Електромагнитна съвместимост

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето

Електромагнитна съвместимост (EMC) в сферата на електронната техника е способността на техническите средства едновременно да работят в реални условия с необходимото качество, когато са изложени на непреднамерени електромагнитни смущения и да не създават неприемливи електромагнитни смущения към други технически средства.

В по-широк смисъл ЕМС е свойството на електронно устройство да работи задоволително в неговата електромагнитна среда, без да оказва влияние върху обкръжаващите го устройства или да се влияе от тях.

Електромагнитната съвместимост (ЕМС) е отрасъл на електротехниката, който се занимава с неволно генериране, разпространение и приемане на електромагнитна енергия, която може да причини нежелани ефекти като електромагнитни смущения (ЕСм) или дори физически повреди в експлоатационното оборудване. Целта на ЕМС е правилното функциониране на различно оборудване в обща електромагнитна среда.

Електромагнитната съвместимост обхваща: излъчването на смущения, уязвимостта и имунитета на приемниците към тях и връзките, чрез които смущенията достигат до приемниците.

Освен изследването на самите явления, ЕМС разглежда и мерките за противодействие, като режими на контрол, проектиране и измерване, които трябва да се предприемат, за да се предотврати емисиите да причиняват неблагоприятни ефекти. [1]

Екранирана стая (безехова RF камера), използвана за изследване на EMC (излъчени емисии и имунитет). Мебелите трябва да са от дърво или пластмаса, а не от метал.

Цел, структура и задачи[редактиране | редактиране на кода]

Електромагнитната съвместимост е дял от електрическите науки, които изучават неволно генериране, разпространение и приемане на електромагнитна енергия, отнасяща се до ненужни ефекти (електромагнитна интерференция или EMИ), които тази енергия може да предизвика. Целта на EMC е правилната работа в същата електромагнитна среда на различно по вид оборудване и избягването на всякакви смущаващи ефекти. За да достигне това, електромагнитната съвместимост решава задачи в различни направления, разглеждани като области или класове на EMC.

ЕМС включва три основни класа:
1. Емисиите са генериране на електромагнитна енергия от някакъв източник, независимо дали е умишлено или случайно, и нейното излъчване в околната среда. ЕМС проучва нежеланите непреднамерени емисии и противодействията, които могат да бъдат предприети, за да се намалят тези емисии, които представляват смущаващи въздействия или радиочестотни смущения (РЧС).
2. Уязвимост е чувствителността към смущаващи въздействия на електрическо оборудване, наричано приемник (жертва) на смущенията, и тенденцията то да не работи ефективно или да се повреди при наличие на такива. Имунитетът е обратното на чувствителността, тъй като способността на оборудването да функционира правилно в присъствието на РЧС е известна също като неузвимост или имунитет.
3. Третият клас са връзките, чрез които емитираната намеса достига до приемника.

Едни от задачите на ЕМС са измервания на непреднамерените емисионни излъчвания на електромагнитна енергия и взимане на мерки да се намали тяхното генериране и да се предотврати появата им във външната среда. Друг клас задачи се отнасят до намаляване на чувствителността и подобряване на имунитета на електрическото оборудване към неорганизирани електромагнитни смущения. Трети клас задачи обхващат изследване на пътищата, каналите и начините на въздействие на РЧС върху електрическата апаратура и въздействие върху електромагнитната обстановка. Резултат от решаването на всички задачи трябва да бъде осигуряване на нормална работа на електрическото оборудване и радиоелектронната апаратура (РЕА) с необходимата ефективност при наличие на смущения.

Смекчаване на смущенията и следователно осигуряване на ЕМС, може да бъде постигнато чрез решаване на някои или всички от тези проблеми, т. е. потискане на източниците на смущения, инхибиране на пътища на свързване и / или защитеност (неуязвимост) на потенциалните жертви. На практика много от използваните инженерни техники, като заземяване и защита, се отнасят и за трите класа задачи.

Видове смущения и източници[редактиране | редактиране на кода]

Електромагнитните смущения се разделят на няколко категории според характеристиките на източника и сигнала.

1. Според произхода си смущенията, често наричани „шум“, може да бъде естествени или изкуствени (създадени от човека).

2. Според времето на действие смущенията са непрекъснати и импулсни. [1]

Непрекъснати смущения[редактиране | редактиране на кода]

Непрекъсната смущаваща вълна (НСм) възниква, когато източникът непрекъснато излъчва в даден диапазон от честоти. Този тип като цяло понякога се нарича още „постоянни смущения“ и се разделя на подкатегории според честотния диапазон.

  • Аудио-смущения – от много ниски честоти до около 20 kHz. Понякога честотите до 100 kHz могат да бъдат класифицирани като аудио-честоти. Източниците включват:
  • Радиочестотни смущения (РЧС), обикновено от 20 kHz до горна граница, която непрекъснато се увеличава от развитието на технологията. Източниците включват:

Импулсни или преходни смущения[редактиране | редактиране на кода]

Електромагнитно импулсно смущение (ЕИС), който понякога се нарича преходно смущение, възниква когато източникът излъчва краткотраен енергиен импулс. Енергията обикновено е широколентова по природа, въпреки че често възбужда сравнително теснолентова реакция на синусоидална вълна в приемника.

Източниците могат да бъдат на широко изолирани и повтарящи се импулсни смущения.

  • Източниците на изолирани ЕИС включват:
    • Превключване на електрически вериги, включително индуктивни товари като релета, соленоиди или електрически двигатели.
    • Електростатичен разряд (EСР) в резултат на два заредни обекта, влизащи в непосредствена близост или контакт.
    • Електромагнитен импулс на мълния (EMИМ), въпреки че обикновено е кратка серия от импулси.
    • Ядрен електромагнитен импулс (ЯEMИ), в резултат на ядрена експлозия. Вариант на това е ядреното устройство за голяма надморска височина (ЯУГВ), проектирано да създава импулса като негов първичен разрушителен ефект.
    • Оръжия без ядрени електромагнитни импулси.
    • Далекопроводи, създаващи пренапрежения / импулси.
  • Източниците на повтарящи се ЕИС, понякога като редовни импулсни последователности, включват:
    • Електрически двигатели.
    • Електрически системи за запалване, като например в двигатели с вътрешно горене.
    • Непрекъснато превключване на цифрови електронни схеми.

Свързващ механизъм[редактиране | редактиране на кода]

Някой от техническите значения на използваните думи могат да се използват с различни значения. Изразите използвани тук са широко приети и са съвместими с другите статии в енциклопедията. В стандартите за Електромагнитна съвместимост терминологията е точно определена.

Основната схема на въздействие на смущението е показана на фигура 1. Източникът (source) и приемникът (victim) на смущение обикновено са електронни хардуерни устройства. Понякога обаче източникът може да е природно явление като удар от мълния, електрически разряд или, в един известен случай, Големият взрив в началото на Вселената.

Фиг. 1. Четирите вида връзки между източник и приемник на електромагнитни смущения.

Има четири основни съединителни механизма между източника и приемника на електромагнитни смущения: проводна (кондуктивна), индуктивна (магнитна), капацитивна (електрична) и радиационна (ефирна) връзка. Магнитната и електричната връзка се обединяват с името индуктирано свързване. Всеки път на свързване може да бъде разделен на един или повече от тези съединителни механизми, които работят заедно. Например долната пътека в диаграмата включва индуктивна, проводна и капацитивна връзка.

На малки разстояния действат всички видове връзки. С увеличаване на разстоянието отслабва и първо изчезва действието на индуктираните електрическа и магнитна връзки, после на радиационната и накрая на проводната връзка. [1]

Проводна връзка[редактиране | редактиране на кода]

Проводна (кондуктивна) връзка се осъществява, когато пътят на свързване между източника и приемника се образува чрез директен електрически контакт с проводящо тяло, например преносна линия, проводник, кабел, печатна платка или метален корпус.

Проведеният шум се характеризира и с начина, по който се появява на различни проводници:

  • Свързване чрез с обща връзка или общо съпротивление (импеданс, товар) [2]: шумът се появява във фаза (0°, в еднаква посока) в двата проводника.
  • Диференциално свързване: шумът се появява в противофаза (180°, в противоположни посоки) в двата проводника.

Индуктирана връзка[редактиране | редактиране на кода]

Индуктираното свързване се случва, когато източникът и приемникът са разделени от кратко разстояние (обикновено по-малко от дължина на вълната λ). Строго „индуктираното свързване“ може да бъде два вида – чрез електрическа индукция и магнитна индукция. Обичайно електрическата индукция се отнася за капацитивната връзка, а магнитната индукция – за индуктивната връзка.

Капацитивна връзка[редактиране | редактиране на кода]

Капацитивната или електрична връзка се получава, когато съществува различно електрическо поле между два съседни проводника, типично на разстояние, по-малко от една дължина на вълната, което предизвиква промяна в напрежението на приемащия проводник.

Индуктивна връзка[редактиране | редактиране на кода]

Индуктивната или магнитна връзка се получава, когато съществува различно магнитно поле между два паралелни проводника, обикновено на разстояние, по-малко от една дължина на вълната, което предизвиква промяна в напрежението на приемащия проводник.

Радиационна връзка[редактиране | редактиране на кода]

Радиационната (ефирна) или електромагнитна връзка се получава, когато източникът и приемникът са разделени от голямо разстояние, обикновено повече от една дължина на вълната. Източникът и приемникът действат като антени: източникът излъчва електромагнитна вълна, която се разпространява в пространството между тях и се получава от приемника.

Методи[редактиране | редактиране на кода]

Методите за осигуряване на ЕМС могат да се разделят на оперативни и технически.

Оперативните методи се отнасят до съвместното използване на електронната апаратура в пространството, времето и честотния диапазон. Разглеждат правилното разпределение на ресурсите от наличните пространство, време и честоти.

Техническите методи обхващат техническите реализации за потискане, ограничаване и пълно отстраняване на въздействието на смущенията: филтрация, екраниране, замасяване и заземяване.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. а б в Дамянов Д. Д. – Електромагнитна съвместимост на радиоелектронната апаратура – Военно издателство, София, 1983.
  2. Common Impedance Coupling, Learn EMC.

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]