Современного киноконцертного комплекса

Лекция №45

ВНИМАНИЕ! Представленные в лекции материалы являются интеллектуальной собственностью и их распространение без уведомления автора недопустимы. Все материалы защищены авторским правом.

С уважением Чупахин А.С.

ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

СОВРЕМЕННОГО КИНОКОНЦЕРТНОГО КОМПЛЕКСА

ЧАСТЬ 1 – ОСНОВНЫЕ РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИЕ ДОКУМЕНТЫ

В.В. Пилинский, А.М Прядко, М.В. Родионова, А.С. Чупахин, В.Б, Швайченко

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»

Украина, 03056, г. Киев, пр. Победы, 37, НТУУ «КПИ», кафедра звукотехники и регистрации информации

Тел./факс: (044) 236-60-93; E-mail: pilinsky@ztri.ntu-kpi.kiev.ua

Annotation – The article considered features of provision of the electromagnetic compatibility in the modern cinema and concert hall. This paper considers: fundamental data on the problem of electromagnetic compatibility; information on existing emitters and susceptible devices of interferences; the international, regional and national standard in the sphere of provision of an electromagnetic compatibility for the equipment located in a film concert complex.

 

Key words – electromagnetic compatibility, electromagnetic environment, cinema concert hall, immunity, emission, standarts.

ВВЕДЕНИЕ

Статья открывает ряд публикаций, по проблеме обеспечения электромагнитной совместимости технических средств в современном киноконцертном комплексе.

В современном мире в связи с увеличением внешних и внутренних электромагнитных помех, уменьшением уровня полезных сигналов, проблема обеспечения электромагнитной совместимости приобретает все более важное значение. Актуальность проблемы обусловлена тем, что в результате помехоэмиссии и восприимчивости, могут возникать нарушения в работе приборов, оборудования и сетей в составе киноконцертного комплекса содержащие чувствительные информационные системы.

Цель работы – анализ комплекта оборудования в составе современного киноконцертного комплекса и нормативной базы в аспекте обеспечения электромагнитной совместимости.

Киноконцертный комплекс представляет собой сложную систему взаимовлияющего в аспекте обеспечения электромагнитной совместимости оборудования. Учет возможных факторов возникновения электромагнитных помех и выбор совместимого оборудования должны начинаться на этапе проектирования системы. При этом следует располагать данными об общей электромагнитной обстановке в помещении, где расположены объекты.

 

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

В статье использованы термины, приведенные в национальном стандарте Украины ДСТУ - ІЕС 60050 – 161 [1], которые могут быть сформулированы следующим образом:

электромагнитная совместимость; ЭМС (electromagnetic compatibility; EMC) – способность оборудования или системы функционировать удовлетворительно в окружающей электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех чему-либо в этой обстановке;

электромагнитная обстановка; ЭМО (electromagnetic environment) – совокупность электромагнитных явлений в данном месте.

электромагнитная помеха; ЭМП (electromagnetic interference) – электромагнитное возмущение, которое ухудшает характеристики оборудования, канала передачи или системы;

электромагнитное возмущение (electromagnetic disturbance) – любое электромагнитное явление, которое может ухудшить характеристики устройства, оборудования или системы или неблагоприятно повлиять на живую и неживую материю.

Таким образом, как следует из определения понятия ЭМС, эта проблема имеет две составляющие (рис. 1).

 

Рис. 1. Обобщенное представление проблемы ЭМС

 

Первая – это обеспечение штатного функционирования аппаратуры в условиях помех или проблема обеспечения невосприимчивости (immunity) аппаратуры.

Невосприимчивость (к возмущению) (immunity (to a disturbance)) – способность устройства, оборудования или системы функционировать без ухудшения качества рабочих характеристик при наличии электромагнитного возмущения;

Вторая – это обеспечение ситуации, когда помехи, создаваемые аппаратурой и распространяющиеся через окружающее пространство и токоведущие элементы (кабели, шасси, заземляющие устройства и др.) не превышают допустимых уровней, т.е. это проблема эмиссии (emission) (рис. 2).

(электромагнитная) эмиссия (electromagnetic) emission) – электромагнитное явление, когда электромагнитная энергия исходит от источника;

Энергия распространяется в окружающем пространстве: в ближней зоне вследствие явления индукции, в дальней зоне вследствие излучения. Ближняя зона r < r_гр (зона индукции), где для

 

Рис. 2. Виды и среда эмиссии

 

элементарных излучателей  и для других ; здесь l – размер излучателя;  − длина волны; ;  − скорость распространения электромагнитной волны; – магнитная проницаемость; − частота носителя;  − диэлектрическая проницаемость. Дальняя зона r >> r_гр (зона излучения).

В проводящей среде – это кондуктивная эмиссия.

 

Рис. 3. Кондуктивный путь распространения помех:

а – симметричный, б – несимметричный

 

Кондуктивний путь может быть симметричным (рис. 3 а) и несимметричным (рис. 3 б):

Симметричный – это путь между прямым и обратном проводниками (differential mode), этот путь, по обыкновению, детерминирован;

Несимметричный – путь между каждым из проводников и землей (common mode) – (более сложный для разработчиков), так как он формируется не только через регулярные элементы, но и через паразитные связи (емкостные, индуктивные, общее активное сопротивление).

СТРУКТУРА КИНОКОНЦЕРТНОГО

КОМПЛЕКСА

Сложность и разнообразие инфраструктуры киноконцертного зала приводит к необходимости предусмотреть процессы передачи и применения сигналов всех типов (звуковые, информационные, видео), имеющих разные уровни и спектральный состав, что усугубляет электромагнитную обстановку.

На рис. 4 представлена структурная схема с указанием основных элементов современного киноконцертного комплекса.

Для обеспечения ЭМС очень важно определить конкретные причины влияния непреднамеренных помех источников и пути их распространения, оценить восприимчивость рецепторов к действию конкретных помех.

Источники помех: силовое оборудование, блоки поджига ксеноновых ламп,платтер (система бесперемоточной демонстрации фильмов), темнитель света, диммерная система, импульсные источники света, прожекторы и светильники,лазерные системы,генераторы специальных эффектов, вспомогательная операторская техника (гиростабилизирующие системы, электромеханические тележки и платформы и т.п.), радиопередатчики, телевизионная техника, лебедка занавеса, магнитные контакторы, вентиляторы, реле, кабели силовые и др.

Рецепторы помех: процессоры обработки сигналов, звукочитающий блок кинопроектора, системные контроллеры и кроссоверы, микшерные пульты и консоли, усилители, микрофоны, радиомикрофоны, микрофонные предусилители, портативные приемопередатчики, применяемые эксплуатационным персоналом и службами безопасности, микшерные пульты и консоли, эквалайзеры, устройства записи и воспроизведения,контрольные мониторы, кабели управления, сигнальные видео и аудио кабели и др.

Необходимость рассмотрения данных вопросов в настоящее время возросла в связи с расширением технических возможностей функциональных узлов систем различного оборудования, повышения чувствительности.

 

 

СТАНДАРТЫ. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ

В связи с актуальностью проблемы ЭМС, большое внимание уделяется нормативной базе на международном, региональном и национальном уровнях.

В мире действуют ряд стандартов, регламентирующих уровни помехоэмиссии и невосприимчивость к электромагнитным помехам, однако выбор стандар­та для со­временных высокотехнологичных изделий может быть неоднозначным.

В Украине нормативное регулирование осуществ­ляется весьма развитой системой стан­дартов. Современные отечественные стандарты, разра­ботаны с учетом соответствующих меж­дународных стандартов. Некоторые из них приведены в таблице 2 [3 –17].

 

Рис. 4. Схема оборудования киноконцертного комплекса

        

Проблеме обеспечения ЭМС достаточно давно уделяется внимание, в частности, в таблице 1 приведен допускаемый уровень радиопомех, которые создают кинопроекторы, электропроигрыватели и магнитофоны (Общесоюзные нормы допускаемых индустриальных радиопомех – Нормы 1–72 [2]).

 

                                                                                                                                                                                                 

Таблица 1

Диапазон частот, МГц	Допускаемый уровень
	Напряжение радиопомех на сетевых зажимах		Напряженность поля радиопомех на расстоянии 3 м
	мкВ	дБ	мкВ/м	дБ
От 0,15 до 0,5	1000	60	-	-
Свыше 0,5 до 2,5	400	52	200	46
Свыше 2,5 до 30	400	52	200	46
Свыше 30 до 300	400	52	64…..2001	36….46

                       

¹Свыше 30 МГц – 64 мкВ/м, при 300 МГц – 200 мкВ/м, возрастание линейное

 

В таблице 2 приведены некоторые стандарты в области ЭМС, регламентирующие электромагнитную обстановку киноконцертного комплекса, с указанием области применения конкретного стандарта, сведений относительно оборудования подпадающего под действие данного стандарта, условий испытания, данных касающихся: допустимого уровнях помех, флуктуации напряжения и фликера, норм гармоник тока, возникающих в сети питания, норм на излучение и невосприимчивость, и др.

Таблица 2

Тип оборудования	Некоторые данные из стандарта
Профессиональная аналоговая и цифровая аудио-, видео-, аудиовизуальная аппаратура и аппаратура управления световыми приборами (проектор, звуковые усилители, проигрыватели и др.)	ДСТУ 4210:2003 [3] – устанавливает требования к помехоэмиссии. Порт корпус: радиочастотные электромагнитные поля 30 МГц – 1000 МГц. Метод А            30 МГц–230 МГц; 30 дБ (мкВ/м) на расстоянии 10 м            300 МГц–1000 МГц; 37 дБ (мкВ/м) на расстоянии 10 м Порт корпус: магнитные поля 50 Гц – 500 кГц, измеряемые на расстоянии 10 см.            50Гц–500Гц: 4 А/м – 0,4 А/м
	ДСТУ 4211:2003 [4] – устанавливает требования к невосприимчивости: Порты сигнальные и управления: быстрые переходные процессы, напряжение (несимметричное).            0,5 кВ (пиковое значение) [критерий качества функц. В]
Оборудование, не подпадающее под действие стандартов по Эмс относительно невосприимчивости и эмиссии, распространяющегося на группы однотипных изделий или изделие конкретного вида (родовые стандарты).	ДСТУ ІЕС 61000-6-1:2007 [5] – нормирование невосприимчивости: Порты сигнальные: Явления электромагнитного окружения Технические требования к испытанию Критерий качества функционирования Радиочастотные несимметричные 0,15 – 80 МГц 3В 80 % АМ (1 кГц) А
	ДСТУ ІЕС 61000-6-3:2007 [6] – нормирование эмиссии.
Звуковые речевые приемники, телевизионные приемники и подключенное к ним оборудование предназначенное для генерации или воспроизведения аудио- или видеоинформации (звуковые усилители, проигрыватели компакт дисков, активные громкоговорители и др.)	ДСТУ EN 55013:2004 [7] – устанавливает нормы и методы измерения электромагнитных помех, в частотном диапазоне от 9 кГц до 18 ГГц. Нормы напряжения помех на антенных соединителях: Тип оборудования Источник Диапазон частот, МГц дБ (мкВ), 75 Ом Квазипиковое значение Телевизионные и звуковые приемники, спутникового вещания: блоки тюнера Гетеродин   Другое 30–950 950–1750 30–1750 46 54 46
Осветительное и вспомогательное оборудование (прожекторы, светильники и др.)	ДСТУ CISPR 15 [8] – устанавливает нормы и методы измерения характеристик радиопомех. Нормы излучаемых| электромагнитных помех:| Квазипиковые|пиковые| значения норм магнитной составляющей напряженности поля излучаемой помехи в диапазоне частот от 9 кГц| до 30 Мгц, измеренные с помощью рамочной антенны диаметром| 2м| (оборудование, по длине не превышает 1,6 м).|осветл Диапазон частот, МГц   Нормы для антенн диаметром 2 м дБ (мкА) 9 кГц –70 кГц 70 кГц –150 кГц 150 кГц –2,2 Мгц 2,2 Мгц –3 Мгц 3,0 Мгц – 30 Мгц 88 88 – 58*) 58 – 26*) 58 22 *) Спадает линейно в зависимости от логарифма частоты
Оборудование, основной функцией которого является ввод, хранение, отображение, поиск, передача, обработка, коммутация или управление данными и сообщениями	ДСТУ CISPR 22 [9]– область применения настоящего стандарта охватывает всю полосу радиочастот от 9 кГц до 400 ГГц, однако нормы и методы измерения индустриальных радиопомех приведены только в полосе частот от 0,15 МГц до 1000 МГц. Нормы напряжения индустриальных радиопомех на сетевых зажимах оборудования информационных технологий класса А: Диапазон частот, МГц дБ (мкВ) Квазипиковое значение Среднее значение 0,15–0,5 79 66 0,5–30 73 60
Оборудование с номинальной силой тока более 16А в фазе	ДСТУ IEC/TR2 61000-3-5:2004 [10] – нормирует флуктуации напряжения и фликер в сети общего назначения.
Оборудование с номинальной силой тока до 16А в фазе	ДСТУ EN 61000-3-3:2004 [11] –нормирует флуктуации напряжения и фликер в сети общего назначения.                     Показатель долговременного фликера Plt  ≤ 1;

Продолжение табл. 2

Тип оборудования	Некоторые данные из стандарта
Оборудование с номинальной силой тока до 16А в фазе	ДСТУ ІЕС 61000-3-2 – 2005 [12] – нормирование гармоник тока возникающих в сети питания. Нормы для оборудования класса А: Порядок гармоники, n Максимальная сила тока гармоники, А 2 1,08 3 2,3
Источники электропитания, выполненные как самостоятельные приборы, сила тока потребления которых не превышает 100 А.	ДСТУ 3593-97 [13] – устанавливает методы испытаний на кондуктивные радиопомехи, распространяющиеся от источников электропитания в частотном диапазоне от 10 кГц до 30 МГц (используется при измерении уровня напряжений кондуктивных радиопомех на входе и выходе источника электропитания).
Аудиоусилители, CD-проигрыватели, декодеры	ДСТУ EN 55020:2003 [14] – устанавливает требования к невосприимчивости в диапазоне от 0 Гц до 400 ГГц.
Активное и пассивное оборудование систем приема, обработки и распределения сигналов телевизионного и звукового вещания	ДСТУ 4197:2003 [15] –устанавливает нормы на излучение и невосприимчивость. Норма невосприимчивости к сигналам изображения в виде коэфициета ослабления сигнала изображения в частотном диапазоне 950–3000 МГц составляет 40 дБ.
Кабельные распределительные системы передачи сигналов телевизионного и звукового вещания и сигналов интерактивных мультимедийных служб	ДСТУ 4205:2003 [16] – устанавливает нормы на излучение и невосприимчивость. Нормы на излучение: Диапазон частот, МГц   Максимальный уровень Мощность излучения, дБ (пВт) Напряженность поля, дБ (мкВ/м) 30–1000 20 27
Оборудование, предназначенное для использования в помещениях жилой, торговой сферы, для которых нет стандарта на невосприимчивость изделия или группы изделий	ДСТУ EN 50082-1:2004 [17]– устанавливает требования к испытаниям на невосприимчивость.

Если не суще­ствует стандарта по Эмс нормирующего невосприимчивость и эмиссию, распространяющегося для соответствующей группы однотипных изделий или изделия конкретного вида, в этом случае используют родовые стандарты.  Оборудование киноконцертного комплекса должно соответствовать нормам для оборудования, применяемого в зонах торговли, ком­мерческих зонах и производственных зонах с малым энергопотреблением, что обусловлено использованием в современных торговых комплексах многозальных кинотеатров.

Контроль уровней электрических и магнитных полей цифровой и аналоговой аудио-, видео-, аудиовизуальной аппаратуры, осветительного и др. оборудования применяемого в киноконцертном комплексе должен быть осуществлен по двухуровневой системе. На первом уровне контроль соответствия оборудования национальным или международным требованиям безопасности, выполняют по заявке производителя или продавца данного оборудования, путем проведения сертификационных испытаний в специализированных аккредитованных лабораториях. На втором уровне оборудование следует проверять на соответствие санитарно-гигиеническим требованиям, непосредственно на рабочих местах или в аналогичных им условиях.

Если полная и объективная характеристика ухудшения качества функционирования оборудования при испытаниях на помехоустойчивость затруднительна, то качество функционирования может быть оценено с использованием процедуры

субъективной оценки. Указанная процедура включает два этапа – этап идентификации недостаточной помехоустойчивости оборудования, и при необходимости, этап более формальных испытаний с использованием экспертной оценки.

Следующие публикации будут посвящены исследованию электромагнитной обстановки ЭМО и разработке рекомендаций по рациональному выбору и размещению оборудования, и при необходимости, применению технических средств обеспечения электромагнитной совместимости (экранирование, фильтрация, заземление и т.д.).

 

 

ВЫВОДЫ

Проблема обеспечения ЭМС технических средств в киноконцертном комплексе охватывает широкий комплект оборудования. Достоверное знание уровней и пространственного распределения электромагнитных полей от разных блоков – необходимое условие качественного и безопасного функционирования и эксплуатации оборудования.

Для обеспечения нормальных условий работы, электромагнитная обстановка ЭМО создаваемая, как отдельными устройствами, так и системой киноконцертного комплекса в целом, должна соответствовать требованиям, предписываемыми стандартами в области ЭМС.

В основу обеспечения ЭМС на уровне киноконцертного комплекса должен быть положен системный подход, который состоит: в определении характеристик устройств; описании и анализе связей; систематизации и организации системы в целом, т е. – изучение сложной электромагнитной обстановки, рациональный выбор, размещение и при необходимости, применение дополнительных мер обеспечения ЭМС (экранирование, фильтрация, заземление и т.д.).

 

ЛИТЕРАТУРА

[1]. ДСТУ – ІЕС 60050 – 161 «Словник електротехнічних термінів. Глава 161. Електромагнітна сумісність»: 2003.

[2]. ГКРЧ СССР (ГОСТ 30428-96: 1973-01-01) Нормы 1-72 Общесоюзные нормы допускаемых индустриальных радиопомех. Электроустройства, эксплуатируемые в жилых домах или подключаемые к их электрическим сетям. Допускаемые величины. Методы испытаний

[3]. ДСТУ 4210:2003 (EN 55103-1:1996) Електромагнітна сумісність. Професійна аудіо-, відео- й аудіовізуальна апаратура та апаратура керування освітлювальними установками. Частина 1. Емісія. Норми та методи вимірювання.

[4]. ДСТУ 4211:2003 (EN 55103-2:1996) Електромагнітна сумісність. Професійна аудіо-, відео- й аудіовізуальна апаратура та апаратура керування освітлювальними установками. Частина 2. Несприйнятливість. Норми та методи вимірювання

 [5]. ДСТУ ІЕС 61000-6-1:2007 (IEC 61000-6-1:2005, IDT) Електромагнітна сумісність. Частина 6 –1. Родові стандарти. Несприйнятливість обладнання у житловому і торговому середовищі та у виробничих зонах з малим енергоспоживанням

[6]. ДСТУ ІЕС 61000-6-3:2007 (IEC 61000-6-3:2006, IDT) Електромагнітна сумісність. Частина 6 –3. Загальні стандарти. Емісія завад у житловому і торговому середовищі та у виробничих зонах з малим енергоспоживанням

[7]. ДСТУ EN 55013:2004 Норми та методи вимірювання характеристик приймальних пристроїв та підключеного до них обладнання (EN 55013:1997, IDT)

 [8]. ДСТУ CISPR 15 (CISPR 15:2005, IDT) Норми та методи вимірювання характеристик радіозавад електричного освітлювального та аналогічного обладнання

[9]. ДСТУ CISPR 22 (CISPR 22:1997, IDT) Обладнання інформаційних технологій. Характеристики радіозавад. Норми та методи вимірювання

[10]. (ДСТУ IEC/TR22 61000-3-5:2004 IDT)) Електромагнітна сумісність. Частина 3-5. Норми. Нормування флуктуацій напруги та флікеру в низьковольтних системах електроживлення для обладнання з номінальним струмом силою понад 16 А

[11]. ДСТУ EN 61000-3-3:2004 (EN 61000-3-3:1995, IDT) Електромагнітна сумісність. Частина 3-3. Норми. Нормування флуктуацій напруги і флікера в низьковольтних системах електропостачання для устатковання з номінальним струмом силою не більше 16 А.

[12]. ДСТУ ІЕС 61000-3-2 – 2005 (ІEС 61000-3-2:2004, edition 2.2, IDT) Норми емісії гармонік струму (сила вхідного струму обладнання не перевищує 16 А на фазу)

 [13]. ДСТУ 3593-97 Сумісність технічних засобів електромагнітна. Джерела електроживлення. Методи випробувань на кондуктивні радіозавади

 [14]. ДСТУ EN 55020:2003 Електромагнітна несприйнятливість мовленнєвих приймачів та підключеного до них обладнання

[15]. ДСТУ 4197:2003 Телевізійне та звукове мовлення й інтерактивні мультимедійні служби. Кабельні розподільчі системи. Частина 2. Вимоги до електромагнітної сумісності обладнання (ІEC 60728-2:2002, MOD)

[16]. ДСТУ 4205:2003 Телевізійне та звукове мовлення й інтерактивні мультимедійні служби. Кабельні розподільчі системи. Частина 12. Вимоги до електромагнітної сумісності систем (ІEC 60728-12:2001, MOD)

[17]. ДСТУ EN 50082-1:2004 (EN 50082-1: 1997, IDT) Загальний стандарт на несприйнятливість Частина 1. Побут, торгівля та легка промисловість.