Podstawy kompatybilności elektromagnetycznej

– laboratorium

Ćwiczenie nr 1.

Temat:

Obserwacja i ocena zaburzeń elektromagnetycznych małej częstotliwości emitowanych przez urządzenia powszechnego użytku.

Zajęcia: pon. 10-12

Rok akademicki: 2009-2010

Semestr : VII

Kierunek: EiT

Grupa: 7A30x2

Skład grupy laboratoryjnej:

1. Brzozowski Michał 137227

2. Krupiński Paweł 137274

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było poznanie i obserwacja eksperymentalna najczęściej spotykanych zaburzeń elektromagnetycznych niskiej częstotliwości, emitowanych przez sprzęt elektryczny powszechnego użytku. W trakcie ćwiczenia badane było bliskie pole magnetyczne wokół typowych urządzeń AGD ( suszarka, robot kuchenny).

1. Badanie zakłóceń emitowanych przez silniki komutatorowe.

• Suszarka

W tej części ćwiczenia badaliśmy zakłócenia emitowane przez urządzenia gospodarstwa domowego. Pierwszym urządzeniem, które poddaliśmy badaniom była suszarka posiadająca certyfikat CE.

Najpierw badaliśmy jak wpływa na jakość odbioru sygnału radiowego stacji o zakresach LW i FM. Po przeprowadzeniu badania stwierdziliśmy, że pole elektromagnetyczne wywoływane przez silnik komutatorowy suszarki nie wywoływało słyszalnych zakłóceń odbioru sygnału zarówno dla radia nadającego na niskich częstotliwościach jak i na wysokich.

Następnie za pomocą sondy podłączonej do oscyloskopu obserwowaliśmy sygnał fali EM emitowanej przez suszarkę oraz widmo tego sygnału.

W zaobserwowanym przez nas sygnale trudno było zauważyć jakiejkolwiek regularności bądź powtarzalności.

Podczas obserwacji widma sygnału emitowanego dokonywaliśmy pomiaru zauważalnych harmonicznych. Wyniki obserwacji zawiera poniższa tabela:

f[Hz] Δ[dB] min[dB] max[dB] 2.66E+04 19.2 -75.5 -56.3 2.44E+04 21.6 -75.5 -53.9 2.02E+04 25.6 -75.5 -49.9 1.24E+04 36.8 -75.5 -38.7 1.02E+04 36.8 -75.5 -38.7 3.60E+03 42.4 -75.5 -33.1 2.20E+03 35.2 -75.5 -40.3

Z otrzymanych wyników jasno widać, że największą składową sygnału była harmoniczna o częstotliwości 3.6kHz. Brak tutaj także jakiejkolwiek regularności występowania składowych składowych. Świadczy to o tym, że badany przez nas sygnał nie był przebiegiem harmonicznym.

• Robot kuchenny.

Kolejnym urządzeniem, które zostało poddane badaniom był robot kuchenny nieposiadający certyfikatu CE.

Podczas badania wpływu robota na jakość obioru radia odnotowaliśmy słyszalne zakłócenia dla radiostacji nadających w zakresie fal długich, natomiast dla radiostacji nadających na falach ultrakrótkich nie było słychać pogorszenia jakości odbioru.

Po wykonaniu pomiarów za pomocą sondy stwierdzamy, że fala elektromagnetyczna emitowana przez robot kuchenny nie wykazywała przejawów okresowości bądź regularności sygnału. Świadczą o tym również wyniki pomiarów widma sygnału, które są zamieszczone w poniższej tabeli:

f[Hz]	Δ[dB]	min[dB]	max[dB]
2.40E+03	37.6	-76.3	-38.7
4.60E+03	32	-76.3	-44.3
1.18E+04	32	-76.3	-44.3
1.40E+04	28	-76.3	-48.3
1.60E+04	24.8	-76.3	-51.5
1.90E+04	23.2	-76.3	-53.1
2.12E+04	24	-76.3	-52.3

Z tabeli można także odczytać, że największą harmoniczną była składowa o częstotliwości 2.4kHz. Opierając się na danych zawartych w tabeli stwierdzamy, że różnice w wilkościach kolejnych amplitud są nie wielkie.

• Wnioski

Po wykonaniu tej części ćwiczenia stwierdzamy, że urządzeniem generującym większe zakłócenia, a co za tym idzie mniejszą kompatybilnością elektromagnetyczną był robot kuchenny, który nie posiadał certyfikatu CE. Wytwarzane przez niego zakłócenia były większe niż w suszarce. Dało się to zaobserwować na oscyloskopie oraz za pomocą odbiornika radiowego.

Źródłem zakłóceń w badanych urządzeniach AGD były znajdujące się w nich silniki komutatorowe. Zauważyliśmy, że wraz ze wzrostem obrotów zakłócenia generowane przez badane urządzenia rosły. Wiąże się to z tym, że wraz ze wzrostem obrotów rosła częstotliwość przełączania się prądów w silnikach.

Różnice w zakłócaniu fal radiowych dla różnych zakresów wiążą się składowymi sygnału zakłócającego. Jeśli zakłócenie dla składowej odpowiadającej danej częstotliwości radiowej jest wystarczająco silne może zakłócić odbiór. Badane przez nas urządzenia AGD generowały zakłócenia w zakresie kiloherców, dlatego też nie zakłócały sygnałów radiowy pasma UKF.

1. Badanie zakłóceń emitowanych przez cyfrowe urządzenia

radiokomunikacyjne.

W tej części ćwiczenia zajęliśmy się badaniem zakłóceń wytwarzanych przez urządzenia radiokomunikacyjne. Do badań użyliśmy telefon pracujący w sieci DECT.

Najpierw badaliśmy jego wpływ na odbiór radia dla stacji w zakresach fal długich i ultrakrótkich. Podczas wykonywania doświadczenia dało się słyszeć zakłócenia zarówno dla stacji nadających na falach długich jak i ultrakrótkich.

Następnie zbadaliśmy wpływ sieci DECT na działanie telefonu elektronicznego i elektromechanicznego. W trakcie wykonywania ćwiczenia zakłócenia wykryliśmy jedynie w telefonie elektroniczny. W telefonie elektromechanicznym nie zauważyliśmy słyszalnych zakłóceń.

Ostatnią częścią ćwiczenia było zbadanie zakłóceń emitowanych przez telefon w sieci DECT za pomocą oscyloskopu i sondy.

Sygnał wytwarzany przez badane urządzenie posiadał charakter okresowy. Dało się zauważyć kolejne przebiegi. Również obraz widm harmonicznych był regularny. Świadczą o tym wyniki analizy Fouriera zamieszczone w poniższej tabeli:

f[Hz]	Δ[dB]	min[dB]	max[dB]
1.00E+02	48	-67.5	-19.5
2.00E+02	40	-67.5	-27.5
3.10E+02	37.6	-67.5	-29.9
4.10E+02	37.6	-67.5	-29.9
5.10E+02	34	-67.5	-33.5
6.10E+02	34	-67.5	-33.5
7.20E+02	34	-67.5	-33.5
8.20E+02	34	-67.5	-33.5
9.20E+02	22.4	-67.5	-45.1
1.02E+03	23.2	-67.5	-44.3
1.13E+03	24	-67.5	-43.5
1.23E+03	21.6	-67.5	-45.9
1.33E+03	18.4	-67.5	-49.1
1.43E+03	18.4	-67.5	-49.1
1.53E+03	21.6	-67.5	-45.9
1.65E+03	16	-67.5	-51.5
1.85E+03	16	-67.5	-51.5

Na podstawie otrzymanych wyników zauważyliśmy, że kolejne składowe różnią się między sobą częstotliwością o zakresie 100Hz. Co pewien czas różnica ta wzrastała do wartości 110Hz. Co do wartości amplitudy największą wartość posiadała pierwsza harmoniczna. Dla kolejnych harmonicznych wartość amplitudy była funkcją nierosnącą.