15.4. Електромагнітні перешкоди

Електромагнітні перешкоди створюються провідниками, по яких тече|теча| змінний електричний струм|тік| або між якими є|наявний| змінна напруга|напруження|. Перешкода може існувати у вигляді електромагнітної хвилі, коли відстань від джерела перешкоди до приймача перевищує довжину хвилі л, або у вигляді переважаючого|пануючого| електричного або магнітного поля біля джерела. Якщо відстань до випромінюваного елементу (антени) перевищує λ/2π, таке електромагнітне поле називають полем далекої зони, в протилежному випадку — полем ближньої|близької| зони.

У ближній|близькій| зоні моделлю передачі перешкоди є|з'являється,являється| ємнісний|місткість| або індуктивний зв'язок, в далекій зоні — модель поширення радіохвиль від передавальної до приймальної|усиновленої| антени. Потужність, що випромінює, прямо пропорційна|пропорціональна| квадрату частоти. Тому, наприклад, на частоті 50 Гц випромінювання практично немає і перешкода передається через ємнісний|місткість| або індуктивний зв'язок.

Джерелом електромагнітного поля перешкоди може бути радіомодем, радіо-| або стільниковий телефон, радіоретранслятор, стільниковий передавач на даху будівлі, колекторний двигун , апарат електрозварювання, трамвай, люмінесцентні лампи, регулятор|регулювальник| тиристора, комп'ютер, телевізійні і радіостанції, цифрова частина|частка| вимірювальної системи, реле регулятора|регулювальника|, космічне короткохвильове випромінювання, удар блискавки тощо.

Джерелом електромагнітної перешкоди може бути і сама системи автоматики, що містить|утримує| комп'ютер, реле, тиристори, потужні виходи дискретних модулів. Сильним джерелом електромагнітних перешкод є|з'являються,являються| оптоволоконні передавачі, оскільки вони споживають великий струм|тік| і працюють на високих частотах. Випромінюються такі перешкоди за допомогою випадкових провідників, створюючих дипольну або рамкову антену. Дипольна антена є|з'являється,являється| джерелом переважно електричного поля в її околиці, рамкова — джерелом магнітного поля. Далеко від таких джерел домінуючого поля немає, є поперечна електромагнітна хвиля. Реальні системи утворюють безліч випромінюючих антен, що складаються з проводів, кабелів і різних металевих поверхонь.

Перешкоди з|із| частотою вище 100 кГц| знаходяться|перебувають| зазвичай|звично| за межею частотного діапазону вимірювальних систем, проте|однак| високочастотні перешкоди можуть бути небажаним чином випрямлені або перенесені в область нижчих частот за допомогою нелінійних характеристик діодів і транзисторів, розташованих|схильних| на вимірювальній платі і усередині|всередині| мікросхем.

Наводяться електромагнітні перешкоди на всіх провідних предметах, які в даному випадку грають роль антен. Потужність наведеної перешкоди залежить від площі|майдану| контура, охопленого провідником і його опори. Перешкода, наведена в «антені», кондуктивним| шляхом|колією,дорогою| може передаватися в сигнальні кола|цепи| або кола|цепи| заземлення, спричиняти потік помилок в цифрових схемах або похибка передачі сигналу в аналогових.

Найпоширенішим приймачем електромагнітних перешкод є|з'являються,являються| довгі дроти|проводи|: кола|цепи| заземлення, промислові мережі|сіті| (польові шини), кабелі, що з'єднують датчики і модулі аналогового введення, кабелі інформаційних комунікацій. «Замаскованими» приймачами електромагнітних перешкод є|з'являються,являються| металеві конструкції в будівлях: металеві стелажі, вікна з|із| металевою рамою, труби|труба-конденсатори| водопостачання і опалювання будівлі, захисне контурне заземлення будівлі.

Основним методом боротьби з|із| електромагнітними наведеннями є|з'являється,являється| зменшення площі|майдану| контура, що приймає перешкоду, і застосування|вживання| диференціального способу передачі сигналу у поєднанні з крученими парами проводів. Проте|однак| навіть в контурі з|із| маленькою площею|майданом| може наводитися велика перешкода, якщо при монтажі припуститися помилки, показної на рис. 15.6: в залізній рамі стелажу (столу або іншої конструкції), що виконує роль магнітопровода, від джерела струму|току| І наводиться магнітне поле перешкоди Н_пом, яке наводить напругу|напруження| Vnou| в другому витку проводу. Два витки і осердя в даному прикладі утворюють трансформатор з|із| феромагнітним осердям.

Рис. 15.6. Наведення електромагнітної перешкоди через взаємну індуктивність і магнітопровід

Другий аналогічний ефект ілюструється рис. 15.7: струм|тік| взаємної індукції, протікаючи через короткозамкнутий виток, створює магнітне поле, яке наводить е.р.с. V_NOM| в сусідньому контурі.

Рис. 3.13. Зміна напряму|направлення| магнітного поля через проміжний короткозамкнутий виток

Відзначимо, що в даному прикладі|зразку| короткозамкнутий виток змінює|зраджує| напрям|направлення| магнітного поля, тому перешкода може наводитися і в площині|плоскості|, перпендикулярній|перпендикуляр| площині|плоскості| контура струму|току| блискавки І_м. Безліч короткозамнутих| витків існує в металевих гратах залізобетонної конструкції будівлі.

Також в системах автоматики можуть спостерігаться і інші види перешкод.У вимірювальних колах|цепах|, що знаходяться|перебувають| в стані руху (вібрації), джерелом перешкод може бути трибоелектрика, що виникає при терті тіл з|із| різних матеріалів, а також п'єзоелектрика і ефект електростатичного або електромагнітного мікрофону.

Методи боротьби з|із| перешкодами такого типу|типа| зводяться до закріплення і механічного демпфування рухомих частин|часток| електричної схеми.

У системах з|із| дуже високою чутливістю може спостерігатися паразитна напруга|напруження|, викликана|спричиняти| термоелектричним ефектом в контактах різнорідних металів (наприклад, мідь і олов'яно-свинцевий припій). Ці джерела перешкод небезпечні тим, що зустрічаються рідко, тому про них часто забувають.

ЛЕКЦІЯ 16. ЗАЗЕМЛЕННЯ

16.1. Визначення

16.2. Цілі заземлення

16.3. Заземляючі провідники

16.4. Види заземлень

Вивчення впливу перешкод, пов'язаних з неправильним заземленням, вимагає складання правдоподібних спрощених моделей системи, що включають джерела, приймачі і шляхи|колії,дороги| проходження перешкоди. Аналіз таких моделей дозволяє оцінити|оцінювати| вплив перешкод на характеристики системи.

Термін «заземлення» має багато смислових відтінків. Ми не розглядатимемо|розглядуватимемо| питання заземлення енергетичних електроустановок. Це окрема тема, яка досить детально розглянута|розглядувати| в літературі по електроенергетиці. Нижче мова|промова| йде тільки|лише| про заземлення, використовуване в системах автоматизації для забезпечення їх стабільного функціонування, а також про заземлення з метою захисту персоналу від ураження електричним струмом|током|, оскільки ці два питання неможливо розглядати|розглядувати| ізольовано одне від одного, не порушуючи стандартів системи безпеки праці.

Більшість проблем заземлення в системах автоматизації виникають унаслідок|внаслідок| необхідності захисту людини від ураження електричним струмом|током|. Із|із| землею|грунтом| сполучена|з'єднана| нейтраль трансформатора електричної підстанції, земля|грунт| є|з'являється,являється| частиною|часткою| генератора електростатичного заряду під час грози, а також обкладкою паразитних ємностей|місткостей| і провідником, в якому за рахунок явища електромагнітній індукції наводяться струми|токи|. Земля|грунт| як провідник бере участь практично в будь-якій електричній системі і її наявність не можна ігнорувати.