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 λ, 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 випромінюєтья, прямопропорційна|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 електропровідних предметах, які в даному випадку грають роль антен. Потужність наведеної перешкоди залежить від площі|майдану| контура, охопленого провідником і його опору. 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 похибку 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 витими парами проводів. Проте|однак| навіть в контурі з|із| малою 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| V| 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

Інший 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