Природа электромагнитных влияний

И пути их передачи

Комплексная, многосвязанная задача обеспечения ЭМС технических средств охватывает многие направления, основным из которых является изучение природы и закономерностей физических процессов возникновения, распространения и воздействия ЭМП на электрооборудование.

В зависимости от среды распространения и удаления от источника электромагнитные помехи достигают приемного электрического контура различными путями и их комбинациями. Принципиально возможные виды связи между источниками и приемниками помех представлены на рис. 2.5.  

 

 

К примеру, электромагнитные помехи называют поступающими по проводам, если они проникают в приемник через одну или несколько линий, подходящих к приемнику, либо через пассивные элементы (конденсаторы, трансформаторы и т.д.). Токи, текущие по оплетке кабелей и цепи питания, обуславливают так называемую гальваническую связь.

Между передатчиком помехи и приемником энергия помехи может переноситься посредством связи через поле или излучения. Так, электромагнитное влияние может возникнуть в токовом контуре, но затем распространиться в виде электромагнитного поля или излучения и, наконец, появиться в проводах других контуров как помеха. Например, это может иметь место при искрении щеток коллекторного двигателя, длинные подводящие провода которого действуют как антенны.

Если длина волны велика по отношению к размерам источника помехи, электромагнитные влияния распространяются преимущественно за счет токов или посредством электрического или магнитного поля. Если порядки длин волн и размеров сравнимы, проявляется излучение.

Ниже кратко представлены различные механизмы связи.

         

Гальваническая связь

Гальваническая связь появляется тогда, когда два электрических контура имеют общее сопротивление Z _общ, будь то участок провода, сопротивление связи или двухполюсник иного вида (рис. 2.6)

Ток в контуре 1 (источник помехи) создает на общем сопротивлении Z _общпадение напряжения, которое в контуре 2 (подверженная действию помехи система) накладывается на полезный сигнал. Эта простая эквивалентная схема может быть использована для разрешения таких проблем совместимости, как возникающая путем проводимости наводка частоты 50 Гц, падения напряжения, связанные с то ками, текущими по оплетке кабелей и корпусам, помехи, которые достигают приемника через цепи питания от одной сети нескольких потребителей. Разумеется, при сравнимых мощностях обоих контуров ток контура 2 может вызвать помеху в контуре 1.

Емкостная связь

Емкостная связь возникает между двумя контурами, проводники которых находятся под различными потенциалами (рис.2.7).

 

Пусть мешающий контур 1 представляет собой осветительную сеть 220 В, подверженный помехе контур 2 – измерительную установку, в которой напряжение в несколько милливольт должно измеряться при помощи осциллографа. Между проводом, находящимся под потенциалом 220 В, и измерительными проводами, находящимися почти под потенциалом земли, существует электрическое поле (рис. 2.7, а),влияние которого может быть отражено в эквивалентной схеме введением емкостей утечек С _пар1, и С _пар2, (рис. 2.7, б). Напряжение сети вызывает токи смещения через емкости утечек, которые через общий массовый провод возвращаются к нулевому проводу сети. Ток через емкость С _пар1 создает на внутренних сопротивлениях передатчика и приемника Z _ии Z _пр в контуре 2 падение напряжения, которое накладывается на полезный сигнал как помеха.

Так как теория цепей оперирует не с параметрами поля, а с источниками напряжения и тока, с пассивными элементами, связь через электрическое поле отображается емкостями, которые используются в качестве сопротивлений связи. Однако об истинной природе этой связи забывать нельзя.

Магнитная связь

Магнитная, или индуктивная, связь возникает между двумя или несколькими контурами с токами. Мы рассмотрим ту же цепь, что и на рис. 2.7, но предположим, что теперь по проводу осветительной сети течет ток 20А (рис. 2.8). Связь через электрическое поле мы ради наглядности учитывать не будем.

 

 

Ток вызывает переменное магнитное поле Н, которое индуктирует в контуре 2, подверженном помехе, напряжение, накладывающееся на полезный сигнал (рис. 2.8). Воздействие магнитного поля контура 1 на контур 2 в эквивалентной схеме соответствует взаимной индуктивности М или индуктируемой ЭДС.

Представленные на рис. 2.7 и 2.8 механизмы влияния очень четко отражают взаимную независимость квазистатических электрических и магнитных полей. С одной стороны (см. рис. 2.7), влияние через электрическое поле не связано с присутствием магнитного поля, с другой (рис. 2.8) – без ущерба для имеющегося в том или ином случае электрического влияния может существовать магнитное влияние любой интенсивности.