Kompatybilnoœæ elektromagnetyczna –

wspó³istnienie w œrodowisku

elektromagnetycznym wielu

u¿ytkowników emituj¹cych

i odbieraj¹cych sygna³y elektryczne –

jest jednym z najwa¿niejszych zadañ

wspó³czesnej elektryki.

K

a¿de urz¹dzenie elektryczne jest Ÿród³em zaburzeñ elek-

tromagnetycznych (emisyjnoœæ) jak te¿ jest poddane

dzia³aniu zak³óceñ pochodz¹cych od innych urz¹dzeñ

(odpornoœæ). Problem kompatybilnoœci (EMC) polega na

tym, aby emisyjnoœæ Ÿróde³ nie by³a zbyt du¿a, a odpornoœæ odbior-

ników za ma³a. Pojêcia ”zbyt du¿a” i ”za ma³a” pozornie nie s¹

precyzyjne, ale s¹ bardzo u¿yteczne. Zaburzenia w danym œrodo-

wisku s¹ traktowane jako dopuszczalne (niezbyt du¿e) wówczas, gdy

nie powoduj¹ zak³óceñ sygna³u w sposób uniemo¿liwiaj¹cy jego wy-

korzystywanie.

KompatybilnoϾ elektromagnetyczna a jakoϾ

sygna³ów elektrycznych

Oddzia³ywanie wystêpuj¹ce pomiêdzy odbiornikami a œrodowi-

skiem elektromagnetycznym mo¿e mieæ charakter przewodzenia (po-

wodowane po³¹czeniem galwanicznym) lub promieniowania (fale

elektromagnetyczne lub sprzê¿enie indukcyjne lub pojemnoœciowe).

Ostatnio pojêcie kompatybilnoœci elektromagnetycznej zosta³o roz-

szerzone na wszelkie oddzia³ywania miêdzy urz¹dzeniami wykorzy-

stuj¹cymi zjawiska elektromagnetyczne do celów transmisji i prze-

twarzania energii, a tak¿e oddzia³ywanie na naturalne œrodowisko

elektromagnetyczne i na biosferê. Kompatybilnoœæ elektromagne-

tyczna dotyczy obecnie zarówno sygna³ów stosowanych w teleko-

munikacji, automatyce przemys³owej, jak równie¿ przesy³ania ener-

gii elektrycznej.

Ka¿dy sygna³ elektryczny ulega degradacji pod wp³ywem zaburzeñ

elektromagnetycznych – zjawisk powoduj¹cych, ¿e jego cechy

odbiegaj¹ od orygina³u lub od cech sygna³u uznanych za znamio-

nowe. A zatem, sygna³em o dobrej jakoœci

bêdzie sygna³ spe³niaj¹cy stawiane mu wy-

magania, np. sygna³ radiowy wielkiej czê-

stotliwoœci, który doprowadzony do wej-

œcia odbiornika radiofonicznego powoduje

wytworzenie sygna³u akustycznego o ma-

³ym poziomie szumów. W przeciwieñstwie

do tego, sygna³em o z³ej jakoœci bêdzie

sygna³ nie gwarantuj¹cy na wyjœciu odbior-

nika odpowiedniego stosunku sygna³u do

szumów.

Przyczyny i Ÿród³a z³ej jakoœci

sygna³ów elektrycznych

Do przyczyn z³ej jakoœci sygna³ów elek-

trycznych nale¿y zaliczyæ jakoœæ pierwot-

nych Ÿróde³ zasilania oraz wp³yw pracuj¹-

cych w otoczeniu urz¹dzeñ z napêdem

elektrycznym, zasilaczy impulsowych, lamp

PORADNIK

ELEKTRONIKA

r

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 9/2003

16

fluorescencyjnych, jak równie¿ zaburzenia pochodz¹ce od wspó³-

pracuj¹cych urz¹dzeñ. Wystêpuj¹ równie¿ naturalne zak³ócenia

elektromagnetyczne maj¹ce swoje Ÿród³a w wy³adowaniach elek-

trycznych, burzach piaskowych i py³owych, w opadach oraz w pro-

mieniowaniu kosmicznym o Ÿród³ach wewn¹trz lub na zewn¹trz na-

szego uk³adu s³onecznego. Nie nale¿y pomijaæ równie¿ wad kon-

strukcyjnych i eksploatacyjnych urz¹dzeñ, zw³aszcza pochodz¹cych

od nieautoryzowanych producentów jak równie¿ naprawianych

przez serwisantów bez stosownej wiedzy.

Najistotniejszymi przyczynami z³ej jakoœci pierwotnego Ÿród³a zasila-

nia, czyli ogólnie dostêpnej sieci energetycznej 230 V/50 Hz s¹ do-

³¹czone do niej urz¹dzenia powoduj¹ce nieliniowe obci¹¿enie, ta-

kie jak zasilacze komputerów osobistych i telewizory z zasilaczami

impulsowymi, a tak¿e energoelektroniczne urz¹dzenia tyrystorowe

o sterowaniu fazowym.

Rozwi¹zywanie problemów

jakoœci sygna³ów elektrycznych

W ka¿dym œrodowisku elektromagnetycznym mo¿na wyró¿niæ trzy

zasadnicze elementy sk³adowe istotne z punktu widzenia jakoœci

przekazywanych sygna³ów. S¹ to: Ÿród³o zaburzeñ, uk³ad (ele-

ment sprzêgaj¹cy) i odbiornik zak³ócany.

Wymagan¹ jakoœæ przekazywanych sygna³ów elektrycznych uzy-

skuje siê trzema metodami, przez:

q

ograniczanie emisji zaburzeñ – wymuszanie stosowania filtracji

sygna³ów tak, aby uk³ady nadawcze emitowa³y wy³¹cznie sygna³y

u¿ytkowe,

q

redukcjê stopnia sprzê¿enia – stosowanie ekranów, uziemieñ,

izolacji galwanicznej przy u¿yciu transoptorów itp.; stosowanie za-

silania rozproszonego jest równie¿ jednym ze œrodków zaradczych,

q

zwiêkszanie stopnia odpornoœci odbiorników – stosowanie filtra-

cji sygna³ów wejœciowych, filtracji zasilania i odpowiedni¹ konstruk-

cjê urz¹dzeñ.

We wszystkich metodach postêpowania powtarza siê szeroko

rozumiane filtrowanie sygna³ów, a wiêc zarówno filtrowanie sygna-

³ów u¿ytkowych jak i Ÿróde³ zasilania.

Przegl¹d krajowych dostawców i producentów d³awików i filtrów prze-

ciwzak³óceniowych przedstawiono w tablicy.

Podzespo³y

Filtry

Filtry

Filtry

D³awiki

D³awiki

elementów

dolnoprzepustowe

sieciowe

sieciowe

przeci-

filtrów wyjœciowych

indukcyjnych

EMI/RFI

jednofazowe trójfazowe zak³óceniowe przetwornic

impulsowych

ABASCO.Otwock +
ABCpol Gorlice

+

+

+

+

AET Ostrów Wielkopolski

+

+

+

+

ALKER Gliwice

+ +

ANDA Gdañsk

+

ASTAT Poznañ

+

+

+

CROMA. Warszawa

+

+

+

ELTRON Wroc³aw

+

+

+

+

FERYSTER I³owa

+

+

+

FILTERCON Radom

+

+

MITRA Kutno

+

+

+

OPTOMEX Warszawa

+

POLFER WoŸniki

+

+

SPARK Warszawa

+

TELZAM Zambrów

+

+

+

+

D£AWIKI I FILTRY

PRZECIWZAK£ÓCENIOWE

(1)

Rys. 1. Filtry firmy Filtercon

Przegl¹d krajowych producentów i dostawców d³awików i filtrów przeciwzak³óceniowych

Sieciowe filtry przeciwzak³óceniowe

Sieciowe filtry przeciwzak³óceniowe (rys. 1) minimalizuj¹ wp³yw za-

k³óceñ na pracê urz¹dzeñ elektronicznych gwarantuj¹c poprawne ich

dzia³anie w œrodowisku elektromagnetycznym. Stosowanie filtrów jest

skutecznym i tanim rozwi¹zaniem problemu filtracji zak³óceñ dla

zasilaczy, urz¹dzeñ prze³¹czaj¹cych, aparatury medycznej, urz¹dzeñ

komputerowych, sprzêtu powszechnego u¿ytku itp.

T³umienie zak³óceñ elektromagne-

tycznych w uk³adach filtruj¹cych

odbywa siê w ogniwach filtruj¹cych

z³o¿onych z elementu indukcyjne-

go (d³awika), w³¹czonego w tor sy-

gna³u, i elementu pojemnoœciowego

(kondensatora) w³¹czonego równo-

legle do odbiornika sygna³u (rys.

2a). W przypadku sygna³ów prze-

sy³anych symetrycznie (ró¿nicowo)

za pomoc¹ pary przewodów stosu-

je siê dwa d³awiki, w³¹czone w tory

obu sygna³ów (rys. 2b). Ten drugi

przypadek jest stosowany w filtrach sieciowych, s³u¿¹cych do t³u-

mienia zak³óceñ przewodzonych w sieciach zasilaj¹cych.

Elementy indukcyjne (sieciowe d³awiki przeciwzak³óceniowe) s¹ wy-

konywane w wiêkszoœci na ferrytowych rdzeniach pierœcieniowych

i na ferrytowych rdzeniach typu U o prostok¹tnym przekroju kolumn.

Uzwojenia d³awików nawijane s¹ na korpusie jedno- lub dwusekcyj-

nym z tworzywa samogasz¹cego siê.

Wszystkie produkowane filtry zawieraj¹ kondensatory zgodne z

wymaganiami norm miêdzynarodowych. Zwykle s¹ to kondensato-

ry foliowe metalizowane (klasa X2) maj¹ce zdolnoœæ samoregene-

racji oraz kondensatory ceramiczne (klasa Y) stosowane w wiêkszo-

œci krajów jako kondensatory przeciwzak³óceniowe. Kondensatory

klasy X2 maj¹ szeroki zakres pojemnoœci do tych zastosowañ,

w których uszkodzenie kondensatora spowodowane zwarciem nie

mo¿e wp³yn¹æ na niebezpieczeñstwo pora¿enia pr¹dem. Konden-

satory klasy Y przeznaczone s¹ do pracy przy napiêciu roboczym

do 250 V; maj¹ one z uwagi na wiêksze niebezpieczeñstwo pora-

¿enia, zwiêkszon¹ wytrzyma³oœæ elektryczn¹ i mechaniczn¹, a tak-

¿e ograniczon¹ pojemnoœæ.

Schemat filtru sieciowego w wykonaniu firmy Filtercon jest przedsta-

wiony na rys. 3, a jego wygl¹d na rys. 4. Spe³nia on podwójn¹ rolê.

Zabezpiecza urz¹dzenie elektroniczne przed sygna³ami zak³ócaj¹cy-

mi wystêpuj¹cymi w sieci zasilaj¹cej generowanymi przez wszelkie-

go typu prze³¹czniki i przekaŸniki. Ten sam filtr pracuje równie¿

w przeciwnym kierunku t³umi¹c, do poziomów uznanych przez nor-

my za dopuszczalne, zaburzenia wytwarzane przez to urz¹dzenie.

n

Cezary Rudnicki

17

Rys. 2.Schematy ogniw filtruj¹-

cych

a – przesy³anie asymetryczne,

b – przesy³anie symetryczne

a)

b)

WE

WE1

WE2

WY1

WY2

WY

Rys. 3. Schemat filtru sieciowego

Rys. 4. Filtry przeciwzak³óceniowe