Elektromagnetická kompatibilita (EMC)

Prezentace na téma: "Elektromagnetická kompatibilita (EMC)"— Transkript prezentace:

1 Elektromagnetická kompatibilita (EMC)
Vznik: 60. léta – USA jako samostatná disciplína zkoumá slučitelnost provozu jednotlivých el. systémů H. M. Schlike: „systém nemůže být spolehlivý, pokud není elektromagneticky kompatibilní“ Důvody vzniku: rostoucí složitost zařízení – klesající spolehlivost mP řízení – rychlé signály s malou amplitudou rozvoj telekomunikací – mnoho úzkých kanálů spotřebiče s nelineární charakteristikou spojování výkonových a řídicích obvodů EMC dnes: VP měniče – harmonické, účiník, rušení po vedení spínané zdroje – rušení analogových obvodů řídicí systémy – odolnost, ztížené prac. podmínky telekomunikace – intermodulace a šum (kanály 15 kHz) digitální vysílání – WiFi, DVB – TV rozhranní PC – IrDA, Bluetooth, SATA hlavně spolehlivost všeho (automobily, letadla, topení)

2 disturbance, interference
Základní pojmy Elektromagnetická kompatibilita/slučitelnost (compatibility) Schopnost zařízení pracovat odpovídajícím způsobem v daném elektromagnetickém prostředí a současně nepřípustně neovlivňovat okolní zařízení. (tj. nerušit a současně nebýt rušen) Elektromagnetické prostředí (environment) souhrn elmag. jevů v daném místě Elektromagnetické rušení (disturbance) jakýkoliv elmag. jev (U, I, B, E), který může zhoršit činnost zařízení nebo negativně ovlivnit živou hmotu EMI – elektromagnetická interference (interference) rušení, které zhoršuje / již zhoršilo provoz zařízení. (tj. děj je již dokonán) rušení  interference překlady CZ / EN = zmatek, neboť: CZ EN rušení disturbance, interference EMS – citlivost na elmag. rušení (susceptibility) neschopnost zařízení pracovat bez zhoršení funkce v prostředí s elmag. rušením

3 Elektromagnetická odolnost (immunity)
schopnost zařízení být v provozu bez zhoršení činnosti za přítomnosti elmag. rušení Úroveň (level) střední, špičková, kvazišpičková hodnota časově proměnné veličiny časté jednotky: dB, dBm, dB/mV, dB/mV Další pojmy vysokofrekvenční (radio frequency - RF) emise – čs. uvolňování (emission) vyzařování – čs. šíření ve formě vln (radiation) impuls, skupina impulsů (pulse, burst) mez rušení / odolnosti (limit of…) úroveň rušení / odolnosti (level of…)

4

5 EMC biologických systémů
vliv přirozeného pozadí a umělých signálů na živé organismy vznik po II. svět. válce: radary, indukční / dielektrické ohřevy, mikrovlnná technika, radiokomunikace účinky: tepelné (kůže, orgány) – poměr velikosti orgánů a vlnové délky l netepelné (CNS, srdce) – induk. proudy krátkodobé / dlouhodobé tj. zaměstnanci / ostatní určování: modely (fantomy), simulace, dobrovolníci hygienické limity pro: měrný absorbovaný výkon (SAR) [W/kg] měrná absorbovaná energie (SA) [J/kg] hustota dopadajícího toku (S) [W/m2] proud. indukovaná hustota (J) [A/m2] dáno normami: WHO, ANSI / 70. léta Nařízení vlády NV č.480/2000 Sb., - dnes v rozsahu 0 Hz do 1000 PHz (počátek UV záření) max. 4 W/kg tkáně  oteplení 1°C po 6 min. limity: mezní / referenční

6 bezpečnostní faktory snižování mezních limitů např. 4 W/kg  0,4 W/kg vliv elmag. pole na tkáň ohřev tkáně (S) od 1 MHz do 100 GHz indukované proudy od 0 Hz do 10 MHz hloubka vniku:

7

8

9 EMC technických systémů
EMI nežádoucí zhoršení funkce vlivem elmag. rušení zkoumání zdrojů a přijímačů dělení kmitočtového spektra základní řetězec EMC:

10 nízkofrekvenční rušení: pomalé změny napájecího napětí – velké odběry
Obr. Dělení EMI dle frekvenčního spektra. nízkofrekvenční rušení: pomalé změny napájecího napětí – velké odběry energetické rušení – nelin. odběr do 50. řádu (2,5 kHz) flikr – kolísání svítivosti světel. zdrojů stejnosměrné zvlnění napájecího napětí krátkodobé poklesy a přerušení napájecího napětí napěťová nesymetrie vysokofrekvenční rušení: vf. rušení v oblasti 9 kHz až 150 kHz vf rušení nad 150 kHz

11 Vazby pro šíření elektromagnetického rušení
Základní typy šíření: po vedení (rušivé proudy/napětí) – průmyslové VPM vyzařováním (elmag. vlny) – přírodní zdroje Vazba - injektování rušení do vedení: galvanická (společné vedení) induktivní (blízkost vodičů) kapacitní (blízkost vodičů) Pojem: symetrické x nesymetrické (impedance sítí, zdrojů, spotřebičů, napětí aj.)

12 Galvanická vazba Princip:
společná impedance ZS mezi zdrojem a přijímačem průtok proudu impedancí ZS  úbytek napětí URUŠ. impedance ZS = RL obvod typy zapojení ZS: Pozor! Frekvenční charakteristiky ZS většinou nejsou známy.

13 Induktivní vazba Princip:
elmag. indukce mezi dvěma (i více) protékanými vodiči nutná vzájemná indukčnost M aplikace Faradayova indukčního zákona a Ampérova zákona: Popis: výrazný projev v nízkoimpedančních systémech vliv krytů, stínění, pláště – transformátory velké di/dt = nebezpečí (např. blesk) Potlačování: minimalizace rozpylových toků zmenšování plochy smyček protékaných proudem

14 Kapacitní vazba Princip: existence parazitních kapacit
dva (a více) blízkých vodičů s různým el. potenciálem (souběžná vedení, motivy na DPS) Popis: projev ve vysoko-impedančních systémech vliv země / stínicí desky Potlačování zemních kapacit:

15 Symetrické / nesymetrické
Vazba vyzařováním Podmínka: rozměry srovnatelné s vlnovou délkou l zdroj / anténa = vodič protékaný vf. proudem Popis: velké vzdálenosti zdroj – přijímač Symetrické / nesymetrické