Электромагнитные помехи (ЭМП) возникают в результате работы устройств, предназначенных для генерации или преобразования электроэнергии, таких как электродвигатели, генераторы, преобразователи (например, инверторы), газоразрядные лампы, реле. Помимо технических средств, помехи также могут создаваться и атмосферными явлениями – грозовыми разрядами.
При разработке технических решений по защите оборудования ЭМП подразделяют на два типа: противофазные и синфазные.
Противофазные помехи возникают между прямыми и обратными проводами электрических цепей. Токи противофазных помех имеют то же направление, что и токи полезного сигнала. В симметричных электрических контурах (незаземлённые цепи или цепи, у которых заземлена средняя точка) противофазные помехи проявляются как симметричные напряжения (либо «помехи дифференциального типа» – differential mode interference), а в несимметричных электрических контурах (односторонне заземлённые контуры) – как несимметричные напряжения.
Напряжения противофазных помех возникают чаще всего из-за наличия магнитной связи и преобразования синфазных помех в противофазные. Они суммируются с полезным сигналом и вызывают сбои, погрешности измерений и т. д. Так, напряжение противофазной помехи вызывает в электрических контурах ток, который создаёт на полных сопротивлениях передатчика и приёмника падения напряжения.
Синфазные помехи обусловлены источниками мешающих напряжений, которые появляются между проводниками и землёй, обладающей нулевым потенциалом, например, в форме кратковременного повышения потенциала земли.
Синфазные напряжения, возникающие в симметричных электрических контурах, называются несимметричными напряжениями («помеха общего типа» – common mode interference). Несимметричные напряжения прямых и обратных проводов отличаются на величину полезного сигнала.
Высокие синфазные напряжения могут привести к пробою между проводниками и корпусом прибора (или массой), что может привести к серьёзным последствиям.
Однако при различных сопротивлениях синфазное напряжение вызывает в прямых и обратных проводах различные по значению токи, которые создают на них падения напряжения. Прямой и обратный провода приобретают различные напряжения относительно земли, и происходит преобразование синфазной помехи в противофазную.
В силовых цепях преобладает несимметричная нагрузка, однако источники высокочастотных помех, например, преобразователи на IGBT-транзисторах, могут генерировать несимметричные (синфазные) помехи.
Фильтры ЭМП ТЕКО позволяют ослаблять как симметричные, так и несимметричные помехи на существенном уровне. Устройства обычно представляют собой фильтры нижних частот (ФНЧ), характеризующиеся частотой среза. Фильтры могут устанавливаться как непосредственно сразу за источником помех, так и перед приёмником.
Основными параметрами фильтров ТЕКО являются:
- число проводов сети (обычно 2 или 4);
- номинальное напряжение: переменное (250/440 В или другое), постоянное (до 1200 В);
- номинальный ток, А;
- частотный диапазон подавления помех, Гц;
- величина вносимого затухания, дБ;
- тип помех, подавляемых фильтром: синфазные/противофазные.
Конструкция и устройство фильтров может отличаться в зависимости от указанных параметров. Например, для подавления симметричных помех применяется du/dt-фильтр НЧ, состоящий из цепочек катушек индуктивности и конденсаторов, а также специальных помехоподавляющих X-конденсаторов, которые включаются между проводниками линии и «замыкают» контур для ВЧ-помех через себя.
Благодаря большому числу доступных параметров перечень областей применения фильтров ТЕКО включает в себя:
- источники бесперебойного питания;
- электродвигатели и приводы;
- генераторы и преобразователи;
- медицинское оборудование;
- производство;
- экранированные и безэховые камеры;
- системы защиты информации;
- системы хранения данных.
Типовые модели фильтров ЭМП ТЕКО
ТЕКО ФП-4100
Фильтр ТЕКО ФП-4100 предназначен для защиты от ЭМП в трёхфазной сети электропитания с максимальным линейным напряжением до 440 В и током до 600 А.
Внешний вид фильтра ТЕКО ФП-4100 показан на рисунке 1, а его основные технические характеристики сведены в таблице.
На рисунке 2 приведены принципиальные электрические схемы фильтров ФП-4100 с номинальным током до 150 А , с номинальным током 200 А и с номинальным током свыше 200 А.
На рисунке 3 показана зависимость величины вносимого затухания от частоты: пунктирная линия – подавление противофазной помехи, сплошная – синфазной помехи.
ТЕКО ФП-5300
Фильтр ТЕКО ФП-5300 рассчитан на работу в цепях постоянного тока с напряжением до 1200 В и током до 1500 А. Может применяться для подавления ЭМП на входе мощных инверторов энергии солнечных батарей, а также любого другого оборудования постоянного тока.
Внешний вид фильтров ТЕКО ФП-5300 показан на рисунке 4, а основные технические характеристики сведены в таблице.
На рисунке 5 приведена принципиальная электрическая схема фильтра ФП-5300, а на рисунке 6 – зависимость величины вносимого затухания от частоты (сплошная линия – синфазная помеха, пунктирная – противофазная помеха).
ТЕКО ФП-2-250
ТЕКО ФП-2-250 – типовая модель фильтра ЭМП для экранированных помещений. Специальная конструкция корпуса (см. рис. 7) обеспечивает герметичный ввод проводов через экран и удобный монтаж. Фильтр гарантирует ослабление помех в частотном диапазоне от 10 кГц до 40 ГГц на уровне не ниже 100 дБ, что соответствует требованиям I класса экранирования по ГОСТ Р 50414-92. Основные технические характеристики ТЕКО ФП-2-250 сведены в таблице. На рисунке 8 приведена зависимость величины вносимого затухания от частоты.
Рассмотренные в статье типовые модели фильтров ЭМП ТЕКО соответствуют современным требованиям, предъявляемым к приборам данной категории, и рекомендуются к применению в аппаратуре промышленного применения.
Литература
- ГОСТ Р 55055-2012. Радиопомехи индустриальные. Термины и определения.
- ГОСТ 13661-92. Совместимость технических средств электромагнитная. Пассивные помехоподавляющие фильтры и элементы. Методы измерения вносимого затухания.
- MIL-STD-220C. Military standard: method of insertion loss measurement.
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
