Сеть it

Непосредственное соединение между активными проводниками и заземленными частями отсутствует. Открытые проводящие части электрической установки заземляются.

Такие сети обладают самыми высокими электро- и пожаробезопасностью по сравнению со всеми рассмотренными вариантами. К тому же сети IT отличаются высокой бесперебойностью электроснабжения потребителей. Электромагнитные возмущения в IT сетях также малы. Применение таких сетей оправдано в особых случаях, например, в медицинских учреждениях.

Нейтральная точка питающего трансформатора 6(10)/0,4 кВ такой сети изолирована от земли или заземлена через значительное сопротивление (сотни Ом 13 несколько кОм). Защитный проводник в таких сетях отделен от нейтрального. Электробезопасность при однофазном замыкании на корпус в этих сетях наиболее высокая из всех рассмотренных. Это связано с малой величиной тока однофазного замыкания (единицы ампер). При таком токе замыкания напряжение прикосновения крайне невелико и отсутствует необходимость немедленного отключения возникшего повреждения. Кроме того, в сети IT безопасность может быть улучшена за счет применения УЗО. Пожаробезопасность сетей IT самая высокая в сравнении с сетями TN-С, TN-S, TN-С-S, ТТ. Это объясняется наименьшей величиной тока однофазного замыкания (единицы ампер) и малой вероятностью возгорания. Сети IT отличаются высокой бесперебойностью электроснабжения потребителей. Возникновение однофазного замыкания не требует немедленного отключения. При возникновении однофазного замыкания на землю в сети IT напряжение на неповрежденных фазах увеличивается в 1,73 раза. В сети IT с изолированной нейтралью (без резистивного заземления) возможно возникновение дуговых перенапряжений высокой кратности. Электромагнитные возмущения в сетях IT невелики, поскольку ток однофазного замыкания мал и не создает значительных падений напряжения на защитном проводнике. Повреждения оборудования при возникновении однофазного замыкания в сетях IT очень малы. Для эксплуатации сети IT необходим квалифицированный персонал, способный быстро находить и устранять возникшее замыкание. Для определения поврежденного присоединения необходимо специальное устройство (в западных странах применяется генератор тока с частотой, отличной от промышленной, включаемый в нейтраль). Сети IT имеют ограничение на расширение сети, так как новые присоединения увеличивают ток однофазного замыкания.

16. Возможные источники возгарания в изделиях приборной техники

Повышение температуры (перегрев) электронных компонентов вследствие длительной работы, короткие замыкания в цепях питания, искровые и дуговые разряды. Описанные выше явления являются следствием: увеличения переходного сопротивления,

17. Основные характеристики пожарной опасности материалов, используемых в изделиях приборной техники

Все материалы приборной техники хаактеризуются по степени…

18. Нормативные требования по пожаробезопасности электронных изделий

Для элементов, узлов и блоков дБ указаны вероятностные данные их отказа при выполнении защитных функций. Числовые значения дБ приведены в ТУ на ЭУ. При нормальной и аварийной работе ЭУ ни один из элементов не должени иметь температуру выше допустимых значений по ГОСТ 12.2.006-87.

Элементы ЭУ, нагревающиеся до опасных температур, дБ защищены от перегрева термовыключателями, термореле и др. Цепи питания должны иметь защиту от токов перегрузки и кз.(плавкие предохранители.) Для ограничения распространения горения должны применяться противопожарные кожухи. Детали из немет мат-в, используемых в качестве наружных частей, частей, удерживающих токопроводники, дБ теплостойкими. Соединительные детали мд токовед частями ЭИ, выполненные из изоляц- х материалов, дБ стойкими к образованию токопроводящих мостиков. Ограничиваются предельно допустимые значения мощности рассеяния комплектующих элементов, вход в цепь авар режима при условии несрабатывания защиты. Жгуты монтажных проводов дБ стойкими к воспламенению и распространению горения при воздействии стандартного игольчатого пламени.

19. Основные конструкторские решения по обеспечению пожаробезопасности

20. Учет особенностей эксплуатации при выборе мер обеспечения пожаробезопасности изделия

21. Требования к уровню взрывозащиты в зависимости от условий эксплуатации изделий

22. Виды взрывозащиты и методы ее обеспечения

23. Взрывозащита вида “искробезопасная цепь”

24. Взрывозащита вида “d”

Подразумевает т.н. сдерживание взрыва, т.е. ограничение области взрыва некоторой зоной т.о., что распространения взрыва в окружающую атмосферу не происходит.

25. Проблема ЭМС

Электромагнитная совместимость (ЭМС) технических средств — способность технических средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам.

В реальных условиях в месте расположения электрооборудования действует большое число различного рода излучений, учёт которых возможен при помощи методов теории вероятности и математической статистики. Обеспечение нормальной работы совместно работающих технических средств является целью ЭМС как научной проблемы. Предметом же изучения можно считать выявление закономерностей мешающего взаимодействия совместно работающих технических средств, на базе которых формируются рекомендации для достижения цели.

26. Классификация и характеристики ЭМО

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Электромагнитная обстановка окружающей среды представля­ет собой многовариантную систему с широким разбросом пара­метров, количества, вида и интенсивности проявляющихся в дан­ном месте электромагнитных воздействий. Экономически нецеле­сообразно выполнять любое устройство или автоматическую и автоматизированную систему технологического управления элект­роэнергетическими объектами абсолютно стойкими к самым жес­тким электромагнитным воздействиям. Требуется классификация электромагнитных условий окружающей среды по видам и уров­ням воздействия, в соответствии с которой можно сформулиро­вать требования, предъявляемые к различным устройствам в отно­шении электромагнитной совместимости. Приведем характеристики классов окружающей среды. Электромагнитную обстановку принято характеризовать как легкую (класс 1), средней жесткости (класс 2), жесткую (класс 3) и крайне жесткую (класс 4). В корреляции с электромагнитной обстановкой устанавливают степени жесткости испытаний технических средств на электромагнитную совместимость. ^ Класс 1. Легкая электромагнитная обстановка: • осуществлены оптимизированные и скоординированные мероприятия по подавлению помех, защите от перенапряжений во всех цепях; • электропитание отдельных элементов устройства резервировано, силовые и сигнальные цепи выполнены раздельно; • выполнение заземлений, прокладка кабелей, экранирование произведено в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости; • климатические условия контролируются и приняты специальные меры по предотвращению разрядов статического электричества. ^ Класс 2. Электромагнитная обстановка средней жесткости: • цепи питания и управления частично оборудованы помехозащитными устройствами и устройствами для защиты от перенапряжений; • отсутствуют силовые выключатели, устройства для отключения конденсаторов, катушек индуктивностей; • электропитание устройств осуществляется от сетевых стабилизаторов; • имеется тщательно выполненное заземляющее устройство; • токовые контуры разделены гальванически; • предусмотрено регулирование влажности воздуха, материалы, способные электризоваться трением, отсутствуют; • применение радиопереговорных устройств, передатчиков, запрещено. Эта обстановка типична для диспетчерских помещений индустриальных предприятий, электростанций и подстанций. ^ Класс 3. Жесткая электромагнитная обстановка: • защита от перенапряжений в силовых цепях и цепях управления не предусмотрена; • повторного зажигания дуги в коммутационных аппаратах не происходит; • имеется контур заземления; • провода электропитания, управления и коммутационных цепей недостаточно разделены; • кабели линий передачи данных, сигнализации, управления разделены; • относительная влажность воздуха поддерживается в определенных пределах, нет материалов, электризуемых трением; • использование переносных радиопереговорных устройств ограничено (установлены ограничения приближения к приборам на определенное расстояние). Эта обстановка характерна для индустриальных цехов, электростанций, релейных помещений подстанций. ^ Класс 4. Крайне жесткая электромагнитная обстановка: • защита в цепях управления и силовых контурах от перенапряжений отсутствует; • имеются коммутационные устройства, в аппаратах которых возможно повторное зажигание дуги; • существует неопределенность в выполнении заземляющего устройства; • нет пространственного разделения проводов электропитания, управления и коммутационных цепей; • управление и сигнализация осуществляются по общим кабелям; • допустимы любая влажность воздуха и наличие электризуемых трением материалов; • возможно неограниченное использование переносных переговорных устройств; • в непосредственной близости могут находиться мощные радиопередатчики; • вблизи могут находиться дуговые технологические устройства (электропечи, сварочные машины и т.п.). Типичными для этого класса являются территории вблизи промышленных предприятий, электростанций, открытых распределительных устройств среднего и высокого напряжений, где не предусматриваются специальные меры по обеспечению электромагнитной совместимости.

27. Критерии качества функционирования приборной техники (см.стр 75 метод указ.)

28. Основные виды и характеристики внешних излучаемых - индуктив помех (см.29)

29. Основные виды и характеристики внешних кондуктивных помех

В качестве электромагнитной помехи (ЭМП) может фигурировать практически любое электромагнитное явление в широком диапазоне частот. Прежде чем переходить к рассмотрению влияния ЭМП на электронную аппаратуру, попытаемся ввести некоторую классификацию ЭМП.

В зависимости от источника ЭМП можно разделить на естественные и искусственные. Наиболее распространенной естественной ЭМП является электромагнитный импульс при ударе молнии. Искусственные помехи можно разделить на создаваемые функциональными источниками и создаваемые нефункциональными источниками. Функциональным источник помехи будем называть в случае, если для него самого создаваемая ЭМП является полезным сигналом. К таким источникам относятся, прежде всего, передающие устройства радиосвязи, а также аппаратура, использующая цепи питания для передачи информации. Нефункциональными будем называть источники, которые создают ЭМП в качестве побочного эффекта в процессе работы. К ним можно отнести любые проводные коммуникации, создающие электромагнитные поля, коммутационные устройства, импульсные блоки питания аппаратуры и т.п. Электростатический разряд с тела человека также может рассматриваться как создаваемый нефункциональным источником ЭМП. Принципиальное различие между функциональными и нефункциональными источниками состоит в том, что для вторых уровень ЭМП часто можно снизить путем пересмотра конструкции источника, в то время как для функциональных ЭМП такой путь обычно исключается.

В зависимости от среды распространения ЭМП могут разделяться на индуктивные и кондуктивные. Индуктивными называют ЭМП, распространяющиеся в виде электромагнитных полей в непроводящих средах. Кондуктивные ЭМП представляют собой токи, текущие по проводящим конструкциям и земле.

Деление помех на индуктивные и кондуктивные является, строго говоря, условным. В реальности протекает единый электромагнитный процесс, затрагивающий проводящую и непроводящую среду. В ходе распространения многие помехи могут превращаться из индуктивных в кондуктивные и наоборот. Так, переменное электромагнитное поле способно создавать наводки в кабелях, которые далее распространяются как классические кондуктивные помехи. С другой стороны, токи в кабелях и цепях заземления сами создают электромагнитные поля, т.е. индуктивные помехи.

Условность деления помех на индуктивные и кондуктивные наглядно проявляется, например, в ходе анализа пути проникновения высокочастотных помех внутрь электронной аппаратуры. Часто выясняется, что реальный путь проникновения помехи представляет собой комбинацию металлических проводников и «дорожек» на платах аппаратуры («кондуктивные» участки) и паразитных емкостных и индуктивных связей («индуктивные» участки). В результате помеха достигает высокочувствительных цифровых контуров аппаратуры, минуя защитные элементы типа фильтров и варисторов, установленные в расчете на чисто кондуктивный характер помехи.

Деление помех на индуктивные и кондуктивные можно считать относительно строгим лишь в низкочастотной (до десятков кГц) области, когда емкостные и индуктивные связи обычно малы. Однако и здесь есть исключения - например, строгий анализ растекания тока через сложный заземлитель в землю требует учета как гальванической, так и электромагнитной составляющей единого процесса.

Кондуктивные помехи в цепях, имеющих более одного проводника, принято также делить на помехи «провод - земля» (синонимы - несимметричные, общего вида, Common Mode) и «провод-провод» (симметричные, дифференциального вида, Differential Mode). В первом случае («провод-земля») напряжение помехи приложено, как следует из названия, между каждым из проводников цепи и землей. Во втором - между различными проводниками одной цепи (см. рис. 1). Обычно самыми опасными для аппаратуры являются помехи «провод-провод», поскольку они оказываются приложенными так же, как и полезный сигнал (рис. 1 б)). Реальные помехи обычно представляют собой комбинацию помех «провод-провод» и «провод-земля». Нужно учитывать, что несимметрия внешних цепей передачи сигналов и входных цепей аппаратуры может вызывать преобразование помехи «провод-земля» в помеху «провод-провод». Это легко понять, рассматривая упрощенную схему на рис. 2: несимметрия внешних цепей (Z_l1≠Z_l2) и входных цепей аппаратуры-приемника (Z_i1≠Z_i2) приводит к появлению помехи «провод-провод» величиной U_l = (Z_i1/ Z_l1 - Z_i2/Z_l2)U_c. В данном примере упрощение заключалось в том, что внутреннее сопротивление приемника в режиме «провод-провод» принято равным бесконечности (т.е., в качестве измерителя полезного сигнала включен идеальный вольтметр).

 Применение внешних цепей с высокой степенью симметрии (т.е. с Z_l1 ≈Z_l2, например, типа «витая пара»), позволяет обеспечить низкий уровень преобразования помех «провод-земля» в помехи «провод-провод», но лишь при условии высокой симметрии входных цепей аппаратуры (Z_i1 ≈ Z_i2).

Следующие два способа классификации помех основываются на их спектральных характеристиках. Во-первых, ЭМП делятся на узкополосные и широкополосные. К первым обычно относятся помехи от систем связи на несущей частоте, систем питания переменным током и т.п. Их отличительной особенностью является то, что характер изменения помехи во времени является синусоидальным или близок к нему. При этом спектр помехи близок к линейчатому (максимальный уровень - на основной частоте, пики меньшего уровня - на частотах гармоник).

Широкополосные помехи имеют существенно несинусоидальный характер и обычно проявляются в виде либо отдельных импульсов, либо их последовательности. Для периодических широкополосных сигналов спектр состоит из большого набора пиков на частотах, кратных частоте основного сигнала. Для апериодических помех спектр является непрерывным и описывается спектральной плотностью. Типичными широкополосными помехами являются:

· шум, создаваемый в сети питания аппаратуры при работе импульсного блока питания;

· молниевые импульсы;

· импульсы, создаваемые при коммутационных операциях;

· ЭСР.

Другой спектральной характеристикой является область частот, в которой лежит основная часть спектра помехи. Условно принято делить все помехи на низкочастотные и высокочастотные. К первым обычно относят помехи в диапазоне 0 - 9 кГц. В большинстве случаев они создаются силовыми электроустановками и линиями. Высокочастотные узкополосные помехи (с частотой выше 9 кГц) обычно создаются различными системами связи. Высокочастотными являются все распространенные типы импульсных помех. Иногда также вводят понятия радиочастотной помехи (диапазон - от 150 кГц до 1,2 ГГц) и СВЧ-помехи (порядка нескольких ГГц).

Приведенная классификация не претендует ни на строгость, ни на полноту. Тем не менее, она позволяет ввести понятия, которые понадобятся нам в дальнейшем. Эта же классификация широко используется инженерами, работающими в области ЭМС.

30. Основные источники помех, создаваемые изделиями приборной техники (см метод указ)

31. Элементы ЭУ, наиболее чувствительные к электромагнитным помехам

32. Помехоустойчивость аналоговых цепей

33. Помехоустойчивость цифровых цепей

*7

34. Основные виды испытаний ЭУ на помехоустойчивость (см. лаб 3-4)

35. Основные виды испытаний ЭУ на помехоэмиссию (см. лаб 1)

36. Основные методы и средства обеспечения ЭМС приборной техники

37. Фильтрация помех

Использование в качестве фильтра ферритных колец позволяет снизить влияние помех, распространяющихся по жилам питания. За счет повышения индуктивности участка, высокочастотные помехи ослабеваются. Фильтр, установленный на многожильный кабель, такой как кабель передачи данных, шнур питания, или интерфейс: USB, Видео, и др. В таком случае феррит создаёт на данном участке кабеля синфазный трансформатор (англ. balun), который, пропуская противофазные сигналы (несущие полезную информацию), отражает (не пропускает) синфазные помехи. В этом случае не следует использовать поглощающий феррит во избежание нарушения передачи данных, и желательно применение более высокочастотных ферроматериалов.

Ферритовый фильтр — один из самых простых и дешёвых типов интерференционных фильтров для установки на уже существующие провода. Для обычного ферритового кольца провод либо продевается через кольцо (образуя одновитковую катушку индуктивности), либо образует многовитковую тороидальную обмотку, что увеличивает индуктивность и, соответственно эффективность помехоподавления. Также используются разборные фильтры на защёлках, которые можно просто надеть на кабель.

Ферритовые фильтры используются как на сигнальных проводах для ослабления внешних помех, так и на проводах питания для уменьшения создаваемых ими помех.

38. Экранирование помех

Различают электрические экраны для экранирования электрического поля, магнитные для экранирования магнитного поля и электромагнитные — для экранирования электромагнитного поля. Способность экрана ослаблять энергию полей оценивается эффективностью экранирования (коэффициентом ослабления). Если напряженность поля до экрана равна Е0 и Н0, а за экраном — Еэ и Нэ, то Se = Е0 / Еэ и SH = Н0 / Нэ. На практике эффективность экранирования измеряется в децибелах (дБ) и неперах (Нп): Se(H) = гО^Оу / Е (Щ] [дБ] или Se(H) = 1п[Е0(Н0) / ЕДН )] [Нп].

Экранирование – надежное конструктивное средство, позволяющее ослабить любые излучения. Экранирование может быть выполнено с применением металлических экранов, с помощью напыления проводящего материала на внутреннюю поверхность корпусов, путем экранирования проводов. Практически экранирование состоит в локализации электромагнитной энергии, которую создает источник поля. Ма0териал экрана должен обеспечивать максимальную защиту и ослабление электромагнитного поля помех, тип материала выбирается в зависимости от того, является ли поле помех магнитным или электрическим. Магнитные материалы защищают от электромагнитной энергии, а проводники (например, медь и алюминий) – имеют хорошую отражающую способность и защищают от электрических полей помех.

Подобные экраны позволяют снизить влияние внешних переменных магнитных полей. При изменении внешнего магнитного поля в стенках экрана возникают индукционные токи (токи Фуко), которые охватывают экранируемый объём. Магнитное поле этих токов согласно правилу Ленца направлено противоположно внешнему возмущению и частично компенсирует его. Для частот выше 1 Гц коэффициент экранировки К растёт пропорционально частоте:

где -магнитная постоянная, - электропроводность материала стенки, L - размер экрана, - толщина стенки,f - круговая частота.

39. Подавление импульсных помех

Импульсные источники вторичного электропитания являются

источниками интенсивных электромагнитных помех (ЭМП). Причина

заключается в том, что многие сигналы в импульсных источниках

представляют периодическую последовательность импульсов. Спектры таких

сигналов занимают диапазон частот шириной до нескольких мегагерц. Даже

маломощные импульсные источники питания создают помехи для

электронной аппаратуры. Поэтому необходимы специальные фильтры для

подавления высокочастотных электромагнитных помех. Такие фильтры

называют сетевыми. Их устанавливают между внешней сетью и ИВЭП.

Помехи, создаваемые резонансными преобразователями, имеют

низкочастотный спектр. Это связано с тем, что в резонансных

преобразователях переходные процессы происходят на более низких

частотах, и высокочастотные спектральные компоненты отсутствуют. Такие

помехи гораздо легче поддаются фильтрации.

Электромагнитные помехи распространяются как по проводам

(кондуктивные помехи), так и через окружающее пространство (излучаемые

помехи). Кондуктивные помехи можно разделить на две составляющие:

синфазные (common-mode) и дифференциальные (differential-mode).

Синфазные помехи проходят по линиям электропитания и не связаны с

заземлением. Они измеряются между двумя проводами линии.

Дифференциальные помехи измеряются между одним из проводов и землей.

Важно учитывать, что амплитуда пульсаций напряжения и тока зависит

от сопротивления питающей сети c Z . При больших значениях c Z велика

амплитуда пульсаций напряжения. При малых значениях сопротивления сети

велика амплитуда пульсаций тока.