанням для сигналу перешкод. 
Коефіцієнт загасання висловлюють в децибелах за формулою:
де:
A - коефіцієнт внесеного загасання;
U1 - напруга перешкод
при відсутності фільтра;
U2 - напруга перешкод
при наявності фільтра.
Застосування високоефективних індуктивно-ємнісних помехоподавляющих фільтрів дозволяє убезпечити апаратуру від шкідливого впливу зовнішніх кондуктивних перешкод і знизити вихідні шуми, які генеруються всередині самого приладу. Використання ППФ - одне з основних вимог щодо електромагнітної сумісності сучасної радіоелектронної апаратури.