2018-02-14
2122
Электромагнитные помехи описываются отклонениями от нормальных значений параметров состояния электрических цепей (напряжений и токов) и электромагнитного поля в рассматриваемом пространстве (напряженности электрического и магнитного полей). В зависимости от видов электромагнитных процессов и специфической восприимчивости рассматриваемых рецепторов для описания ЭМП выбираются конкретные количественные показатели – параметры помех.
ЭМП подразделяются на импульсные, периодические и постоянные в зависимости от характера их протекания во времени.
Распространенным видом ЭМП в ЭЭС являются импульсные искажения напряжения. Импульсная помеха напряжения U и рассматривается как разность между мгновенными значениями напряжения U при помехе и неискаженного в ее отсутствии нормального напряжения U норм, т.е. U и = U – U норм.
Импульсные помехи напряжения описываются следующими параметрами (рис. 2.3, а): амплитудой U и, длительностью t и, длительностью фронта t ф, а в случае пачки импульсов (рис. 2.3, в) – частотой следования пачек f п, длительностью пачек Т п и частотой следования импульсов в пачке f и.
Аналогично описываются ЭМП при импульсах тока и напряженностей электрического и магнитного полей.
Кратковременные провалы напряжений и перенапряжения в питающей сети характеризуются глубиной провала и амплитудой перенапряжения, которые определяются так же, как и амплитуда импульса.
Периодические ЭМП (U, I, E, H) описываются частотой f и амплитудой импульса Umax, либо параметрами частотных характеристик в нужных диапазонах спектра частот (низких, средних и высоких). При этом значения переменных выражаются либо в физических единицах (А, В, …), либо в децибелах.
Для количественной оценки электромагнитной совместимости пользуются логарифмическими масштабами напряжений, токов, напряженностей полей, мощностей в относительных единицах, что позволяет наглядно представить соотношение величин, отличающихся на много порядков. Различают два вида логарифмических соотношений – уровень и степень передачи.
Уровни определяют отношение величин, например напряжения, к постоянному базовому значению напряжения. Часто в качестве базового напряжения принимают U 0 =1 мкВ.
Степень передачиопределяется отношением входных и выходных величин системы и служит характеристикой ее трансляционных свойств. Она представляет собой логарифмы обратных значений коэффициентов передачи (коэффициент передачи – отношение выходной величины к входной), например, коэффициентов затухания мощности, ослабления за счет экранирования, снижения противофазной помехи по отношению к синфазной.
В радиотехнике и в области электромагнитной совместимости при описании уровней сигналов и помех принято использовать относительные величины вместо абсолютных. Единицы бел (Б), названные в честь изобретателя Александра Белла, использовались для выражения отношения мощности в логарифмическом масштабе:
где Р 0 – некоторая базовая мощность, относительно которой определяется искомая мощность Р в белах. Использование логарифмических относительных единиц несколько упрощало расчеты, так как заменяло умножение и деление на сложение и вычитание.
В настоящее время широко используется относительная величина дБ – децибел, отличающаяся от единицы бел в десять раз:
Мощность на некотором резисторе R может быть выражена через напряжение на нем U по известной формуле P=U 2 /R. Тогда отношение мощностей связано с отношением напряжений следующим образом:
Это соотношение объясняет появление коэффициента 20 в формуле для определения напряжения U в децибелах (дБ) относительно базовой величины U 0=10-6 В:
С применением десятичного логарифма определяют, например, следующие величины, дБ:
- напряжение U дБ = 20 lg(Uх / U 0) при U 0 = 1 мкВ;
- ток I дБ = 20 lg(Iх / I 0)при I 0 = 1 мкА;
- мощности Р дБ= 20 lg(Рх / Р 0) при Р 0 = 1 мкВт
и так далее для других величин.
ЭМП подразделяются также по длительности их действия (длительные, непродолжительные, кратковременные), по регулярности возникновения, по диапазонам частот.
Параметры кондуктивных ЭМП рассматриваются для определенных цепей, по которым они достигают рецепторов. Так, контуры могут быть симметричными (незаземленные цепи прямого и обратного проводов) и несимметричными (одностороннее заземление одного из проводов).
Помехи, возникающие в проводах, могут рассматриваться как противофазные или синфазные напряжения и токи (рис. 2.4).
Противофазные напряжения помех U пф (поперечные, симметричные) возникают между прямым и обратным проводами двухпроводной линии или между входными зажимами подверженных помехам систем. Они непосредственно накладываются на полезные сигналы в цепях управления 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 вызвать ошибочноефункционирование. Токи противофазных I пф помех имеют в прямом и обратном проводах то же направление, что и токи полезного сигнала.
Противофазные напряжения помех U пф (поперечные, симметричные) возникают между прямым и обратным проводами двухпроводной линии или между входными зажимами подверженных помехам систем. Они непосредственно накладываются на полезные сигналы в цепях управления 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 вызвать ошибочноефункционирование. Токи противофазных I пф помех имеют в прямом и обратном проводах то же направление, что и токи полезного сигнала.
Противофазные помехи возникают через гальванические или полевые связи или преобразуются из синфазных помех в системах, несимметричных относительно земли.
Синфазные напряжения помех U cф1, U cф2(несимметричные, продольные) возникают между каждым проводом и землей и воздействуют на изоляцию проводов относительно земли.
Синфазные напряжения обусловлены главным образом разностью потенциалов в цепях заземления устройства, например, между точками 1 и 2 (рис. 2.4), вызванной токами в земле (аварийные токи или токи молнии). Они могут быть также вызваны и магнитными полями.
В заключение приведем некоторые часто встречающиеся синонимические наименования противофазных и синфазных сигналов
Противофазные сигналы:
Поперечное, симметричное напряжения; дифференциальная, последовательная, нечетная, нормальная моды.
Синфазные сигналы:
Продольное, синхронное, несимметричное напряжения; общая, параллельная, четная моды.
К сожалению, терминология в литературе не всегда единообразна. Например, противофазные сигналы иногда называют продольными напряжениями и т.д.
