E M C. kompatibilita. Elektromagnetická

Elektromagnetick á Elektromagnetická kompatibilita

EMC

1

Elektromagnetick á kompatibilita (EMC) Elektromagnetická je schopnost za řízení, syst ému ččii ppřístroje řístroje zařízení, systému vykazovat spr ávnou ččinnost innost i v prost ředí, v nněmž ěmž správnou prostředí, ppůsobí ůsobí jin álů jinéé zdroje elektromagnetických sign signálů (p řírodní ččii um ělé), a sou časně svou vlastn (přírodní umělé), současně vlastníí „„elektromagnetickou elektromagnetickou ččinností“ inností“ nep řípustně nepřípustně neovliv ňovat sv ály, neovlivňovat svéé okol okolí,í, tj. neprodukovat sign signály, je řípustně ru šivé pro jin řízení. ježž by byly nep nepřípustně rušivé jináá za zařízení.

2

EMC biologických émů biologickýchsyst systémů

• • •

EM pozad ivotního prost ředí pozadíí žživotního prostředí vliv EM pol ivé organizmy políí na žživé ppřípustné řípustné úúrovně rovně EM pol políí ____________________________

technických émů technickýchsyst systémů

hygienick é normy hygienické normy

• tepeln é úúčinky činky EM pol tepelné políí • netepeln é úúčinky činky EM pol netepelné políí 3

Vstup elektromagnetických vln do organizmu absorpc absorpcíí rezonan ční rezonanční

indukc indukcíí

nerezonan ční nerezonanční

indukovan é iontový polovodi čové indukované polovodičové proud dip óly usm ěrnění dipóly usměrnění

rozm ěrové rozměrové relaxa ční relaxační

vybuzen vybuzeníí molekul molekul

orientace ání orientace aa kmit kmitání dip ólů dipólů

zrychlen zrychleníí pohybu pohybu

zm ěna zm ěna změna změna struktury struktury reaktivity reaktivity

tepelný úúčinek činek

ěna zm ěna dr áždivosti zm změna změna dráždivosti potenci álu bun ěk potenciálu buněk bun ěk buněk

řřetězení etězení dip ólů dipólů

zm ěna permeability změna permeability bun ěčné membr ány buněčné membrány

netepelný úúčinek činek

Výsledný úúčinek činek 4

Nejvy šší ppřípustné řípustné hodnoty Nejvyšší absorbovaných výkon ů výkonů

indukovaných proud ů, proudů, a hustoty oz áření ozáření

podle vyhl ášky Ministerstva zdravotnictv R čč.. 480/2000 Sb. vyhlášky zdravotnictvíí Č ČR Zaměstnanci Kmitočet f [Hz]

Veličina <1

Indukovaná proudová hustota [A/m2] 0,057 Měrný absorbovaný výkon [W/kg] Plošná hustota zářivého toku [W/m2]

Ostatní osoby Kmitočet f [Hz]

1 ÷ 4 4 ÷ 103 103 ÷ 107 0,04 f

0,01

105 ÷ 1010 0,4 1010 ÷ 3.1011 50

f 105

<1

1÷4

0,011

0,008 f

4 ÷ 103 103 ÷ 107 0,002

f 5⋅ 105

105 ÷ 1010 0,08 1010 ÷ 3.1011 10

Vyhl áška 480/2000 ur čuje rovn ěž zp ůsoby, jimi ění uvede Vyhláška určuje rovněž způsoby, jimižž se spln splnění uvede-ných podm ínek zji šťuje a vyhodnocuje. podmínek zjišťuje 5

EMC technických syst émů systémů ZZákladní ákladní řřetězec etězec EMC a ppříklady říklady jednotlivých oblast oblastíí Zdroj Zdroj elmag šení elmag.. ru rušení

EM éře EM procesy procesy vv atmosf atmosféře elektrostatick é výboje elektrostatické výboje motory, ínače, rel é motory, sp spínače, relé energetick é rozvody energetické rozvody polovodi čové m ěniče polovodičové měniče zzářivky ářivky obloukov é pece, ářečky obloukové pece, sv svářečky dom ácí spot řebiče domácí spotřebiče po čítače, ččíslicové íslicové syst émy počítače, systémy

P řenosové prost ředí, Přenosové prostředí, elmag elmag.. vazba vazba

vzdu šný prostor vzdušný prostor zemn ění zemnění energetick é kabely energetické kabely nap ájecí veden napájecí vedeníí st ínění stínění sign álové vodi če signálové vodiče datov é vodi če datové vodiče spole čná nap ájecí ssíť íť společná napájecí

Ru šený objekt, Rušený objekt, ppřijímač řijímač ru šení rušení

ččíslicová íslicová technika technika po čítače počítače m ěřicí ppřístroje řístroje měřicí automatiza ční prost ředky automatizační prostředky telekomunika ční syst émy telekomunikační systémy syst émy ppřenosu řenosu dat systémy dat rozhlasov é ppřijímače řijímače rozhlasové televizn řijímače televizníí ppřijímače 6

PPříklady říklady rrůzného ůzného ppůsobení ůsobení ru šivých sign álů rušivých signálů

7

ZZákladní ákladní ččlenění lenění problematiky EMC Elektromagnetická Elektromagnetická kompatibilita kompatibilita

EMC EMC Elektromagnetická Elektromagnetická interference interference

Elektromagnetická Elektromagnetická susceptibilita susceptibilita

EMI EMI

EMS EMS

ppříčiny říčiny ru šení rušení

ddůsledky ůsledky ru šení rušení

(rušení) (rušení)

(odolnost, (odolnost,imunita) imunita)

8

ZZákladní ákladní pojmy EMC Mezin árodní elektrotechnický slovn ík Č SN IEC 50 Mezinárodní slovník ČSN kapitola 161 „„Elektromagnetická Elektromagnetická kompatibilita kompatibilita““ rezerva návrhu zařízení z hlediska EMS úroveň odolnosti

rušení [dBm]

mez odolnosti rezerva odolnosti

rezerva EMC

kompatibilní kompatibilní úroveň roveň

rezerva vyzařování

mez vyzař vyzařová ování

rezerva návrhu zařízení z hlediska EMI

úroveň vyzařování

f

9

Optimalizace finan čních nnákladů ákladů pro finančních zaji štění EMC za řízení zajištění zařízení

Finanční náklady

Výsledné náklady na výrobu a provoz zařízení

Optimální náklady EMC

P Náklady na provoz

Náklady na zajištění EMC

Pravděpodobnost / hustota poruch

10

N ěkteré ekonomick é aspekty EMC Některé ekonomické Teritori ální rozd ělení evropsk ého trhu EMC Teritoriální rozdělení evropského

11

Pod íly hlavn ích produkt ů na evropsk ém trhu EMC Podíly hlavních produktů evropském

12

Zastoupen ích uuživatelských živatelských oblast Zastoupeníí hlavn hlavních oblastíí na evropsk ém trhu EMC evropském

13

RU ŠIVÉ SIGN ÁLY A JEJICH ZDROJE RUŠIVÉ SIGNÁLY ppřírodní řírodní (p řirozené) (přirozené) um ělé (technick é), tzv. „„man man made noise umělé (technické), noise““ funk ční funkční nefunk ční (parazitn í, ne žádoucí) nefunkční (parazitní, nežádoucí) impulzn žikové) impulzníí (m (mžikové) é spojité spojit kvazi -impulzní kvazi-impulzní úúzkopásmové zkopásmové šširokopásmové irokopásmové nnízkofrekvenční ízkofrekvenční vysokofrekven ční (r ádiové) vysokofrekvenční (rádiové) 14

Impulzn žikové) a spojit é ru šení Impulzníí (m (mžikové) spojité rušení dle Č SN EN 55014 ČSN

t

≤ 200 ms

a)

t

≤ 200 ms

b)

Jednor ázová m žiková porucha Jednorázová mžiková a) jako nep řerušená řřada ada impulz ů s dobou trv ání krat ší ne nepřerušená impulzů trvání kratší nežž 200 ms b) jako seskupen ů netrvaj ící ddéle éle ne seskupeníí jednotlivých impulz impulzů netrvající nežž 200 ms Dal ší porucha nnásleduje ásleduje aažž po dob ě del ší ne Další době delší nežž 200 ms ms.. 15

t

t

t ≤ 200 ms

> 200 ms

≤ 200 ms

< 200 ms

≤ 200 ms

≤ 200 ms

> 200 ms 2s

t

Nespojité rušení: ≤ 200 ms ≤ 200 ms > 200 ms 22 ss dvě mžikové poruchy v intervalu 2 s vzdálené o více než 200 ms Spojité rušení: ≤ 200 ms

> 200 ms

jedna m žiková porucha del ší ne mžiková delší nežž 200 ms ms,, dv ěm žikové poruchy ve vz ájemném odstupu men ším ne dvě mžikové vzájemném menším nežž 200 ms ms,, vvíce íce ne ěm žikové poruchy v intervalu 2 s. nežž dv dvě mžikové 16

Ú zkopásmové a šširokopásmové irokopásmové ru šení Úzkopásmové rušení • ÚÚzkopásmové zkopásmové ru šení rušení

je produkov áno zejm éna „„užitečnými“ užitečnými“ sign ály produkováno zejména signály rozhlasových a televizn ích vys ílačů. televizních vysílačů.

• ŠŠirokopásmové irokopásmové ru šení rušení

produkuje vvětšina ětšina pr ůmyslových ru šivých průmyslových rušivých sign álů (spojitých, impulzn ích ččii kvazi -impulzních). Rovn ěž vvšechna šechna ppřírodní řírodní signálů impulzních kvazi-impulzních). Rovněž ru šení jsou svou podstatou šširokopásmová. irokopásmová. rušení Kmitoč Kmitočtové tové pásmo

Způ Způsob šíř šíření ení

zářivka

0,1 Hz ÷ 3 MHz 100 Hz ÷ 3 MHz

po vedení prostorem

rtuť rtuťová ová výbojka

0,1 Hz ÷ 1 MHz 2 Hz ÷ 4 MHz 10 Hz ÷ 400 kHz

po vedení po vedení prostorem

0,5 Hz 10 Hz 0,1 Hz 0,1 Hz 0,1 Hz

25 MHz 20 MHz 20 MHz 30 MHz 30 MHz

po vedení po vedení prostorem po vedení prostorem

0,1 Hz ÷ 10 MHz

po vedení

15 kHz ÷ 1000 MHz

prostorem

Zdroj ruš rušivých signá signálů

kolektorové kolektorové motory síťové ové vypí vypínač nače výkonové výkonové spí spínač nače spí spínané nané síťové ové zdroje koronový výboj klopné klopné obvody

÷ ÷ ÷ ÷ ÷

17

N ízkofrekvenční a vysokofrekven ční ru šení Nízkofrekvenční vysokofrekvenční rušení • NNízkofrekvenční ízkofrekvenční ru šení energetick é rušení energetické

(do 2 kHz ); deformace kHz); nap ájecího nap ětí energetických ssítí. ítí. napájecího napětí

akustick é (do 10 kHz ); ru ší ppřenosové řenosové akustické kHz); ruší a komunika ční syst émy. komunikační systémy.

• Vysokofrekven ční (r ádiové) ru šení od 10 kHz do 400 GHz; zahrnuje Vysokofrekvenční (rádiové) rušení prakticky vvšechny šechny existuj ící interferen ční zdroje. existující interferenční

Klasifikace ru šení podle zp ůsobu ší ření rušení způsobu šíření

• ru šení ší řené veden ím (nap ájecím, sign álovým, datovým atd.) rušení šířené vedením (napájecím, signálovým, • ru šení ší řené vyza řováním (prostorem). rušení šířené vyzařováním 18

Pr ůmyslová ru šení Průmyslová rušení • •

Harmonick é slo žky kmito čtu 50 Hz nap ájecí ssítě ítě (do 30 MHz Harmonické složky kmitočtu napájecí MHz)) Ru šivá nap ětí v energetick é nap ájecí ssíti íti Rušivá napětí energetické napájecí

Typick é projevy šivých sign álů vv ssíťovém íťovém nap ájecím nap ětí Typické projevy ru rušivých signálů napájecím napětí 19

• Vysokofrekven ční oscilace ppři ři sp ínacích a rozp ínacích Vysokofrekvenční spínacích rozpínacích procesech mechanických sp ínačů, styka čů, kontakt ů a rel é spínačů, stykačů, kontaktů relé ppřechodový řechodový jev pilovit ého pr ůběhu - burst pilovitého průběhu

Oscilogramy ru šivých nap ětí vznikaj ících na rozpojovaných rušivých napětí vznikajících kontaktech nnízkonapěťového ízkonapěťového rel é a vysokonap ěťového sp ínače relé vysokonapěťového spínače 20

• Ru šení z diodových a tyristorových usm ěrňovačů, m ěničů Rušení usměrňovačů, měničů jsou opakovan ě sp ínány velk é proudy, tak že vznikaj šivá opakovaně spínány velké takže vznikajíí ru rušivá nap ětí v podob ě opakuj ících se impulz ů, kter é zna čně defor napětí podobě opakujících impulzů, které značně defor-muj ůběh nap ájecího nap ětí; ru šení aažž do des ítek MHz. mujíí pr průběh napájecího napětí; rušení desítek u

u

t

t u

t

Deformace ssíťového íťového nap ětí vlivem diodov ého a tyristorov ého omezova če, napětí diodového tyristorového omezovače, usm ěrňovače ččii regul átoru usměrňovače regulátoru 21

• Ru šení ze sp ínacích nap ájecích zdroj ů: ssíťové íťové nap ětí 50 Hz Rušení spínacích napájecích zdrojů: napětí

se transformuje na po žadované ss ětí pomoc ého požadované ss.. nap napětí pomocíí pomocn pomocného nap ětí s kmito čtem aažž stovek kHz napětí kmitočtem výrazn é vyza řování ru šivých sign álů; vyza řování zzávisí ávisí na ve výrazné vyzařování rušivých signálů; vyzařování ve-likosti odb ěru kv ůli regulaci výstupn ího nap ětí pomoc odběru kvůli výstupního napětí pomocíí PWM

• Ru šení od vn ějších energetických veden Rušení vnějších vedeníí VN a VVN Koronov é výboje: jen u veden Koronové vedeníí VN ( ≥ 110 kV kV)) na nerov nerov-nostech vodi čů a armatur. Podob á se doutnav ému výboji, vodičů Podobá doutnavému spektr ální slo žky do 10 MHz. Velikost výboj ů roste za vlhka spektrální složky výbojů (intenzivn ím VVN), nen šak ppříliš říliš velk á. (intenzivníí praskot pod veden vedením neníí vvšak velká. Kapacitn ém spojen Kapacitníí výboje: vznikaj vznikajíí na nedokonal nedokonalém spojeníí kovo kovo-vých ppředmětů ředmětů u veden é spoje izol átorů). vedeníí VN 22 kV (kloubov (kloubové izolátorů). PPři ři naru šení dielektrick é vrstvy vznikne jiskrový výboj. Ru šení narušení dielektrické Rušení sah á k 1 GHz, za sucha je vvětší, ětší, za vlhka nněkdy ěkdy zcela miz í. sahá mizí. 22

Nap ěťové (energetick é) ppřepětí řepětí Napěťové (energetické) Za říze n í, s o u č á stk a

Nič iv á e n e r g ie 10 -8 10

-6

10

-4

10

-2

10

0

10

→ [J] 2

10

4

10

6

M otory , trans form átory P řís troje, relé P oč ítač e Rez is tory K ondenz átory Cívk y V ak uové elek tronk y Us m ěrňovac í diody Zennerovy diody V ý k onové tranz is tory V f. tranz is tory Integrované obvody O bvody CM O S M ik rovlnné diody

Rozmez čivé energie pro rrůzné ůzné sou částky a za řízení Rozmezíí ni ničivé součástky zařízení 23

Zdroje nap ěťového ppřepětí řepětí napěťového

ppřírodní řírodní

• Atmosf érický výboj blesku Atmosférický ((Lightning Lightning EElectroMagnetic lectroMagnetic PPulse ulse – LEMP LEMP)) _______________________

• Lok ální elektrostatick é výboje Lokální elektrostatické ((ElectroStatic ElectroStatic D ischarge – ESD Discharge ESD))

um ěle vytvo řené uměle vytvořené

• Sp ínací a rozp ínací za řízení Spínací rozpínací zařízení (vznik elektrick ého oblouku) elektrického _______________________

• Lok ální elektrostatick é Lokální elektrostatické výboje (ESD) 24

Atmosf érický výboj blesku (LEMP) Atmosférický šivý úúčinek činek aažž do vzd álenosti cca 4 km ru rušivý vzdálenosti ého impulzu blesku aažž 200 kA proudového velikost proudov ální ru šení aažž do kmito čtu cca 100 MHz spektrální rušení kmitočtu spektr

I

2 - 200 kA

celková energie impulzu

W ~

2 ∫ I d t = 2 , 5 ÷ 10 MJ

strmost impulzu

S = d I d t = 2 ÷ 200 kA /µs celkový náboj

Q =

0

∫ I ⋅ d t = 150 ÷ 300 C t

0,25 - 10 µs

několik set µs

Proudový impulz ppři ři úúderu deru blesku a jeho zzákladní ákladní parametry 25

Ú činek blesku Účinek ppřímý římý úúčinek činek ((úder) úder)

nep římý úúčinek činek nepřímý

26

Lok ální elektrostatick é výboje (ESD) Lokální elektrostatické vznikaj řecí pohyb mechanických ččástí ástí vznikajíí tam, kde se vyskytuje ttřecí (kovových a/nebo dielektrických – pevných, kapalných ččii plynných).

• Pracovn íci obsluhy maj Pracovníci majíí

• Povrchy stol ů, žžidlí, idlí, podla stolů, podla--

hov é krytiny jsou z um ěhové umělých hmot s vysokým izo izo-la čním odporem. lačním

• V m ístnosti je nnízká ízká vlh místnosti vlh-kost vzduchu.

[ k V ]

14

N a p ě tí

nevhodn é oble čení z hle nevhodné oblečení hle-diska vzniku vysok ého vysokého elektrostatick ého nap ětí. elektrostatického napětí.

16

12 10

syntetický materiál

pracovny bez regulace vlhkosti

8 6 4

vlna antistatický materiál

2 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Relativní vlhkost vz duchu [% ]

27

Vznik lok álního elektrostatick ého výboje lokálního elektrostatického

15 kV

Ekvivalentn ěla m á hodnotu 100 ÷ 200 pF Ekvivalentníí kapacita kapacita ttěla má pF,, odpor vybíjecí“ pa že ččlověka lověka je ž 22 kkΩ. Ω. odpor „„vybíjecí“ paže je 100 100 Ω Ω aaž Proudový impulz vybití elektrostatického náboje náboje 1Proudový 1impulz vybití elektrostatického −12 2 3 2 W = ⋅ CU = ⋅ (100 ÷ 200 )⋅10 ⋅ (15 ⋅ 10 ) ≈ (10 ÷ 20 ) mJ 2

2

28

PPůsobení ůsobení elektrostatick ého výboje elektrostatického na elektronick é sou částky a obvody elektronické součástky

PPřímé římé ppůsobení ůsobení (vybit í) ppři ři ppřiblížení řiblížení (vybití) pa že nebo nabit ého nnástroje ástroje paže nabitého

PPůsobení ůsobení indukc šivého nap ětí Urr indukcíí ru rušivého napětí do galvanicky odd ělených obvod ů oddělených obvodů 29

Spojit é (kontinu ální) ru šení Spojité (kontinuální) rušení • Rozhlasov é, televizn í, ppříp. říp. radarov é vys ílače Rozhlasové, televizní, radarové vysílače • Vy šší harmonick é slo žky v nap ájecí ssíti íti Vyšší harmonické složky napájecí • Neve řejné radiokomunika ční slu žby Neveřejné radiokomunikační služby CB radio (Citizen Band radio ásmu 27 MHz řekračování radio)) v ppásmu MHz:: ppřekračování povolen ého vf řovaného výkonu. povoleného vf.. vyza vyzařovaného

Ru šivé spektrum Rušivé spektrum výstup výstup-nního ího sign álu ob čanské signálu občanské radiostanice radiostanice CB CB za za za řazeným zesilova čem zařazeným zesilovačem výkonu výkonu 30

• Televizn é kabelov é rozvody v ppásmech ásmech Televizníí a rozhlasov rozhlasové kabelové 40 aažž 300 MHz

Kmito čtové spektrum vyza řované TV kabelovým rozvodem Kmitočtové vyzařované na 6. kan álu ppři ři zku šebním obrazci v syst ému PAL kanálu zkušebním systému 31

Zvl áštní ru šení Zvláštní rušení • Nukle ární elmag Nuclear EElectroMagnetic lectroMagnetic PPulse) ulse) Nukleární elmag.. impulz ((Nuclear NEMP

E max

H max

[kV/m]

[A/m]

náběžná hrana [ns]

kmitočtové spektrum

dosah účinku

LEMP 10 ÷ 100 100 ÷ 1000 100 ÷ 10000

1 kHz ÷ 5 MHz jednotky km

NEMP 30 ÷ 100 100 ÷ 1000

0,1 ÷ 100 MHz

5÷8

stovky až tisíce km

Srovn ání parametr ů LEMP Srovnání parametrů LEMP aa NEMP NEMP 32

• Ru šení mimozemsk ého ppůvodu ůvodu Rušení mimozemského geomagnetick é bou ře vlivem tzv. slune čního vvětru ětru geomagnetické bouře slunečního kosmick é zzáření áření kosmické 100 .

město

Šumová intenzita pole [µV/m]

průmyslové rušení

Spektr ální rozlo žení Spektrální rozložení aa úúrovně rovně nněkterých ěkterých mimozemských mimozemských interferen čních zdroj ů interferenčních zdrojů

10 venkov

1

kosmický šum

sluneční záření

0,1

ve dne v noci atmosf érický šum

0,01 10

100

1000

10000

Kmitočet [MHz]

33

VAZEBN VAZEBNÍÍ MECHANISMY PPŘENOSU ŘENOSU RU ŠIVÝCH SIGN ÁLŮ RUŠIVÝCH SIGNÁLŮ • Galvanick á vazba (vazba spole čnou impedanc í) Galvanická společnou impedancí) • Kapacitn Kapacitníí vazba • Induktivn Induktivníí vazba • Vazba vyza řováním vyzařováním Ir

U

Ur

I L I

l ef

Ur

Ur C

R

M

1

1

2

Ur = R ⋅ I + L ⋅

dI dt

Ir = C ⋅

2

dU dt

1

E, H 1

2

Ur = M ⋅

dI dt

2

U r = E ⋅ lef 34

Parazitn á vazba Parazitníí galvanick galvanická (vazba spole čnou impedanc í) společnou impedancí) Ur

~ a) v nap ájecím veden napájecím vedeníí

L

R

= a)

+ A

b) ve veden ídicích sign álů vedeníí řřídicích signálů

B

b)

Ur

0 L

R

c) ve vvícebodovém ícebodovém uzemn ění uzemnění

c)

Ur R

L

35

Parazitn čkou Parazitníí vazba zemn zemníí smy smyčkou v ppřípadě řípadě separ átního zemn ění dvou syst émů v rrůzných ůzných bodech separátního zemnění systémů ZVÝST

~

ZVST

Ur

Uz 1

~

2

Galvanick á parazitn řenou zemn čkou Galvanická parazitníí vazba uzav uzavřenou zemníí smy smyčkou šení impedance ((útlumu) útlumu) Principy zmen šení ru šivého nap ětí zvý zvýšení zmenšení rušivého napětí smy čky smyčky „ú plné“ ppřerušení řerušení smy čky „úplné“ smyčky 36

Rozpojen čky Rozpojeníí zemn zemníí smy smyčky Z VÝST

~ 1

Z VST Uz

2 Cz

~

Útlum smyčky [dB]

Ur

kapacitně "rozpojená" smyčka

galvanicky spojená smyčka

f

37

Zp ůsoby potla čení parazitn čkou Způsoby potlačení parazitníí vazby zemn zemníí smy smyčkou Zapojení

Poznámka

Oddělovací transformátor C

ZVÝST

ZVST

~

Ur

Zemní smyčka je galvanicky rozpojena. Zbytková parazitní vazba existuje pouze na vyšších kmitočtech přes rozptylové kapacity C transformátoru.

C

1 Uz

2

~

ZVÝST

Z VST

Ur

~ 1 Uz

~

2

Vazbu přes rozptylové kapacity C transformátoru lze zmenšit zařazením stínicího „bočníku“ pro rušivý proud mezi primární a sekundární vinutí transformátoru.

38

Zapojení

Poznámka

Neutralizační transformátor, BALUN n1

I r1 ZVÝST

ZVST I r2

~

Ur

n2

1 Uz

2

~

Feritové kroužky, příp. feritové perličky I r1 ZVÝST

~

ZVST

Ur

I r2

1 Uz

~

2

Závity n1 a n2 jsou navinuty na společném toroidním jádru ve stejném smyslu. Magnetické toky signálových proudů se vzájemně kompenzují, magnetické toky rušivých proudů se sečítají. Neutralizační transformátor tak zvyšuje impedanci zemní smyčky pro rušivé signály, aniž zvětší její impedanci pro pracovní signál. Jde vlastně o neutralizační transformátory s jediným závitem. Kroužky účinně zvyšují impedanci zemní smyčky hlavně na kmitočtech nad 1 MHz. Pozitivně se zde uplatňuje i vysoká ztrátovost feritu, který pohlcuje vysokofrekvenční elektromagnetické vlnění na vedení. 39

Zapojení

Poznámka

Vedení s útlumovým pláštěm

ZVÝST

ZVST

Ur

~ 1 Uz

2

~

Lze použít jen pro přenos binárních signálů. Rozptylová kapacita C má hodnotu až 5 pF.

Elektromechanické relé C

I r1 ZVÝST

~

ZVST I r2

Účinek je stejný jako při použití feritových kroužků. Plášť vedení je vytvořen ze silně ztrátového materiálu (ztrátová pryž, ztrátové dielektrikum apod.) absorbujícího elektromagnetické rušivé signály.

Ur

C

1 Uz

~

2

40

Zapojení

Poznámka Použití zejména při přenosu číslicových užitečných signálů. Rozptylová kapacita C má hodnotu až 1 pF, napěťová pevnost 0,5 až 10 kV.

Optočlen C

I r1

ZVÝST

~

ZVST I r2

Ur

C

1 Uz

2

~

Pro analogové i číslicové signály. Velmi odolné vůči elektromagnetickému rušení.

Optický kabel, optická linka opt

el ZVÝST

~

el

opt

ZVST

Ur

optický kabel

1 Uz

~

2

41

ZZásady ásady minimalizace vazeb spole čnou impedanc společnou impedancíí • dostate čně dimenzovat spole čný zemnic dostatečně společný zemnicíí vodi vodičč - zemnic zemnicíí plochu ~=

P1

~=

P2

P1

P2

0V

nevhodné

vhodnější

• jednotliv é bloky ppřipojovat řipojovat k zemnic ímu syst ému ppřímou římou cestou jednotlivé zemnicímu systému masivn ím vodi čem masivním vodičem P1 P1

P2

nevhodné

P2

P3

P3

vhodnější 42

• neslu čovat spole čný vodi álových vodi čů neslučovat společný vodičč sign signálových vodičů V1

P1

V1

P1

V2

P2

V2

P2

nevhodné

vhodnější

• nevytv ářet spole čné ččásti ásti nap ájecích ppřívodů řívodů k jednotlivým blok ům nevytvářet společné napájecích blokům P1

~=

P2

P1

~=

P3

nevhodné

P2

P3

vhodnější 43

• elektronick á za řízení rrůzných ůzných technologi ěji vybavit samostat elektronická zařízení technologiíí rad raději samostat-nými nap ájecími zdroji napájecími

~

=

~

~

=

=

~

=

nevhodné

vhodnější

• v mo žných ppřípadech řípadech zcela vz ájemně galvanicky odd ělit nap ř. možných vzájemně oddělit např. funk čně souvisej ící sign álové a výkonov é obvody jednoho za řízení funkčně související signálové výkonové zařízení

~=

~=

~= nevhodné

~=

vhodnější 44

Parazitn Parazitníí kapacitn kapacitníí vazba Kapacitn ělených obvod ů Kapacitníí vazba galvanicky odd oddělených obvodů 1

C13 C23

1

3

~

Rv 4

Rp

Rp

C 14

C13

Zi

4

3

U

~

Z C 23 2

C24

U 2

C14

Ur

C 24

Ur

l

• Vyv ážení kapacitn ího m ůstku, nap ř. C13 ≈ C23 a C14 ≈ C24 Vyvážení kapacitního můstku, např. 13 23 14 24 zkroucen árů vodi čů (vodi če 1 a 2 a rovn ěž vodi če 3 zkrouceníí obou ppárů vodičů (vodiče rovněž vodiče a 4), ppříp. říp. aspo ň ru šeného veden í, tj. vodi čů 3 a 4. aspoň rušeného vedení, vodičů

45

• Pou žití oboustrann ého st ínění Použití oboustranného stínění S1

1

Ur

C13 3

1

~

Rv

U12

C34

Rp

U

Ur

C 34

~

4

2

S1 4

3

Zi

U 2

C13

S2

C 24

S2

C24

U r = U12 ⋅

C34 >> C1133 34

1 1 + C34 C13 + C34 C24

a

C3344 >> C24 24 46

Kapacitn čným Kapacitníí vazba mezi obvody se spole společným (vzta žným) vodi čem (vztažným) vodičem A

B

&

1

C13

C &

3 C32

Ur

A

&

D

D C R

U r max = U1 ⋅

C13 U1

C

C32

2

B

1

3 R 32

D Ur 2

C13 C13 + C32

47

Ur max = U1 ⋅

C13 C13 + C32

48

ZZásady ásady zmen šení tohoto druhu parazitn zmenšení parazitníí kapacitn kapacitníí vazby • Zmen šit parazitn álením obou vodi čů 1 Zmenšit parazitníí vazebn vazebníí kapacitu C13 vzdálením vodičů 13 vzd

a 3, co nejkrat ší soub ěžné veden í, ppříp. říp. zamezen ěžnejkratší souběžné vedení, zamezeníí jejich soub souběžnnému ému veden í, co nejmen ší pr ůřezy obou vodi čů a co nejmen ší vedení, nejmenší průřezy vodičů nejmenší hodnota permitivity izolace mezi vodi či, ppříp. říp. permitivity materi álu vodiči, materiálu desky plo šného spoje. plošného

• Co nejv ětší kapacita C32 á na vstupu ovliv ňovaného obvodu největší která ovlivňovaného 32 , kter

omezuje velikost ppřeneseného řeneseného ru šivého nap ětí (nap ř. ttěsným ěsným ppřiřirušivého napětí (např. bl ížením ččii zkroucen ím vodi če 3 se vzta žným vodi čem 2. blížením zkroucením vodiče vztažným vodičem

• NNízkoohmové ízkoohmové impedan ční pom ěry v nav ázaném (ovliv ňovaném) impedanční poměry navázaném (ovlivňovaném) obvodu, tedy hodnotu R32 žovat minim ální. udržovat minimální. 32 udr

• Rychlost ččasových asových zm ěn vvšech šech nap ětí (sign álů) v obvodu ∆u //∆ ∆t změn napětí (signálů) omezit na minim ální mo žnou hodnotu čující ke spr ávné minimální možnou hodnotu,, posta postačující správné ččinnosti innosti dan ého obvodu. daného 49

• Vz ájemně elektricky odst ínit oba ovliv ňující se vodi če bu ď st íněVzájemně odstínit ovlivňující vodiče buď stíně-

ím pomocn ého „„stínicího“ stínicího“ spoje s nním ím vodi če 3, nebo zaveden zavedením pomocného vodiče nulovým potenci álem na desce plo šného spoje mezi vodi če 1 a 3. potenciálem plošného vodiče

50

Kapacitn ůči zemi Kapacitníí vazba vvůči vyvolan á velkou kapacitou nap ř. ppřívodů řívodů obvodu vvůči ůči spole čné zemi vyvolaná např. společné V

P

ZV V

C1

I r1

C

ZP P

C2 I r2I

Ur

r

Uz

51

Parazitn Parazitníí induktivn induktivníí vazba Ur = −

H =

dΦ ∆Φ ∆B ∆H ≈ − = −S⋅ = − µ0 ⋅ S ⋅ dt ∆t ∆t ∆t

I 2π r

Ur ≈ −

µ0 S ∆ I ⋅ 2πr ∆t

• minim ální ddélka élka soub ěžně prob íhajících vodi čů obou obvod ů; minimální souběžně probíhajících vodičů obvodů; • maxim ální vz ájemná vzd álenost r obou obvod ů; maximální vzájemná vzdálenost obvodů; • minim ální velikost proudov é smy čky S ru šeného obvodu minimální proudové smyčky rušeného

(obvodu ppřijímače); řijímače); • minim ální rychlost ččasových asových zm ěn vvšech šech proud ů (sign álů) minimální změn proudů (signálů) v obvodu ∆ I //∆ ∆t . 52

Zp ůsoby omezen Způsoby omezeníí induktivn induktivníí vazby

a)

c)

b)

d)

a) omezen ávitu K nakr átko; omezeníí induktivn induktivníí vazby pomoc pomocíí zzávitu nakrátko; b) kompenzace induktivn ím vodi čů obvodu ppřijímače; řijímače; induktivníí vazby zkroucen zkroucením vodičů c) minimalizace vazby kolmým nato čením vazebn ích smy ček; natočením vazebních smyček; d) minimalizace vazby st íněním obvodu ppřijímače. řijímače. stíněním 53

Omezen ích kapa Omezeníí parazitn parazitních kapa-citn ích a induktivn ích vazeb citních induktivních mezi soub ěžnými kabely souběžnými

separ átní veden ů ve separátní vedeníí kabel kabelů st íněných sekc ích stíněných sekcích

54

Parazitn řováním Parazitníí vazba vyza vyzařováním l Ur Ex

P Ex ≈ 0,3 ⋅ x

[V/m ; kW , km]

~ ~ U r = Ex ⋅ l ef x

l

S

Ur E0

E1

~ ~ d

Ú činná ochrana Účinná

elektromagnetick é st ínění elektromagnetické stínění 55

ZP ŮSOBY OMEZOV ÁNÍ RU ŠENÍ ZPŮSOBY OMEZOVÁNÍ RUŠENÍ ODRU ŠOVACÍ PROST ŘEDKY ODRUŠOVACÍ PROSTŘEDKY

• odru šovací tlumivky a jednoprvkov é tlumivkov é filtry, odrušovací jednoprvkové tlumivkové • odru šovací kondenz átory a kondenz átorové filtry, odrušovací kondenzátory kondenzátorové • pasivn šovací filtry LC, pasivníí odru odrušovací • ppřepěťové řepěťové ochrann é prvky (bleskojistky, plynem pln ěné výbojky, ochranné plněné varistory varistory,, omezovac omezovacíí diody) diody),, • elektromagnetick é, elektrick é a magnetick é st ínění. elektromagnetické, elektrické magnetické stínění.

Ru šení na veden í: odru šovací tlumivky, kondenz átory, kmito čtové Rušení vedení: odrušovací kondenzátory, kmitočtové filtry LC a omezova če ppřepětí řepětí omezovače Ru šení vyza řováním: elektromagnetick é st ínění Rušení vyzařováním: elektromagnetické stínění 56

ZZákladním ákladním parametrem ka ždého odru šovacího prvku (filtru) je každého odrušovacího

vlo žný úútlum tlum L vložný ZS U1

~

zdroj rušení

U20 L = 20⋅ log [dB] U2

FILTR

ZZ

U U20 2

přijímač rušení

LL[dB] [dB] == UU2020[dBµV] [dBµV]––UU22[dBµV] [dBµV]

57

Odru šovací tlumivky Odrušovací

ZS

Vložný útlum [dB]

L

70 60 50 40

U1

~

ZZ

U2

30 20

ω m = ZS + ZZ L

10 0 0,01

0,1

1

10

100

Poměrný kmitočet

L ≈ 0 L ≈ 20 ⋅ log

ωL

ZS + Z Z

[dB]

pro

ω L << ZS + Z Z

[dB]

pro

ω L >> ZS + Z Z

1000

ω ωm

58

Parazitn šovací tlumivky Parazitníí parametry odru odrušovací 1,E+05

C0 R C1

L C2

reálná tlumivka s Q = 500 M odul im pe da nc e [ Ω ]

NNáhradní áhradní sch éma re álné schéma reálné odru šovací tlumivky odrušovací

1,E+04

ideální tlumivka reálná tlumivka s Q < 1

1,E+03

1,E+02

1,E+01

1,E+00 0,1

1

10

100

1000

Kmitočet [MHz]

Kmito čtová zzávislost ávislost velikosti impedance Kmitočtová re álné odru šovací tlumivky reálné odrušovací 59

ZZákladní ákladní po žadavky na odru šovací tlumivky: požadavky odrušovací • Velk á induk čnost ((řádově řádově mH ři malých rozm ěrech, mal ém po čtu Velká indukčnost mH)) ppři rozměrech, malém počtu • •

• •

zzávitů, ávitů, nnízké ízké hmotnosti a nnízké ízké cen ě. Nap ěťový úúbytek bytek nap ájecího ceně. Napěťový napájecího nap ětí 50 Hz na tlumivce je zzákladním ákladním omezuj ícím faktorem po čtu napětí omezujícím počtu zzávitů ávitů tlumivky, a tedy hodnoty jej čnosti. jejíí induk indukčnosti. Vysoký vlastn ční kmito čet, tj. minim ální parazitn vlastníí rezonan rezonanční kmitočet, minimální parazitníí kapa kapa-city tlumivky. Mimo oblast ssíťových íťových kmito čtů (50 ÷ 400 Hz) mus ít tlumivka co kmitočtů musíí m mít nejv ětší ččinné inné ztr áty, tedy co nejmen ší ččinitel initel jakosti (Q < 1). Ty největší ztráty nejmenší Ty-pick á hodnota vlo žného úútlumu tlumu „„síťové“ síťové“ tlumivky ččiní iní 15 ÷ 20 dB na pická vložného kmito čtu řřádu ádu 100 kHz. kmitočtu Tlumivka s feromagnetickým jjádrem ádrem se nesm řesycovat ppři ři pracov nesmíí ppřesycovat pracov-nních ích proudech, pro nněž ěž je ur čena. určena. Tvar a permeabilita magnetick ého obvodu jjádra ádra mus žňovat do magnetického musíí umo umožňovat do-ssáhnout áhnout maxim ální induk čnosti ppři ři minim álním po čtu zzávitů. ávitů. maximální indukčnosti minimálním počtu 60

Druhy odru šovacích tlumivek odrušovacích a) Tlumivky pro potla čení symetrick é slo žky ru šení v nap ájecích potlačení symetrické složky rušení napájecích

obvodech, pro potla čení parazitn ích vazeb mezi sign álovými a řřídiídipotlačení parazitních signálovými ccími ími obvody, vysokofrekven ční blokovac vysokofrekvenční blokovacíí tlumivky. Odru šovací tlumivka na otev řeném Odrušovací otevřeném feritov ém jjádru ádru feritovém

Odru šovací tlumivka na uzav řeném Odrušovací uzavřeném feritov ém jjádru ádru feritovém

Odru šovací tlumivky pro vysok é Odrušovací vysoké kmito čty kmitočty

61

b) Tlumivky pro potla čení nesymetrick é slo žky ru šení v nap ápotlačení nesymetrické složky rušení napájec ích obvodech, tzv. tlumivky s proudovou kompenzac í. jecích kompenzací. I R1 síť 230 V 50 Hz

R2

n

I r1

~ I r2 N1

N2 I

R1

R2

S1

S2

T1

T2

N1

N2

n

jednofázová

N1

trojfázová

N2

R1

T1

R2

T2 S1

S2

62

Odru šovací kondenz átory Odrušovací kondenzátory (kondenz átorové filtry) (kondenzátorové 70 Vložný útlum 60 [dB] 50

ZS U1

~

40

C

ZZ

U2

30 20

ωm =

10 0 0,01

1 C ⋅ ZS ZZ 1

0,1

10

100

Poměrný kmitočet

1000

ω ωm

L ≈ 0

[dB]

pro

ω C << 1 ( Z S Z Z )

ZS ⋅ Z Z   L ≈ 20 ⋅ log  ω C ⋅  Z + Z  S Z

[dB]

pro

ω C >> 1 ( Z S Z Z ) 63

Parazitn šovacích kondenz átorů Parazitníí parametry odru odrušovacích kondenzátorů

Vliv ppřívodů řívodů dvojp ólového kondenz átoru 250 nF na hodnotu vlo žného úútlumu tlumu dvojpólového kondenzátoru vložného

PPřívod řívod o ddélce élce 5 mm ppředstavuje ředstavuje induk čnost cca 5 ÷ 10 nH indukčnost 64

Kmito čtový pr ůběh vlo žného úútlumu tlumu rrůzných ůzných kondenz átorů Kmitočtový průběh vložného kondenzátorů 80 Ideální kondenzátor

60 Útlum [dB]

Koaxiální průchodkový

40

20 Svitkový s drátovými vývody

Průchodkový

0 0,1

1

10

100 Kmitočet [MHz]

1000

TTypy ypy a mont áž pr ůchodkových kondenz átorů montáž průchodkových kondenzátorů 65

Kapacita odru šovacích kondenz átorů odrušovacích kondenzátorů se vol ávislosti na kmito čtovém spektru ru šení ččím ím ni žší volíí v zzávislosti kmitočtovém rušení nižší doln čet potla čovaného kmito čtového ppásma, ásma, ttím ím vvětší ětší kapacita dolníí kmito kmitočet potlačovaného kmitočtového Odrušované kmitočtové pásmo

Doporučené hodnoty odrušovacích kondenzátorů

10 kHz - 0,5 MHz

5 - 4 - 2 - 1 - 0,5 µF

0,5 - 6 MHz

0,5 - 0,25 - 0,1 µF

6 - 30 MHz

100 nF až 1000 pF

nad 30 MHz

méně než 1000 pF

• Kondenz átory ttřídy řídy X se pou žívají tam, kde jejich ppřípadný řípadný pr ůraz Kondenzátory používají průraz nem ůže ohrozit lidský žživot. ivot. nemůže • Kondenz átory ttřídy řídy Y (tzv. bezpe čnostní) se zapojuj ázový Kondenzátory bezpečnostní) zapojujíí mezi ffázový a ochranný vodi řívodičč tam, kde je omezena ppřípustn á hodnota svodov ého proudu. pustná svodového 66

Konstruk ční typy odru šovacích kondenz átorů Konstrukční odrušovacích kondenzátorů a zp ůsoby jejich pou žití způsoby použití dvojp ólový dvojpólový

ččtyřpólový tyřpólový

trojp ólové trojpólový trojpólové trojpólový

ppětipólový ětipólový

67

Potla čení protif ázových ru šivých proud ů IPP pomoc ólového kondenz átoru CXX Potlačení protifázových rušivých proudů pomocíí dvojp dvojpólového kondenzátoru a souf ázových ru šivých proud ů ISS pomoc ólových kondenz átorů CYY soufázových rušivých proudů pomocíí dvojp dvojpólových kondenzátorů

Potla čení souf ázových ru šivých proud ů pomoc ólových kondenz átorů Potlačení soufázových rušivých proudů pomocíí trojp trojpólových kondenzátorů 68

Potla čení protif ázových ru šivých proud ů Potlačení protifázových rušivých proudů

pomoc tyřpólového kondenz átoru pomocíí ččtyřpólového kondenzátoru

Potla čení protif ázových ru šivých proud ů a souf ázových ru šivých proud ů Potlačení protifázových rušivých proudů soufázových rušivých proudů pomoc ého ppětipólového ětipólového odru šovacího kondenz átoru pomocíí jedin jediného odrušovacího kondenzátoru 69

SSíťové íťové (nap ájecí) odru šovací filtry (napájecí) odrušovací ZS U1

~

zdroj rušení

FILTR

ZZ

U2

přijímač rušení

VVlastnosti lastnosti filtru ((velikost velikost vlo žného úútlumu) tlumu) zzávisí ávisí na jeho vložného vlastn ích parametrech i na impedan čních parametrech zdroje vlastních impedančních a ppřijímače řijímače ru šení (impedance nap ájecí ssítě ítě ZSS a nap ájecího rušení napájecí napájecího vstupu za řízení ZZZ). N eurčitost ttěchto ěchto impedanc ůsobí zna čzařízení Neurčitost impedancíí ppůsobí značnné é obt íže ppři ři nnávrhu ávrhu a provozu ssíťových íťových odru šovacích filtr ů. obtíže odrušovacích filtrů. 70

Impedance energetick é nap ájecí ssítě ítě energetické napájecí siln ě zzávisí ávisí na typu a proveden ítě a zna čně se m ění v zzávisávissilně provedeníí ssítě značně mění losti na kmito čtu v šširokém irokém rozsahu od zlomk ů Ω aažž po stovky kmitočtu zlomků Ω. Je hlavn ím zdrojem neur čitosti ppři ři provozu filtr ů. hlavním neurčitosti filtrů. 1 - venkovn íť venkovníí ssíť 2 - pr ůběh CISPR průběh 3 - pr ůmyslová ssíť íť průmyslová 4 - kabelov á zemn kabelová zemníí rozvodn á ssíť íť rozvodná MIL-STD 462

[1] [1] HABIGER, HABIGER, E. E. Elektromagnetische Elektromagnetische Vertr äglichkeit. HHüthig üthig Buch Verträglichkeit. Buch Verlag Verlag,, Heidelberg Heidelberg 1992 1992 71

Dal ší probl émy nnávrhu ávrhu ssíťových íťových odru šovacích filtr ů Další problémy odrušovacích filtrů • Na tlumivk ách filtru (bez proudov é kompenzace) nesm tlumivkách proudové nesmíí vzniknout •

• •

vvětší ětší úúbytek bytek nap ájecího nap ětí 50 Hz ne ÷2 % jmenovit é hodnoty napájecího napětí nežž 11÷2 jmenovité omezen é velikosti induk čnosti tlumivek shora omezeníí celkov celkové indukčnosti shora.. Parazitn átorů omezuj čtové ppásásParazitníí vlastnosti tlumivek a kondenz kondenzátorů omezujíí kmito kmitočtové mo a velikost úútlumu tlumu filtru. Vlivem parazitn čnosti kondenz átorů parazitníí induk indukčnosti kondenzátorů a parazitn ůvodní doln ění na horn parazitníí kapacity tlumivek se ppůvodní dolníí propust m mění horníí propust, a ttím ím se ru šení na vysokých kmito čtech zhor ší. rušení kmitočtech zhorší. Odru šovací filtr na nap ájecím vstupu za řízení nesm šit provoz Odrušovací napájecím zařízení nesmíí zhor zhoršit za řízení ani nap ájecí ssítě ítě nebo ohrozit jejich spr ávnou ččinnost. innost. zařízení napájecí správnou Ekonomick é a konstruk ční ot ázky cena filtru, rozm ěry a vváha. áha. Ekonomické konstrukční otázky rozměry VVšechny šechny tyto veli činy by m ěly být minimalizov ány. veličiny měly minimalizovány.

výpo čet ssíťového íťového odru šovacího filtru m á vvždy ždy sp íše jen výpočet odrušovacího má spíše orienta ční charakter orientační 72

Volba zzákladní ákladní struktury ssíťového íťového filtru podle velikost átěžových impedanc velikostíí zzátěžových impedancíí ZSS a ZZZ

73

ZZákladní ákladní struktury ssíťových íťových odru šovacích filtr ů LC odrušovacích filtrů L/2 ZS

C/2

ZZ

Výchoz ůlčlánek L typu doln Výchozíí ppůlčlánek dolníí propust L/2 C/2

L/2 C/2

Sestaven ákladního ččlánku lánku T Sestaveníí zzákladního

L/2 C/2

L/2 C/2

Sestaven ákladního ččlánku lánku Π Sestaveníí zzákladního 74

L/2 C/2

C/2

C/2 C/2

L C/2

L/2

L

L C/2

C/2

C/2

Sestaven lánků T a Π Sestaveníí dvojitých ččlánků

75

PPříklady říklady zapojen čních odru šovacích ssíťových íťových filtr ů zapojeníí komer komerčních odrušovacích filtrů 2 x 3,7 mH

CY

2,2 µF

2 x 4,4 mH

2 x 60 µH 2 x 15 nF

síť

zátěž CX

CY

L1

3 nF

0,1 µF

síť

zátěž

R CX

3 nF

L2

CY

CX

CY

80 protifázové rušení

soufázové rušení

60

Útlum [dB]

Út lu m [ d B ]

80

40 protifázové rušení

20

60 soufázové rušení

40 20 0

0 0,1

1

10

100

Kmitočet [MHz]

0,1

1

10

100

Kmitočet [MHz]

76

Odru šovací filtr se zemn Odrušovací zemníí tlumivkou 2 x 0,48 mH

0,015 µF

2 x 220 pF CY

síť

zátěž CX CY 0,285 µH

L ZZ

80 Ú t lu m [ d B ]

soufázové rušení

60 40

protifázové rušení

20 0 0,1

1

10

100

Kmitočet [MHz]

77

Mechanick á konstrukce a instalace odru šovacích filtr ů Mechanická odrušovacích filtrů do chr áněného vstupu odru šovaného za řízení mus é, aby chráněného odrušovaného zařízení musíí být takov takové, ru šivé sign ály mohly vstupovat do za řízení jen pr ůchodem ppřes řes filtr rušivé signály zařízení průchodem a nikoli rrůznými ůznými parazitn ími cestami „„kolem“ kolem“ filtru parazitními filtru..

ŠPATNĚ

2xL

SPRÁVNĚ

CY síť

zátěž CX

R

CY

78

Speci ální druhy odru šovacích filtr ů Speciální odrušovacích filtrů • Filtry NEMP (LEMP), filtry EMP (RFI / EMI Filters Filters)) pro ochranu

za řízení proti ppůsobení ůsobení ru šivých impulz ů velk é intenzity. Filtr EMP zařízení rušivých impulzů velké m á na vstupu zapojeny ppřepěťové řepěťové ochrann é prvky (bleskojistky, má ochranné varistory é diody aj.). varistory,, ochrann ochranné 2 x 3,3 mH L

1 ΜΩ L

síť N

2 x 3,3 nF

CX

°C

CY zátěž CY

N

0,47 µF PE

PE

Příklad zapojení síťového odrušovacího filtru s přepěťovými ochranami (filtr EMP)

79

• Datov é filtry (Data - Line Filters Datové Filters)) k omezen šivých sign álů na da omezeníí ru rušivých signálů da-tových a sign álových veden ích. signálových vedeních. Datov é filtry pracuj řizpůsobeDatové pracujíí v ppřizpůsobených syst émech ((Z ZSS = ZZZ) a pro systémech pro-pou štěné uužitečné žitečné sign ály bývaj pouštěné signály bývajíí zna čně šširokopásmové. irokopásmové. Obvyklým značně po žadavkem je proto velk á str požadavkem velká str-most jejich úútlumové tlumové charakteris charakteris-tiky mezi propustným a nepropust nepropust-ným ppásmem. ásmem.

120 100 80 L [dB] 60 40 20 0 1k

VST VST

10k

100k

10M 100M 1M Kmitočet [Hz]

VÝST VÝST

80

PPřepěťové řepěťové ochrann é prvky ochranné Plynem plněné bleskojistky

Varistory

Klasické Zenerovy diody

• prvky pro hrubou ppřepěťovou řepěťovou ochranu Název

(výbojky)

(Voltage Dependent Resistors – VDR)

Supresorové diody (Transient Absorbing Zener – TAZ diody)

((hard hard limiters limiters)) Schematická značka vzduchov ěné výbojky vzduchové jiskřiště, plněné é jisk řiště, plynem pln (bleskojistky)

Ochranné napětí [V]

10 ÷ 12 000

6 ÷ 2 000

2,4 ÷ 200

• prvky pro jemnou ppřepěťovou řepěť ovou ochranu 500 120 10

Maximální proud po dobu 1 ms [A]

6 ÷ 440 200

((fine fine limiters limiters)) 60 2 000 0,1 1 varistory é diody varistory,, Zenerovy diody, supresorov supresorové

Maximální absorbovaná energie [J] Přípustné výkonové zatížení [W]

800

2

50

5

Vlastní kapacita [pF]

0,5 ÷ 10

40 ÷ 40 000

5 ÷ 15 000

300 ÷ 15 000

Doba reakce [ns]

> 1 000

25

10

0,01

Druh ochrany

hrubá

hrubá, jemná

jemná

jemná

81

Hrubé přepěťové ochrany Plynem plněné výbojky (bleskojistky) s elektrodami v keramickém či skleněném pouzdru naplněném vzácným plynem (argon, neon) pod slabým tlakem. Vysoká přesnost a reprodukovatelnost výboje.

82

• Vzduchov é jisk řiště k ochran ě proti nap ětím od 1 kV do nněkolika ěkolika Vzduchové jiskřiště ochraně napětím

jednotek MV. Je tvo řeno dv ěma elektrodami ve vzduchu, mezi nimi tvořeno dvěma nimižž ppři ři ppřepětí řepětí doch ází k výboji. ZZákladní ákladní nevýhodou je nnízká ízká reproduko dochází reproduko-vatelnost procesu vzduchov ého výboje. vzduchového Obvyklá konstrukce plynem plněných výbojek

83

Statick á VV-A -A charakteristika bleskojistky Statická Izola ční odpor mezi elektrodami v „„nezapáleném“ nezapáleném“ stavu je vvětší ětší ne Izolační nežž 10 Ω 1010 ší ne řesáhne-li Ω,, vlastn vlastníí kapacita bleskojistky je men menší nežž 10 pF pF.. PPřesáhne-li nap ětí hodnotu tzv ápalného nap ětí UZZ ((desítky desítky V aažž nněkolik ěkolik kV), napětí tzv.. zzápalného napětí dojde k „„zapálení“ zapálení“ výbojky a jej ne aažž o deset řřádů. ádů. jejíí odpor prudce kles klesne

doutnavý výboj

obloukový výboj

84

Velikost zzápalného ápalného nap ětí UZZ bleskojistky zzávisí ávisí siln ě na strmosti napětí silně ččasového asového nnárůstu árůstu ppřicházejícího řicházejícího nap ěťového impulzu ddu/dt. u/dt. Statick é napěťového Statické zapalovac ětí UZstat je definov áno pro nnárůst árůst nap ětí pomalej ší ne ž zapalovacíí nap napětí definováno napětí pomalejší než Zstat 100 V/s a jeho typick é hodnoty jsou cca 90 ÷ 1200 V. Dynamick é typické Dynamické zapalovac ětí bleskojistky je definov áno pro nnárůst árůst nap ěťového zapalovacíí nap napětí definováno napěťového impulzu ddu/dt u/dt = 1 kV /µs. Jeho hodnota býv á v rozmez ři kV/µs. bývá rozmezíí 600 ÷ 700 V. PPři velmi strmých impulzech (< 30 ns á bleskojistka nezap álí. ns)) plynov plynová nezapálí.

Pr ůběh nap ětí na ři ppůsobení ůsobení rychl ého ppřepěťového řepěťového impulzu Průběh napětí na bleskojistce bleskojistce ppři rychlého impulzu 85

Jemn é ppřepěťové řepěťové ochrany Jemné • Varistory ((Variable Variable Resi stors), odpory VDR ((Voltage Voltage D ependent Resistors), Dependent

R esistors) jsou neline ární nap ěťově zzávislé ávislé polovodi čové rezistory se Resistors) nelineární napěťově polovodičové symetrickou AA-V -V charakteristikou. Varistory se vyr ábějí ze ZnO ((MOV MOV – vyrábějí M etal O xide VVaristor) aristor) nebo z SiC. Metal Oxide KK zzávisí ávisí na na geometrii geometrii varistoru varistoru α α pro pro SiC SiC je je α α == 33 ÷÷ 7, 7, pro pro ZnO ZnO α α == 25 25 ÷÷ 40. 40. Rozsah ích nap ětí varistoru veliRozsah provozn provozních napětí varistoru ((velikost ého nap ětí varistoru iní jednot kost ochrann ochranného napětí varistoru)) ččiní jednot-ky ž jednotky ky VV aaž jednotky kV kV..

I

α II == K K..U Uα

-U

0

rozsah provozních napětí varistoru

+U

O dpor varistoru Odpor varistoru je je 10 101212 Ω Ω (v (v rozsahu rozsahu pracov pracov-nních ích nap ětí) aa 11 ÷÷ 10 napětí) 10 Ω Ω mimo mimo tento tento rozsah. rozsah. VVaristorem aristorem m ůže prot ékat proud ž des ítek A. může protékat proud aaž desítek Reak ční doba iní nnízké ízké des ítky ns. Reakční doba varistoru varistoru ččiní desítky ns. KKapacita apacita varistor u je varistoru je 0,4 0,4 ÷÷ 40 40 nF nF.. 86

• Zenerovy diody s hodnotami Zenerova ého nap ětí od Zenerova,, tj. ochrann ochranného napětí cca 3 V do 200 V.

• Supresorov é diody Transient A bsorbing ZZener), ener), Supresorové diody,, TAZ diody ((Transient Absorbing Transil ((Thomson) Thomson) nebo Transzorb ((General General Semiconductor Semiconductor)) jsou speci ální kkřemíkové řemíkové lavinov é diody s vy šší proudovou zat ížitelností speciální lavinové vyšší zatížitelností v zzávěrné ávěrné oblasti a krat ší reak ční dobou. Jsou pouzd řeny jako ppár ár kratší reakční pouzdřeny diod zapojených antis ériově proti sob ě; vznik á bipol ární sou částka antisériově sobě; vzniká bipolární součástka se symetrickou AA-V -V charakteristikou podobnou charakteristice varistoru varistoru.. Rozsah ochranných nap ětí je obvykle 6 ÷ 440 V. napětí Vlastn Vlastníí kapacita aažž 15 000 pF pF.. Velmi kr átká reak ční doba jednotky aažž des ítky ps krátká reakční desítky ps.. 87

Obvodov é zapojen řepěťových ochran Obvodové zapojeníí ppřepěťových Nej častěji jako kombinovan é ochrany tvo řené kask ádním zapojen ím Nejčastěji kombinované tvořené kaskádním zapojením nněkolika ěkolika typ ů ochranných prvk ů do spole čného veden í. typů prvků společného vedení.

A vstup

C

B RL >>520 Ωµ H

L

R > > 520Ωµ H

chráněný výstup

88

Vlastn ů ppřepěťových řepěťových ochran Vlastníí kapacita prvk prvků ppůsobí: ůsobí: • pozitivn ě v nnízkofrekvenčních ízkofrekvenčních odru šovacích syst émech (nap ř. v pozitivně odrušovacích systémech (např. nap ájecích odru šovacích filtrech) jako sou část filtra čních kapacit napájecích odrušovacích součást filtračních filtru. L

L C

L

L Var

89

• negativn ě ve vysokofrekven čních sd ělovacích ččii datových negativně vysokofrekvenčních sdělovacích syst émech, kde velk á hodnota kapacity ttěchto ěchto prvk ů zp ůsobuje systémech, velká prvků způsobuje nep řijatelně vysoký úútlum tlum uužitečných žitečných vysokofrekven čních sign álů. nepřijatelně vysokofrekvenčních signálů. Zmen šení kapacity ppřepěťové řepěťové ochrann é diody pomoc Zmenšení ochranné pomocíí rychlých ((nízkokapacitních) nízkokapacitních) sp ínacích diod spínacích

90

Vliv ddélky élky ppřívodů řívodů ppřepěťové řepěťové ochrany Vlivem induk čnosti dlouhých ppřívodů řívodů a vlastn ého indukčnosti vlastníí kapacity ochrann ochranného prvku vznik á ostrý (deriva ční) nap ěťový impulz, jeho vzniká (derivační) napěťový jehožž velikost m ůže být vvětší ětší ne á hodnota omezovan ého nap ětí na může nežž je výsledn výsledná omezovaného napětí ppřepěťovém řepěťovém prvku.

NNapětí apětí na výstupu Zenerovy diody 3V3 s rrůznou ůznou ddélkou élkou dr ádrátových ppřívodů řívodů jako odezvy na vstupn vstupníí na na-ppěťový ěťový skok o veli veli-kosti 10 V

91

ELEKTROMAGNETICKÉ STÍNĚNÍ

92

Teoretick é řřešení ešení Teoretické • neomezen ě rozlehl á st ínicí ppřepážka řepážka z dob ře vodiv ého kovu neomezeně rozlehlá stínicí dobře vodivého • kolmý dopad rovinn é elektromagnetick é vlny (nejhor ší ppřípad) řípad) rovinné elektromagnetické (nejhorší

Koeficient st ínění stínění

KS =

Et Ei

nebo

KS =

Ht Hi 93

Ú tlum odrazem R Útlum vznik á vlivem ččástečného ástečného odrazu energie vlny na impedan čním rozhran vzniká impedančním rozhraníí mezi vzduchem (dielektrikem) s impedanc ěnou ppřepážky řepážky impedancíí Z00 a kovovou st stěnou s impedanc ěž na „„výstupním“ výstupním“ rozhran ěnou ZMM impedancíí ZMM a rovn rovněž rozhraníí mezi kovovou st stěnou a dielektrikem (vzduchem) Z00 : R = 20 ⋅ log

( Z 0 + Z M )2 4Z 0 Z M

PPři ři ZZ00 >> >> ZZMM je je

Z0 R ≈ 20 ⋅ log 4Z M

1 σ  R ≈ 20 ⋅ log  ⋅  4 ω µr ε 0

  

Ú tlum odrazem nez ávisí na tlou šťce t st ínicí kovov é st ěny úúčinné činné elek Útlum nezávisí tloušťce stínicí kovové stěny elek-trick é st ínění lze vytvo řit z tenk é, ale vysoce vodiv é ((Z Z00 >> ZMM) ppřepážky. řepážky. trické stínění vytvořit tenké, vodivé 94

Absorp ční úútlum tlum A Absorpční vznik á pohlcen ím ččásti ásti energie elektromagnetick é vlny ppři ři jej ím pr ůchodu vzniká pohlcením elektromagnetické jejím průchodu st ínicí kovovou ppřepážkou řepážkou o tlou šťce t vlivem tepelných ztr át, tj. vlivem stínicí tloušťce ztrát, kone čné vodivosti kovu st ínicí ppřepážky řepážky : konečné stínicí

A = 20 ⋅ log e γ t = 20 ⋅ log e α t = 20 ⋅ log e

t

δ

[dB]

Hloubka vniku elektromagnetick ého pole do kovov ého materi álu elektromagnetického kovového materiálu δ =

2

ω µσ

A = 8,69 ⋅

t

δ

= 0,0069 ⋅ t ⋅ ω µ r σ

Absorp ční úútlum tlum roste s druhou odmocninou kmito čtu na dB stupnici. Absorpční kmitočtu Vodiv é feromagnetick é materi ály (µ rr >> 1) maj řitom vvětší ětší absorp ční majíí ppřitom absorpční Vodivé feromagnetické materiály úútlum tlum ne ě vodiv é nemagnetick é materi ály. nežž stejn stejně vodivé nemagnetické materiály. 95

Ú tlum vlivem mnohon ásobných odraz ů M Útlum mnohonásobných odrazů vznik á ddíky íky opakovaným odraz ům na vstupu a výstupu st ínicí kovov é vzniká odrazům stínicí kovové ppřepážky řepážky : 2

 Z − ZM  − M = 20 ⋅ log 1 −  0  ⋅e  Z0 + ZM 

2t

δ

⋅e

−j

2t

δ

Je -li st ínění z dob ře vodiv ého kovu ((Z Z00>> ZMM) Je-li stínění dobře vodivého a jeho tlou šťka t je podstatn ě vvětší ětší ne ž tloušťka podstatně než hloubka vniku ((tt >> δ ), je M ≈ 0 dB a vliv mnohon ásobných odraz ů na celkovou mnohonásobných odrazů úúčinnost činnost st ínění lze zanedbat. stínění

SE [dB] ≈ R [dB] + A [dB] 96

Celkov á úúčinnost činnost st ínění Celková stínění SE [dB] = R [dB] + A [dB] + M [dB] • ÚÚtlum tlum odrazem R je funkc ěru σ /µ rr , zat ímco absorp ční úútlum tlum A je funkcíí pom poměru zatímco absorpční funkc činu ttěchto ěchto veli čin σ ..µ rr . funkcíí sou součinu veličin • ÚÚtlum tlum odrazem R tvo ří dominantn žku st ínicího úúčinku činku na nnízkých ízkých kmi tvoří dominantníí slo složku stínicího kmi-to čtech jak pro magnetick é, tak i pro nemagnetick é kovov é materi ály. točtech magnetické, nemagnetické kovové materiály.

• Na vysokých kmito čtech vzr ůstá absorp ční úútlum tlum A a vysoce ppřevyšuje řevyšuje kmitočtech vzrůstá absorpční klesaj ící úútlum tlum odrazem. Tento vzr ůst úúčinnosti činnosti st ínění na vysokých kmi klesající vzrůst stínění kmi-to čtech je ppřitom řitom výrazn ější u magnetických kovových materi álů s µ rr >> 1. točtech výraznější materiálů

• Na nnízkých ízkých kmito čtech, kdy hloubka vniku δ >> t , ppříp. říp. u velmi tenkých kmitočtech, st ínicích ppřepážek řepážek ( t << δ ) je hodnota úútlumu tlumu mnohon ásobnými odrazy stínicích mnohonásobnými M zzáporná áporná a sni žuje celkovou úúčinnost činnost st ínění SE kovov é ppřepážky. řepážky. snižuje stínění kovové S rostouc ím kmito čtem se velikost M → 0 dB a mnohon ásobné odrazy rostoucím kmitočtem mnohonásobné v kovov é ppřepážce řepážce ppřestávají řestávají m ít vliv na výslednou úúčinnost činnost st ínění. kovové mít stínění. 97

1 σ R ≈ 20 ⋅ log  ⋅  4 ω µr ε 0

  

A = 0,0069⋅ t ⋅ ω µr σ

2

2t

−j Z −Z  − M = 20⋅ log 1 −  0 M  ⋅ e δ ⋅ e  Z0 + ZM 

2t

δ

Kmito čtový pr ůběh jednotlivých slo žek úúčinnosti činnosti st ínění Kmitočtový průběh složek stínění m ěděné desky o tlou šťce t = 1 mm měděné tloušťce 98

Vliv mnohon ásobných odraz ů M na velikost celkov é úúčinčinmnohonásobných odrazů celkové nosti st ínění SE se m ůže nep říznivě uplat ňovat i na vy šších kmi stínění může nepříznivě uplatňovat vyšších kmi-to čtech, je -li st ínicí ppřepážka řepážka velice tenk á ((tt << δ ). točtech, je-li stínicí tenká

PPřístrojové řístrojové a po čítačové st ínicí „„kryty“ kryty“ vytvo řené napa řením ččii počítačové stínicí vytvořené napařením napr ášením velmi tenk ého kovov ého povlaku na vnit řní povrch naprášením tenkého kovového vnitřní nekovov é (plastov é) ppřístrojové řístrojové sk říně. nekovové (plastové) skříně. Tloušťka stínění 0,1 µm Kmitočet [MHz] 1 1000 Útlum odrazem R [dB] 109 79 Absorpční útlum A [dB] 0,014 0,44 Mnohonásobné odrazy M [dB] - 47 - 17 Účinnost stínění SE [dB] 62 62

1,25 µm 1 1000 109 79 0,16 5,2 - 26 - 0,6 83 84

2,2 µm 1 1000 109 79 0,29 9,2 - 21 0,6 88 90

22 µm 1 1000 109 79 2,9 92 - 3,5 0 108 171

99

Ú činnost st ínění v bl ízké zzóně óně elmag Účinnost stínění blízké elmag.. pole • vzd álená zzóna óna r >> λ / 22π π vzdálená • bl ízká zzóna óna r << λ / 22π π blízká

Z00 Z00

≠ =

f ((r) r) f ((r) r)

= ≠

konst konst.. konst konst..

Bl ízké elektrick é pole – bl ízké pole elektrick ého dip ólu Blízké elektrické blízké elektrického dipólu Z 0E

1 λ = = Z0 ⋅ > Z0 ω ε0 r 2π r RE ≈ 268 + 10 ⋅ log

σ µr ω r

3 2

> R

SStínění tínění elektrick ého pole je úúčinnější činnější ne ž st ínění rovinn é vlny činnost elektrického než stínění rovinné vlny.. ÚÚčinnost st ínění REE roste se zmen šující se vzd áleností zdroje od st ínicí ppřepážky řepážky a je stínění zmenšující vzdáleností stínicí vvětší ětší pro nemagnetick é (µ rr ≈ 1) ne ž magnetick é (µ rr >> 1) materi ály. než magnetické materiály. nemagnetické 100

Bl ízké magnetick é pole – bl ízké pole magnetick ého dip ólu Blízké magnetické blízké magnetického dipólu (proudov é smy čky) (proudové smyčky) Z 0 H = − ωµ0 r = Z 0 ⋅

2π r

λ

< Z0

ωσ r 2 RH ≈ − 71 + 10 ⋅ log µr

< R

ÚÚtlum tlum odrazem bl ízkého magnetick ého pole se zmen šuje s klesaj íc ím blízkého magnetického zmenšuje klesajícím kmito čtem a je vvždy ždy men ší, ne ž hodnota R pro rovinnou elektromagne kmitočtem menší, než elektromagne-tickou vlnu ízké kmito čty je velikost RHH velmi mal á a nijak vlnu.. Pro velmi nnízké kmitočty malá nep řispívá k celkov é úúčinnosti činnosti st ínění SE = RHH + A + M . Pro dobr é st ínění nepřispívá celkové stínění dobré stínění bl ízkého pole nnízkofrekvenčního ízkofrekvenčního ((stejnosměrného) stejnosměrného) magnetick ého zdroje je blízkého magnetického nutno zvý šit velikost absorp čního úútlumu tlumu AA.. To lze do cílit uužitím žitím tlust é st ínicí zvýšit absorpčního docílit tlusté stínicí ppřepážky řepážky z feromagnetick ého kovov ého materi álu, ččímž ímž se zzároveň ároveň zmen ší feromagnetického kovového materiálu, zmenší negativn ásobných odraz ů M na výslednou úúčinnost činnost st ínění. negativníí vliv mnohon mnohonásobných odrazů stínění. 101

blblízké ízké elektrick é pole elektrické pole

blblízké ízké magnetick é pole magnetické pole

Kmito čtový pr ůběh slo žek úúčinnosti činnosti st ínění bl ízkého Kmitočtový průběh složek stínění blízkého elektromagnetick ého pole elektromagnetického 102

Vliv otvor ů a technologických net ěsností otvorů netěsností na úúčinnost činnost elektromagnetick ého st ínění elektromagnetického stínění • Otvory, šštěrbiny těrbiny a dal ší otev ření st ínicí plochy (nap ř. dve ře, další otevření stínicí (např. dveře, okna, vvětrací ětrací otvory, šštěrbiny těrbiny a net ěsnosti mezi jednotlivými kovo netěsnosti kovo-vými plochami st ínění, vstupn řípojné kabely, veden í, stínění, vstupníí otvory pro ppřípojné vedení, ppříp. říp. vn ější mechanick é ovl ádací prvky st íněného za řízení). vnější mechanické ovládací stíněného zařízení). • ŠŠpatně patně vodiv é ((vysokoimpedanční) vysokoimpedanční) ččásti ásti st ínění (vodiv ě nedo vodivé stínění (vodivě nedo-konal á spojen ástí st ínění, nedokonale vodiv é pr ůkonalá spojeníí jednotlivých ččástí stínění, vodivé průhledn é plochy (skla) ppři ři po žadavku vizu ální kontroly za řízení). hledné požadavku vizuální zařízení). • Vn ější ppřívodní řívodní kabely a ppřípojná řípojná veden ájecí, sign álové a Vnější vedeníí (nap (napájecí, signálové datov é kabely, jimi ávat elektromagnetick é ru šivé datové jimižž se mohou dost dostávat elektromagnetické rušivé sign ály do vnit řního prostoru st ínicího krytu). signály vnitřního stínicího 103

Otvory ve st ínicí plo še stínicí ploše • Malý kruhový otvor o polom ěru a v tenk é kovov é st ínicí ppřepážce řepážce poloměru tenké kovové stínicí P c λ SEo = Ro = 10 ⋅ log i = 20 ⋅ log = 20 ⋅ log 2π a 2π a ⋅ f Pt • St ínění tenk é kovov é ppřepážky řepážky s n stejnými kruhovými otvory Stínění tenké kovové λ c SEo = Ro = 20 ⋅ log

2π a ⋅ n

= 20 ⋅ log

2π a ⋅ f ⋅ n

• St ínění tlust é kovov é ppřepážky řepážky ((tt > 22a) a) s jedn ím ččii vvíce íce kruhovými Stínění tlusté kovové jedním otvory na kmito čtech „„hluboko“ hluboko“ pod mezn ím kmito čtem, tj. f << fmm kmitočtech mezním kmitočtem, SEo = Ao = α ⋅ t =

54,6 ⋅ t

λm

 f  ⋅ 1−    fm 

2

16t ≈ a

λ mm == 3,41 3,41•• a 104

D louhé šštěrbiny těrbiny v kovov ém st ínění se mohou chovat jako úúčinné činné Dlouhé kovovém stínění šštěrbinové těrbinové ant ény, kter é mohou intenzivn ě vyza řovat a ttím ím výraz antény, které intenzivně vyzařovat výraz-nně ě sni žovat úúčinnost činnost st ín ě n í. snižovat stínění.

Orientace nevyza řující nevyzařující a vyza řující podlouhl é šštěrbiny těrbiny vyzařující podlouhlé v kovov é st ínicí ppřepážce řepážce kovové stínicí

• St ínění krytu s pravo úhlou šštěrbinou těrbinou (p ři jej ší orientaci) Stínění pravoúhlou (při jejíí nejhor nejhorší SE = R + A = 20 ⋅ log

c t + 27,2 ⋅ 2l ⋅ f l

Druhý len vyjad řuje úútlum tlum pravo úhlého „„vlnovodu“ vlnovodu“ v ppásmu ásmu nepropustnosti. Druhý ččlen vyjadřuje pravoúhlého nepropustnosti. Mus žovat ppři ři tlou šťce st ínicí desky tt >> ll na čtech ff << l. Musíí se se uva uvažovat tloušťce stínicí na kmito kmitočtech << cc // 22l. 105

Pr ůchody v kovov ém st ínění Průchody kovovém stínění na principu „„podkritického“ podkritického“ vlnovodu (zaveden ů ččii mechanických ovl ádacích prvk ů do vnit řku (zavedeníí kabel kabelů ovládacích prvků vnitřku st íněného prostoru, zaji štění jeho vvětrání ětrání ččii denn ího osv ětlení) stíněného zajištění denního osvětlení) ZZákladní ákladní proveden provedeníí PPrůchod růchod s dielektrickým pr ůvlakem průvlakem PPrůchod růchod s kovovým pr ůvlakem průvlakem f << c (3,41a ⋅ ε r )

Galvanický (pérový) kontakt

106

VVětrací ětrací a pr ůchodkové sekce st ínicích kryt ů průchodkové stínicích krytů

f << c ( 2a )

f << c ( 3,41 a )

107

160

Ro

SE

kompaktní deska

Útlum [dB]

120

Ao

80

40

SE

výsledná

0

-40 1,E+00

1,E+02

1,E+04

1,E+06

1,E+08 1,E+10 Kmitočet [Hz]

Kmito čtový pr ůběh výsledn é úúčinnosti činnosti st ínění SE ízkých kmito čtech Kmitočtový průběh výsledné stínění SE desky desky je je na na nnízkých kmitočtech ((stovky stovky Hz án ppředevším ředevším úútlumem tlumem odrazem bl ízkého magnetick ého Hz aa jednotky jednotky kHz) kHz) ddán blízkého magnetického pole ředních kmito čtech ((cca cca 10 kHz ÷÷ 11 MHz) éna kone čným úútlumem tlumem pole RRHH ,, na na st středních kmitočtech MHz) zejm zejména konečným vlnovodových ůchodek AA00 aa vv oblasti čtů (MHz) klesaj ícím úútlumem tlumem vlnovodových pr průchodek oblasti vysokých vysokých kmito kmitočtů klesajícím vvětracích ětracích otvor ů RR00 .. Na ízkých kmito čtech (v oblasti jednotek a des ítek Hz) otvorů Na velmi velmi nnízkých kmitočtech desítek Hz) je je st ínění desky ící vlivem mnohon ásobných odraz ů proch ázejících vln stínění desky nevyhovuj nevyhovující mnohonásobných odrazů procházejících vln M M .. 108

Vznik ne žádoucích šštěrbin těrbin nežádoucích ppři ři spojen ástí st ínicího krytu spojeníí ččástí stínicího „„na na tupo tupo““

SE = 20⋅ log

c t + 27,2 ⋅ 2l ⋅ f l

nevhodn é nevhodné

109

Konstruk ční zlep šení úúčinnosti činnosti st ínění Konstrukční zlepšení stínění • vz ájemným „„dlouhým“ dlouhým“ ppřeřevzájemným kryvem spojovaných ččástí ástí

• pou žitím elastických vodivých použitím materi álů (past, silikon ů aj.) materiálů silikonů

• pou žitím pru žinových, ppříp. říp. použitím pružinových,

ppérových érových no žových kontakt ů nožových kontaktů na pohyblivých ččástech ástech

110

Hodnocen ého st ínění Hodnoceníí elektromagnetick elektromagnetického stínění dle orienta čních hodnot SE orientačních Účinnost stínění [dB] 0 ÷ 10

Kategorie – hodnocení Nedostatečné stínění

10 ÷ 30

Stínění pro minimální požadavky

30 ÷ 60

Stínění dostačující pro většinu běžných požadavků

60 ÷ 90

Velmi dobré stínění

90 ÷ 120

Vysoce kvalitní stínění

111

ZZásady ásady spr ávné konstrukce správné elektromagneticky st íněných kryt ů stíněných krytů

chybn á konstrukce chybná konstrukcezzhlediska hlediskaEMC EMC

zlep šená konstrukce šší úúčinnost činnost ststínění ínění zlepšená konstrukcepro provyvyšší 112

Vazebn Vazebníí impedance st ínění koaxi álních konektor ů stínění koaxiálních konektorů

• PPřiři spojov ání konektoru se st ínicí pl áště obou jeho ččástí ástí mus ě spojování stínicí pláště musíí pevn pevně

•

•

spojit (uzav řít) ddříve, říve, ne řní „„živé“ živé“ vodi če obou kabel ů (uzavřít) nežž se propoj propojíí vnit vnitřní vodiče kabelů a naopak, ppři ři rozpojov ání se mus živé“ vodi če a te rozpojování musíí nejprve rozpojit „„živé“ vodiče te-prve pak st ínicí pl áště obou ččástí ástí konektoru. PPřípadné řípadné „„jiskření“ jiskření“ a pa stínicí pláště pa-razitn é mohou vznikat ppři ři spojov ání ččii rozpojov ání elek razitníí impulzy, kter které spojování rozpojování elek-tricky „„živých“ živých“ vodi čů, tak odezn ějí ve stavu, kdy vn ější st ínění konek vodičů, odeznějí vnější stínění konek-toru je jijižž ččii je ště uzav řeno. ještě uzavřeno. Elektricky „„živé“ živé“ (vnit řní) ččásti ásti konektoru musej ě izolov ány (vnitřní) musejíí být kvalitn kvalitně izolovány od vn ějšího kovov ého pl áště. D ůvodem je jednak bezpe čnost, jednak vnějšího kovového pláště. Důvodem bezpečnost, zamezen řenosu elektrostatických výboj ů vznikaj ících mezi obslu zamezeníí ppřenosu výbojů vznikajících obslu-huj ící osobou a vn ějším pl áštěm konektoru do jeho vnit řního prostoru. hující vnějším pláštěm vnitřního Elektrick á, mechanick á a elektromagneticky „„těsná“ těsná“ konstrukce ko Elektrická, mechanická ko-nektoru mus šem zm ěnám pracovn ích podm ínek, tj. ot řesům musíí odolat vvšem změnám pracovních podmínek, otřesům a vibrac ím, korozi, kol ísání teploty a teplotn ím extr émům apod. vibracím, kolísání teplotním extrémům 113

Spojen ínicího pl áště kabelu a konektoru Spojeníí st stínicího pláště

nesprávné

správné

114

Vazebn álních konektor ů Vazebníí impedance koaxi koaxiálních konektorů

Vazební impedance některých typů koaxiálních konektorů 115

MĚŘENÍ RUŠIVÝCH SIGNÁLŮ

116

Zp ůsoby a metody m ěření Způsoby měření • PPřenos řenos veden ím (nap ř. nap ájecím ččii datovým veden ím dan ého vedením (např. napájecím vedením daného za řízení). M ěřenými veli činami jsou ru šivé nap ětí Ur , ru šivý proud rušivý zařízení). Měřenými veličinami rušivé napětí Ir , ppříp. říp. výkon Pr ru šivého sign álu. rušivého signálu. • PPřenos řenos elektrickou ččii magnetickou vazbou (bl ízkým elektric (blízkým elektric-kým ččii magnetickým polem) mezi dv ěma bl ízkými objekty. Para dvěma blízkými Para-zitn šivého elektrick ého pole zitníí vazbu charakterizujeme intenzitou ru rušivého elektrického Er nebo intenzitou ru šivého magnetick ého pole Hr . rušivého magnetického • PPřenos řenos vyza řováním elektromagnetických vln (vzd áleným po vyzařováním (vzdáleným po-lem) mezi vzd álenými objekty na vy šších kmito čtech. M ěřenými vzdálenými vyšších kmitočtech. Měřenými veli činami jsou intenzity elektrick ého ččii magnetick ého pole Er , veličinami elektrického magnetického Hr , ppříp. říp. hustota vyz ářeného výkonu pr ru šivého sign álu (velikost vyzářeného rušivého signálu Poyntingova vektoru ru šivého elektromagnetick ého pole). rušivého elektromagnetického 117

vzdálené pole (x > xg) blízké pole (x < xg) xg = λ / 2π π LISN AK PS Ur Pr Ir

uU

uP

Er

ZO

Er

Hr

uI

uH MR

uE

uE

µV dBµ µV álů na vedení Snímače rušivých sign Sn í ma č e vyza ř ovaných rušivých signálů mez vyzařování úroveň rušivé rušivého itčěžru šenéí (MR) • LISN léána síťpro (um áMézěřáelektrick ) veden í sním rušnapětí ivé ánap ětóí lov Ur á) • měř–icum í antěnapětí blěílzk pole Erá(prutov , dip aabsorp vyhodnocuje druhy • AK ní kle čníelektromagnetických odbo čnice) ímá ruáru,ššivý výkon •měřmí–ěř ic í antéčna provšštblěechny í(absorp zké magnetick é pole Hrsn (feritov ráivých mov ásig ) -Pr nálů–, kter é jsouásn ímány(proudov vhodnýmésn íma č)em – ásenzorem . JdeI o se• PS proudov sonda kle š t ě sn í m ru š ivý proud •lektivn měříicµíVant éna spektr pro vzd é elektromagnetick f ální émpole -metr, álnáílen analyz átor či speci ěřicí Epřr ij(íbik maróčnick proá, – napěťov sonda sn íBilog mákmito ru) šivčétůnap ětí -áperiodick áí,ch požlogaritmicko adovaný rozsah měřic – obvykle od 9 kHz do 1 GHz.

118

M ěření s um ělou ssítí í tí Měření umělou Um ělá ssíť íť AMN ((Artificial Artificial M ains N etwork) Umělá Mains Network) Um ělá zzátěž átěž veden Line IImpedance mpedance SStabilizing tabilizing N etwork) Umělá vedeníí LISN ((Line Network) TTři ři druhy svorek: 1 vstupn íťové svorky pro vstupníí ssíťové ppřipojení řipojení vn ější nap ájecí vnější napájecí ssítě, ítě, 2 výstupn íťové svorky pro výstupníí ssíťové ppřipojení řipojení zkou šeného ob zkoušeného ob-jektu (p řístroje), (přístroje), 3 výstupn řístrojové svorky výstupníí ppřístrojové pro ppřipojení řipojení m ěřicího za ří měřicího zařízen ěřiče ru šení. zeníí – m měřiče rušení.

1

LISN

~ ~

síť 50 Hz dolní propust

2

zkoušený objekt

~ ~

horní propust

3 50 Ω

měřič rušení

Blokov é sch éma um ělé ssítě ítě LISN Blokové schéma umělé 119

Um ělá ssíť íť LISN Umělá pln ři m ěření ttři ři funkce: plníí ppři měření

• Zaji šťuje ppřipojení řipojení m ěřiZajišťuje měři-

1

~ ~

síť 50 Hz dolní propust

LISN

2

zkoušený objekt

~ ~

ccího ího za řízení (m ěřiče ru zařízení (měřiče ru-horní propust ššení) ení) k prom ěřovanému proměřovanému 3 (zkou šenému) objektu (zkoušenému) pro celý rozsah m ěřeměře50 Ω měřič rušení ných kmito č t ů ( funkce kmitočtů (funkce horn ). Propust horníí propusti propusti). je ččasto asto tvo řena pouze tvořena odd ělovacím kondenz átorem o hodnot ě nněkolika ěkolika set nF oddělovacím kondenzátorem hodnotě nF..

• Zaji šťuje, žže e na vstup m ěřicího za řízení se dostanou jen m ěřené ru Zajišťuje, měřicího zařízení měřené ru-ššivé ivé sign ály ze zkou šeného objektu, ale nikoli z vn ější nap ájecí ssítě ítě signály zkoušeného vnější napájecí ((funkce funkce doln ). Tyto ru šivé sign ály se tak nedosta dolníí propusti 50 Hz Hz). rušivé signály nedosta-nou ani ke zkouman ému spot řebiči a neovliv ňují tak výsledky m ězkoumanému spotřebiči neovlivňují měřření. ení. Doln řena jediným ččlánkem lánkem LC typu Γ . Dolníí propust je obvykle tvo tvořena

120

• Zaji šťuje ppřizpůsobení řizpůsobení m ěřiče ru šení k výstupn ím ppřístrojovým řístrojovým svor Zajišťuje měřiče rušení výstupním svor--

kkám ám 3 um ělé ssítě ítě LISN a zaji šťuje definovanou hodnotu impedance na umělé zajišťuje výstupn ích ssíťových íťových svork ách 22.. Impedance LISN na ppřístrojových řístrojových výstupních svorkách výstupn ích svork ách 3 je v cel ém ppásmu ásmu rovna vstupn výstupních svorkách celém vstupníí impedanci m ěřiče ru šení (50 Ω ), impedance LISN ze strany zkou šeného objektu měřiče rušení Ω), zkoušeného (na výstupn ích ssíťových íťových svork ách 22)) – tzv. impedance um ělé ssítě í tě – výstupních svorkách umělé simuluje impedanci ppříslušné říslušné nap ájecí ssítě ítě v dan ém ppásmu ásmu kmito čtů. napájecí daném kmitočtů. 100 Ω 50 µH

5 µH 50 Ω

50 µH

5Ω

a)

50 Ω

50 Ω 1Ω

b)

c)

50 Ω

d)

Impedance ělých ssítí ítí dle SN CISPR -1: Impedance um umělých dle ČČSN CISPR 16 16-1: a) /50 µµH H ++ 55 Ω ž 30 ízkonapěťové nap ájecí ssítě); ítě); a) 50 50 Ω Ω/50 Ω pro pro 99 kHz kHz aaž 30 MHz MHz (n (nízkonapěťové napájecí b) /50 µµH H pro ž 30 ůmyslové nap ájecí ssítě); ítě); b) 50 50 Ω Ω/50 pro 0,15 0,15 MHz MHz aaž 30 MHz MHz (pr (průmyslové napájecí c) /5 µµH H ++ 11 Ω ž 100 ájecí ssítě); ítě); c) 50 50 Ω Ω/5 Ω pro pro 0,15 0,15 MHz MHz aaž 100 MHz MHz (palubn (palubníí nap napájecí d) ž 30 é nap ájecí ssítě). ítě). d) 150 150 Ω Ω pro pro 150 150 kHz kHz aaž 30 MHz MHz (klasick (klasické napájecí 121

Pro m ěření nesymetrických ru šivých nap ětí, tj. ru šivých nap ětí měření rušivých napětí, rušivých napětí na ka ždém nap ájecím vodi či (nap ř. ffázovém ázovém a nulov ém) vvůči ůči každém napájecím vodiči (např. nulovém) zemi, pou žíváme na m ěřicím výstupu 3 um ělé ssítě ítě LISN tzv. používáme měřicím umělé obvod VV.. L

~ ~

síť 50 Hz

DP

N

~ ~ DP

R = 50 Ω

~ ~ HP

3 L

zkoušený objekt

HP

~ ~ 3 N

R = 50 Ω

3N

3L R UrL

LISN

R U rN

50 Ω

měřič rušení

122

Pro m ěření symetrick ého ru šivého nap ětí mezi ob ěma měření symetrického rušivého napětí oběma nap ájecími vodi či navz ájem je nutno pou žít tzv. obvod ∆. napájecími vodiči navzájem použít Obr. 6.6. Obvod ∆ a jednotlivá měřená napětí UrS Obr. 6.6. Obvod ∆ a jednotlivá měřená napětí

3L

2/3 R

2/3 R

3N

UrA rA U rL rL

2R

U rS = 2 ⋅

RS = R RA = R RL = RN = 5/4.R

2R

U rN

1 2 2 ⋅ (U rL + U rN ) − U rA2 2 123

L

250 µH

50 µH

0,25 µF

síť 8 µF 2 µF

50 Ω 1 kΩ

5Ω

měřič rušení 5Ω 1 kΩ

2 µF

N

8 µF

síť 250 µH

50 µH

0,25 µF

zásuvka pro zkoušený objekt

Zapojen ázové um ělé ssítě ítě typu V Zapojeníí jednof jednofázové umělé pro kmito čtový rozsah 10 kHz aažž 30 MHz kmitočtový 124

Č astým dopl ňkem um ělých ssítí ítí je tzv. standardn ělý oper átor Častým doplňkem umělých standardníí um umělý operátor (um ělá ruka) ři m ěření s um ělou ssítí ítí simuluje vliv (umělá ruka).. Je to obvod, který ppři měření umělou ruky uuživatele živatele u elektrických spot řebičů, kter é se ppři ři provozu dr ží v spotřebičů, které drží lidsk é ruce (nap ř. kuchy ňské spot řebiče, ru ční nnářadí, ářadí, holic lidské (např. kuchyňské spotřebiče, ruční holicíí strojek apod.). M ísto, kde uuživatel živatel dr ží ppřístroj, řístroj, se ppři ři m ěření ru šivých nap ětí Místo, drží měření rušivých napětí ovine kovovou ffólií, ólií, kter á se ppřes řes obvod um ělého oper átora spoj která umělého operátora spojíí s referen ční zem ěřicího syst ému. Obvod um ělé ruky je tvo řen referenční zemíí m měřicího systému. umělé tvořen ssériovým ériovým spojen ím kondenz átoru 220 pF a odporu 510 Ω spojením kondenzátoru Ω..

220 pF 510 Ω

125

Uspo řádání pracovi ště pro m ěření ru šivého nap ětí Uspořádání pracoviště měření rušivého napětí na ssíťových íťových svork ách zkou šeného objektu ZO svorkách zkoušeného

••

Zkou ššený ve sv ém astandardn žimu v provozn Zkoušený musísí pracovat svém standardním režimu provozní Zkou ený objekt objekt mus ZO um ělou ssítí ítí LISN m ěřičemím ru šre en í MRa je um ístění Zkoušený umělou měřičem rušení umístěn sestav é jeho v ppříslušném řáílenost slušném ávodubyla k obsluze. sestavě uvedené na ddřevěném řevěěuveden ném stole tak aby jeho vzd odnnávodu LISN 80 cm tak,,výrobcem vzdálenost cm.. •• M á--lili ssíťová být ppři řiraprovozu uzemn í být řmeandrovit ipojen k zemnic Má-li uzemněn, musí zemnicímu Je íťovZO á ššňůra ňů ZO del ší ne ž ě1n,m,mus mus í býtppřipojen ě slo žímu enabodu , ppřiřiJe-li delší než musí meandrovitě složena, LISN Nemus í-li být nesm ZO uzemn ěěntší , mus býtcm. ve vzd álenosti 40 cm od um ěLISN. Nemusí-li uzemněn, musí vzdálenosti uměččemž emž. ddélka élka svazku í být vvětší ne ží 40 nesmí než llé é zem ě tvo řené svislou kovovou deskou s min imálními rozm ěry 2 x 2 m. země tvořené minimálními rozměry 126

M ěření s nap ěťovou sondou Měření napěťovou na jiných m ístech ne ájecích svork ách zkou šeného objektu, místech nežž na nap napájecích svorkách zkoušeného ppříp. říp. tam, kde nelze k m ěření pou žít um ělou ssíť íť LISN vhodn é ppři ři měření použít umělou vhodné zkou škách a diagnostických m ěřeních EMC ppři ři vývoji za řízení. zkouškách měřeních zařízení. Napěťová sonda

1475 Ω 10 nF

Měřič rušení 50 Ω

50 Ω C

< 10 pF

VST

Pro citliv á m ěření se obvykle pou žívá aktivn ěťová sonda citlivá měření používá aktivníí nap napěťová osazen á na vstupu tranzistorem FET. Aktivn ěťový osazená Aktivníí sondy vykazuj vykazujíí nap napěťový zisk nebo jen mal é nap ěťové zeslaben í, velkou ší řku kmito čtového malé napěťové zeslabení, šířku kmitočtového ppásma ásma 300 MHz i vvíce, íce, vstupn vstupníí kapacitu 3 ÷ 5 pF a vysoký vstupn vstupníí odpor řřádu ádu 10 M Ω. MΩ. 127

M ěření s proudovou sondou Měření Proudov á sonda (proudový transform átor, proudov é kle ště) slou ží Proudová transformátor, proudové kleště) slouží km ěření ru šivého elektrick ého proudu prot ékajícího vodi čem, a to měření rušivého elektrického protékajícího vodičem, bez jeho ppřerušení. řerušení. U rS

MR PS

L C0

I r sítě

ZO 10 µF

IrP

N

Vn ější vzhled proudov é sondy Vnější proudové Konstrukce proudov é sondy M ěř en í ru š iv é ho proudu proudovou sondou proudové Měření rušivého ((ZO ZO –– zkou šený objekt; ěřič ru šení; zkoušený objekt; MR MR –– m měřič rušení; PS á sonda) PS –– proudov proudová sonda)

(otev řený st ínicí kryt) (otevřený stínicí kryt) 128

PPřenosová řenosová admitance proudov é sondy proudové I rP U rS

vyjad řovaná obvykle v [[dBS] dBS] nebo v [[dB/Ω] dB/Ω]. vyjadřovaná Přenosová admitance [dB/ Ω]

YT =

30 20 10 0 -10 -20 -30 0,01

0,1

1

10

100 1000 Kmitočet [MHz]

Kmito čtový pr ůběh ppřenosové řenosové admitance Kmitočtový průběh proudov é sondy proudové 129

Dal šími charakteristickými parametry proudov é sondy Dalšími proudové jsou zejm éna: zejména: • maxim ální stejnosm ěrný a nnízkofrekvenční ízkofrekvenční prim ární proud, maximální stejnosměrný primární • minim ální m ěřitelná a maxim ální ppřípustná řípustná velikost prim árního minimální měřitelná maximální primárního ru šivého proudu IrP ím kmito čtovém ppásmu, ásmu, rušivého pracovním kmitočtovém rP v pracovn • impedance sekund árního obvodu sondy (k dosa žení impedan čního sekundárního dosažení impedančního ppřizpůsobení řizpůsobení k m ěřiči ru šení), měřiči rušení), • rozm ěrové úúdaje, daje, nap ř. nejv ětší pr ůměr kabelu, na nněmž ěmž lze sondu rozměrové např. největší průměr instalovat, • kmito čtový rozsah pou žití sondy; obvykle 30 Hz aažž 100 MHz kmitočtový použití MHz,, výjime čně aažž do kmito čtu 1000 MHz. výjimečně kmitočtu Proudov é kle ště uužívané žívané vvbběžné ěžné mměřicí ěřicí technice ěření pracovn ích proud ů Proudové kleště technicekkmměření pracovních proudů na ájecích veden ích nelze žít pro řeby EMC, ť tyto nanap napájecích vedeních nelzeuužít propot potřeby EMC,nebo neboť tytosondy sondyjsou jsouna navrvrženy ženy pro čty 50 ěření vysokofrekven čních sign álů. prokmito kmitočty 50÷÷60 60Hz, Hz,nikoli nikolipro promměření vysokofrekvenčních signálů. 130

Sonda povrchových proud ů proudů ((Surface Surface Current Probe ěření vysokofrekven čních ru šivých Probe)) pro m měření vysokofrekvenčních rušivých proud ů prot ékajících po kovov ém povrchu nap ř. st ínicích kryt ů ččii proudů protékajících kovovém např. stínicích krytů karos érií. karosérií. a) Princip ččinnosti innosti b) Praktick é uužití žití sondy Praktické povrchových ru šivých rušivých proud ů proudů

Sondy pro m ěření po měření po-vrchových proud ů se proudů v technice EMC po po-uužívají žívají v kmito čtovém kmitočtovém ppásmu ásmu 100 kHz aažž 100 MHz. 131

M ěření s absorp čními kle štěmi Měření absorpčními kleštěmi Absorp ční kle ště (absorp ční transform átor, absorp ční odbo čnice) Absorpční kleště (absorpční transformátor, absorpční odbočnice) jsou kombinac irokopásmové vysokofrekven ční proudov é sondy (prou kombinacíí šširokopásmové vysokofrekvenční proudové (prou-dov ého transform átoru) a feritov ého absorb éru. Pracuj čtovém dového transformátoru) feritového absorbéru. Pracujíí v kmito kmitočtovém ppásmu ásmu 30 ÷ 1000 MHz a m ěří výkon ru šivého sign álu, který se ší ří ze měří rušivého signálu, šíří zkou šeného objektu ppřipojenými řipojenými kabely a veden ím (nap ř. nap ájecím). zkoušeného vedením (např. napájecím).

Konstrukce absorp čních kle ští absorpčních kleští 132

Uspo řádání pracovi ště pro m ěření s absorp čními kle štěmi Uspořádání pracoviště měření absorpčními kleštěmi

Ru šivý sign ál ze zkou šeného objektu v jeho nap ájecím veden Rušivý signál zkoušeného napájecím vedeníí 2 indukuje v proudov é smy čce 3 absorp čních kle ští 4 nap ětí, kter é je úúměrné měrné vf proudové smyčce absorpčních kleští napětí, které vf.. ru šivému proudu ve veden ěřeno m ěřičem ru šení 55.. Feritov é rušivému vedeníí 2 a je m měřeno měřičem rušení Feritové krou žky ppřizpůsobují řizpůsobují bezodrazov ě nap ájecí veden šivý sign ál a kroužky bezodrazově napájecí vedeníí pro ru rušivý signál sou časně potla čují pronik ání ru šivých sign álů z „„vnějšku“ vnějšku“ po nap ájecím současně potlačují pronikání rušivých signálů napájecím veden é smy čce 33.. NNěkdy ěkdy je toto potla čení nutno zlep šit vedeníí k proudov proudové smyčce potlačení zlepšit pou žitím dal ší absorp ční vlo žky 6 um ístěné na veden čními použitím další absorpční vložky umístěné vedeníí za absorp absorpčními kle štěmi. Proudov á smy čka 3 pak reaguje jen na ru šivý sign ál postupuj ící kleštěmi. Proudová smyčka rušivý signál postupující po veden ěrem od zkou šeného objektu 11.. vedeníí 2 sm směrem zkoušeného 133

Vn ější vzhled absorp čních kle š tí Vnější absorpčních kleští Rohde & Schwarz MDS -21, MDS -22 MDS-21, MDS-22

přídavné absorpční kroužky 6

134

M ěření pomoc én Měření pomocíí ant antén M ěření ru šivého elektromagnetick é pole ppřístrojem řístrojem pro m ěření ru Měření rušivého elektromagnetické měření ru-ššení ení (m ěřicím ppřijímačem) řijímačem) dopln ěným vhodnou m ěřicí ant énou. (měřicím doplněným měřicí anténou.

• RRámové ámové (smy čkové) ant ény nebo (smyčkové) antény

feritov é ant ény pro m ěření magne feritové antény měření magne--

tick ého ru šivého pole v nejni žších kmi tického rušivého nejnižších kmi-to čtových ppásmech ásmech 9 aažž 150 kHz říp. točtových kHz,, ppříp. 150 kHz aažž 30 MHz ívka ant ény o MHz.. C Cívka antény max. velikosti 60 x 60 cm je um ístěna umístěna do kovov ého st ínění pro vylou čení pa kovového stínění vyloučení pa-razitn ího vlivu elektrick é slo žky pole. razitního elektrické složky Ant ény mohou být pasivn í, Antény pasivníí nebo aktivn aktivní, vybaven ém ěřicími zesilova či pro dan é vybavené měřicími zesilovači dané ppásmo ásmo kmito čtů. kmitočtů. 135

• Nesymetrick á vertik ální pruto Nesymetrická vertikální pruto--

vvá á (ty čová) ant éna ((monopól) monopól) o do (tyčová) anténa do-poru čené celkov é ddélce élce 1 m pro m ěřeporučené celkové měřenníí ru šivého elektrick ého pole Err v ppásásrušivého elektrického mu 150 kHz aažž 30 MHz ři m ěření v MHz.. PPři měření tzv. bl ízkém poli ru šivého zdroje je blízkém rušivého m ěření elektrick é intenzity Err pomoc měření elektrické pomocíí ttéto éto ant ény nep řesné, nebo ě antény nepřesné, neboťť krom kromě vazby vf ňuje i ppřířívf.. polem se zde uplat uplatňuje m á kapacitn énou má kapacitníí vazba mezi ant anténou a zdrojem ru šení. PPřesto řesto se i zde m ěrušení. měřření ení pomoc én prov ádí, pomocíí prutových ant antén provádí, nebo ři ppřesně řesně stanovených podm ínneboťť ppři podmínkkách ách je spolehliv ě reprodukovateln é. spolehlivě reprodukovatelné. 136

• Lad ěný symetrický Laděný

ppůlvlnný ůlvlnný dip ól se jaja-dipól

ko m ěřicí ant éna pou žíměřicí anténa používvá á v kmito čtovém ppásáskmitočtovém mu 30 aažž 80 MHz MHz.. Di Di-ppól ól je vvždy ždy nastaven (nalad ěn) na rezonan (naladěn) rezonan-čční ní ddélku élku odpov ídající odpovídající kmito čtu 80 MHz. Ve kmitočtu vy šších ppásmech ásmech aažž do vyšších 1000 MHz slou ží rezo slouží rezo-nan ční ppůlvlnné ůlvlnné dip óly nanční dipóly jako kalibra ční ant ény, pro bběžná ěžná provozn ěření vvšak šak nejsou kalibrační antény, provozníí m měření ppříliš říliš vhodn é z ddůvodu ůvodu jejich pracn ějšího nastaven í: ddélka élka ramen vhodné pracnějšího nastavení: dip ólu mus ěna) vvždy ždy na ppříslušný říslušný m ěřicí dipólu musíí být nastavena (nalad (naladěna) měřicí kmito čet, dip ól mus řipojen ke vstupu m ěřiče ru šení prost ředkmitočet, dipól musíí být ppřipojen měřiče rušení prostřednictv ím symetriza čního obvodu ((balunu). balunu). nictvím symetrizačního 137

• Bik ónická ant éna je Bikónická anténa typickou m ěřicí ant énou měřicí anténou v ppásmu ásmu 20 ÷ 300 MHz MHz..

• Logaritmicko - perio perio--

dick á ant éna je nej nej-dická anténa

roz šířenější m ěřicí ant érozšířenější měřicí anténou v ppásmu ásmu od 200 do cca 3000 MHz ří ji MHz.. Tvo Tvoří unip óly, jejich élky a unipóly, jejichžž ddélky vz ájemné vzd álenosti vzájemné vzdálenosti jsou v pom ěru logaritm ů poměru logaritmů jejich rezonan čních kmi rezonančních kmi-to čtů tvar vyza řovatočtů vyzařovaccího ího diagramu a vstupn vstupníí impedance ant ény jsou antény prakticky konstantn í. konstantní. 138

• KKónicko-logaritmická ónicko-logaritmická,

ppříp. říp. spir álová ant éna spirálová anténa je speci álním typem šširoirospeciálním kop ásmové ant ény aažž do kopásmové antény oblasti GHz kmito čtů. Na kmitočtů. rozd ích typ ů rozdílíl od ostatn ostatních typů m ěřicích ant én je ur čena měřicích antén určena pro ppříjem říjem ((či či vys ílání) kru vysílání) kru-hov ě polarizovan ého elek hově polarizovaného elek-tromagnetick ého pole. KKóótromagnetického nick á ant éna se proto ne nická anténa ne-pu žívá pro testy EMC dle pužívá civiln ích norem, nebo šechny tyto normy ppředepisují ředepisují testy s line ární civilních neboťť vvšechny lineární polarizac ada test ů ve vojenstv ř. dle amerických vojen polarizacíí vln. Ř Řada testů vojenstvíí (nap (např. vojen-ských norem MIL -STD) je vvšak šak zalo žena na pou žití kruhov ě polarizo MIL-STD) založena použití kruhově polarizo-vaných vln a pro jejich proveden ávě kkónické ónické ant ény typick é. provedeníí jsou pr právě antény typické. 139

• Pyramid ální kovov é vl Pyramidální kovové vl-novody – tzv. trychtý řotrychtýřovvé é ant ény se jako m ěřicí antény měřicí

ant ény uužívají žívají ppředevším ředevším antény v GHz kmito čtových ppásáskmitočtových mech é trychtý mech.. Vlnovodov Vlnovodové trychtý-řřové ové ant ény jsou svou pod antény pod-statou relativn ě úúzkopásmozkopásmorelativně vvé. é. K pokryt čtů od pokrytíí kmito kmitočtů jednotek do nněkolika ěkolika des ítek desítek GHz je proto ttřeba řeba sada nněěkolika (8 ÷ 10) ttěchto ěchto ant én antén pro jednotliv é ddílčí ílčí kmito čtojednotlivé kmitočtovvé é rozsahy.

140

Slo žené šširokopásmové irokopásmové ant ény Složené antény jsou novým druhem m ěřicích ant én, kter é sdru žují vlastnosti měřicích antén, které sdružují bik ónické ant ény (na nnízkých ízkých kmito čtech) a logaritmicko -periodické bikónické antény kmitočtech) logaritmicko-periodické ant ény (na vysokých kmito čtech) a pokrývaj é obvykl ém ěřicí antény kmitočtech) pokrývajíí tak cel celé obvyklé měřicí ppásmo ásmo vyza řovaného ru šení od 30 MHz do 1000 aažž 2000 MHz . vyzařovaného rušení

• BiLog je prvn á ant éprvníí takov taková anté-

na vytvo řená anglickou fir vytvořená fir-mou CHASE v kooperaci s University of York. Postup Postup-nně ě vznikaly dal ší modifikace další s rrůzným ůzným obchodn ím ozna obchodním ozna-ččením, ením, nap ř. BiConiLog např. apod.

bikónická část

logaritmicko periodická část

141

Konstruk ční úúpravy pravy slo žených šširokopásmových irokopásmových ant én Konstrukční složených antén maj ále zv ětšit jejich šširokopásmovost irokopásmovost a zlep šit nněkteré ěkteré jejich majíí ddále zvětšit zlepšit elektrick é vlastnosti (tvar vyza řovacího diagramu, impedan ční elektrické vyzařovacího impedanční ppřizpůsobení řizpůsobení apod.), hlavn ě v oblasti nnízkých ízkých m ěřicích kmito čtů. hlavně měřicích kmitočtů.

142

Speci ální m ěřicí sondy (ant ény) Speciální měřicí (antény) bl ízkého elektrick ého ččii magnetick ého pole blízkého elektrického magnetického jsou mal é ru ční ((„očichávací“) „očichávací“) ant ény uužívané žívané zejm éna ppři ři vývoji a malé ruční antény zejména diagnostice elektronických za řízení pro sledov ání vyza řování sou částek zařízení sledování vyzařování součástek a blok ů ppřímo římo uvnit íjeného za řízení a pro co nejp řesnější disloko bloků uvnitřř vyv vyvíjeného zařízení nejpřesnější disloko-vvání ání zdroje ru šivého sign álu. rušivého signálu. Výsledek m ěření zzávisí ávisí měření na řřadě adě neur čitých fakto neurčitých fakto-rrů ů (m íra ppřiblížení řiblížení sondy, (míra nato čení vvůči ůči zdroji ru šenatočení rušenníí aj.) a m ěření nejsou měření proto „„regulována“ regulována“ žžádádnými normami normami.. Jde jen o relativn íru ru šivého relativníí m míru rušivého vyza řování v dan ém m ísvyzařování daném místtě ě ččii v dan ém obvodu. daném

Měřicí Měřicí sondy sondy pro pro blízké blízké magnetické magnetické (a) (a) aa elektrické elektrické pole pole (b) (b) 143

Parametry m ěřicích ant én měřicích antén Ant énní faktor ((činitel) činitel) AF Anténní

AF =

Er Ur

AF [dB/m] = Er E [dBV/m] - U r [dBV] [dBV/m] = U r

AFH =

Hr Ur

AFH [dBS/m] =[dB/m] Hr [dBA/m] - U r [dBV] [dBV] + AF r

AF [dB/m] = AFH [dBS/m] + 20 ⋅ log Z 0 = AFH [dBS/m] + 51,5 dB 144

Teoretický výpo čet ant énního faktoru výpočet anténního Ur E = 9 , 73 ⋅ AF [dB/m] = 20 r ⋅ log f [MHz] − 29,8 − GMA [dB] λ ⋅ GMA

pro m ěřicí ant énu se ziskem GMA zakončenou na sv ém výstupu ppřizpůsořizpůsoměřicí anténu svém MA zakončenou benou impedanc impedancíí Z00 = 50 Ω Ω..

vlastní vlastní rezonance bikó bikónické nické části

Logaritmicko-periodická anténa

Složená širokopásmová anténa BiLog 145

Skute čná hodnota ant énního ččinitele initele AF Skutečná anténního • zzávisí ávisí na podm ínkách m ěření a uspo řádání m ěřicího pracovi ště podmínkách měření uspořádání měřicího pracoviště (nap ř. vý šce ant ény nad zem í, vodivosti a tedy odrazivosti zem ě, (např. výšce antény zemí, země, ppřítomnosti řítomnosti jiných odra žených sign álů, polarizaci pole, vzd álenosti odražených signálů, vzdálenosti ant ény od zdroje ru šení apod.) antény rušení apod.),, • je ovlivn ěna i ppřítomností řítomností sam ého testovan ého za řízení (zkou šeovlivněna samého testovaného zařízení (zkoušenného ého objektu), • zzávisí ávisí rovn ěž na impedan čním ppřizpůsobení řizpůsobení ant ény, nap áječe a rovněž impedančním antény, napáječe m ěřiče ru šení. měřiče rušení. Do hodnoty AF je nněkterými ěkterými výrobci zahrnov án i úútlum tlum L nap ájecího zahrnován napájecího kabelu mezi ant énou a m ěřičem ru šení anténou měřičem rušení AF [dB/m] = 20 ⋅ log f [MHz] − 29,8 − GMA [dB] + L [dB] 146

• Pol ární vyza řovací diagram. Hodnota ant énního ččinitele initele AF Polární vyzařovací anténního m ěřicích ant én pro EMI je ud ávána pro takový sm ěr ant ény, kdy jej měřicích antén udávána směr antény, jejíí hlavn ěrován k m ěřenému (zkouman ému) zdroji (ru šení). hlavníí lalok je sm směrován měřenému (zkoumanému) (rušení). PPři ři jin ém nasm ěrování m ěřicí ant ény je jej ém sm ěru men ší jiném nasměrování měřicí antény jejíí zisk v dan daném směru menší a specifikovan á hodnota AF nen á. specifikovaná neníí platn platná.

• Line ární polarizace je po žadována u vvšech šech m ěřicích ant én EMI. Lineární požadována měřicích antén Horizont ální a vertik ální rovina polarizace m ěřicí ant ény je ppřitom řitom Horizontální vertikální měřicí antény posuzov ána vvůči ůči rovin ě zemn ěřicího pracovi ště. Norma posuzována rovině zemníí plochy m měřicího pracoviště. po žaduje, aby úúroveň roveň sign álu ppřijatého řijatého ant énou ve sm ěru kolm ém na požaduje, signálu anténou směru kolmém rovinu polarizace vlny byla alespo ň o 20 dB ni žší ne roveň ppřijatého řijatého alespoň nižší nežž úúroveň sign álu ve sm ěru rovnob ěžném s rovinou polarizace. signálu směru rovnoběžném

Neur čitost m ěření kles á s rostouc áleností mezi m ěřicí ant énou Neurčitost měření klesá rostoucíí vzd vzdáleností měřicí anténou a zkou šeným objektem. Kles á vz ájemné ovliv ňování ant ény a zkou še zkoušeným Klesá vzájemné ovlivňování antény zkoušenného ého objektu, kles á nehomogenita m ěřeného pole, kol ísání jeho polari klesá měřeného kolísání polari-zace i vliv sm ěrovosti pou žité ant ény. směrovosti použité antény. 147

Ant énní m ěření na voln ém prostranstv Anténní měření volném prostranstvíí Open Field Test Site – OFTS Open Area Test Site – OATS m ám ít ppůdorysný ůdorysný tvar elipsy ásobku vzd ámá mít elipsy.. Jej Jejíí hlavn hlavníí osa je rovna dvojn dvojnásobku vzdálenosti mezi zkou šeným objektem ZO a m ěřicí ant énou, kter é se nach ázejí zkoušeným měřicí anténou, které nacházejí v jej ích ohnisc ích. Tato m ěřicí vzd ájejích ohniscích. měřicí vzdá2⋅ D lenost D je normou ppředepsána ředepsána na hodnoty 3 m m,, 10 m m,, 30 m ččii 100 m m.. 3⋅D Zku šební stanovi ště mus Zkušební stanoviště musíí být vytvo vytvo-řřeno eno na ploch ém a rovn ém ter énu plochém rovném terénu bez budov, elektrických veden í, stro vedení, stro-D D2 m ů, ke řů, plot ů ččii jiných odrazných mů, keřů, plotů ploch krom ě nezbytných ppřívodů řívodů kromě nap ájení a provozu zkou šeného za napájení zkoušeného za-řřízení. ízení. V m ístě stanovi ště by se ne místě stanoviště ne-m ěla vyskytovat ani jin á siln á elek měla jiná silná elek-Půdorys zkušebního stanoviště tromagnetick á pole. pro měření na volném prostranství tromagnetická 148

M ěřicí ant éna ppřijímá řijímá ru š iMěřicí anténa rušivvé é pole od zkou šeného ob zkoušeného ob-jektu ZO vvždy ždy minim álně po minimálně dvou dr áhách: krom ě ppřířídráhách: kromě m é vlny je vvždy ždy ppřítomna řítomna mé i vlna odra žená od zem ě odražená země zku šebního stanovi ště. Aby zkušebního stanoviště. výsledky byly reprodukova reprodukova-teln é, je nutno zajistit st á lé telné, stálé podm ínky odrazu, a to ppři ři podmínky vvšech šech m ěřicích kmito čtech. měřicích kmitočtech. Toho lze dos áhnout polo dosáhnout polo-žžením ením vodiv é kovov é plo vodivé kovové plo-chy s dostate čnou rozlo dostatečnou rozlo-hou na zem mezi zkou šezkoušený objekt a m ěřicí ant énu. měřicí anténu.

zkouš zkoušený objekt

měřic ěřicíí anté anténa

D A = max. rozmě rozměr anté antény B = max. rozmě rozměr zkouš zkoušené eného objektu

Doporučené Doporučené minimální minimální rozměry rozměry kovové kovové zemní zemní plochy plochy zkušebního zkušebního stanoviště stanoviště dle dle ČSN ČSN EN EN 55022 55022 149

PPři ři vvšech šech m ěřeních EMC měřeních se sna žíme postihnout tzv. snažíme nejhor ší ppřípad. řípad. M ěřicí an nejhorší Měřicí an-tténa éna m á nastavitelnou vý šmá výšku v rozsahu 1 ÷ 4 m říp. m,, ppříp. 2 ÷ 6 m ppři ři m ěřicích vzd áměřicích vzdálenostech D = 30 a 100 m. PPři ři vlastn ím m ěření se an vlastním měření an-tténa éna na ka ždém m ěřicím každém měřicím kmito čtu nastav é kmitočtu nastavíí do takov takové vý šky, kdy je m ěřená hod výšky, měřená hod-nota ru šivého nap ětí maxim ální. Kompletn ěření se prov ádí ppři ři obou rušivého napětí maximální. Kompletníí m měření provádí polarizac ích m ěřicí ant ény (horizont ální i vertik ální), ppříp. říp. alespo ň v tté, é, polarizacích měřicí antény (horizontální vertikální), alespoň v nníž íž je m ěřená hodnota ru šivého nap ětí vvětší. ětší. PPři ři výb ěru m ěřicí ant ény měřená rušivého napětí výběru měřicí antény pro dan é zku šební pracovi ště je ttřeba řeba rovn ěž zajistit, aby jej ěry dané zkušební pracoviště rovněž jejíí rozm rozměry byly men ší ne álenosti od prom ěřovaného za řízení. menší nežž asi 10 % jej jejíí vzd vzdálenosti proměřovaného zařízení. Prakticky to znamen á, žže e nap ř. ppři ři m ěřicí vzd álenosti 10 m mus znamená, např. měřicí vzdálenosti musíí být rozm ěry pou žitých ant én men ší ne rozměry použitých antén menší nežž 1 m. 150

Kruhový tvar zku šebního stanovi ště zkušebního stanoviště je normou Č SN CISPR 16 -1 doporu čen pro velk é stacion ární zkou šeČSN 16-1 doporučen velké stacionární zkoušenné é objekty ( > 1 m33 ), ppřípadně řípadně nen í-li k dispozici oto čný st ůl. PPři ři m ěření není-li otočný stůl. měření se ant éna ot áčí ((„obíhá“) „obíhá“) kolem zkou šeného za řízení v dan ém ěřicí anténa otáčí zkoušeného zařízení dané měřicí vzd álenosti aažž do m ísta, kde je m ěřené ru šivé nap ětí ppři ři dan é polari vzdálenosti místa, měřené rušivé napětí dané polari-zaci ant ény maxim ální. antény maximální.

151

M ěření : Měření

• Nap ájecí koaxi ální ka Napájecí koaxiální ka--

bely v m ístech 1 a 2 místech se odpoj odpojíí od obou an an-ttén én a spoj římo. spojíí se ppřímo. M ěřič ru šení MR ud áMěřič rušení udávvá á hodnotu UVV .

1

• Nap ájecí kabely se Napájecí

ppřipojí řipojí k ant énám. Na anténám. Na-lezne se takov á vý štaková výška MA íž je úúdaj daj MA,, v nníž UPP m ěřiče ru šení MR měřiče rušení maxim ální. maximální.

2

UV UP

SA m = 20 ⋅ log

UV UP 152

Teoretický výpo čet : výpočet SAt [dB] = 20 ⋅ logD[m]+ 20 ⋅ log f [MHz] − GVA[dB] − GMA[dB] − 27,6 − R[dB]

kde GVA a GMA jsou zisky vys ílací a m ěřicí ant ény. PPři ři pou žití lad ěných vysílací měřicí antény. použití laděných VA MA symetrických ppůlvlnných ůlvlnných dip ólů s ddélkou élkou ramen nastavovanou do rezonan dipólů rezonan-ce pro ka ždý m ěřicí kmito čet jsou jejich zisky GVA = GMA = 2,15 dB. každý měřicí kmitočet VA MA

SA t [dB] = 20 ⋅ log D [m] + 20 ⋅ log f [MHz] − 31,9 − R [dB]

nebo ttéž éž SA t [dB] = 20 ⋅ log D [m] − 20 ⋅ log f [MHz] + AFVA + AFMA + 32 − R [dB]

kde AFVA a AFMA značí anténní činitele (anténní faktory) vys ílací a m ěřicí vysílací měřicí VA MA značí anténní činitele (anténní ant ény na zku šebním pracovi šti. antény zkušebním pracovišti. 153

Korek ční ččinitel initel R [[dB] dB] vyjad řuje vliv odra žené elektromagnetick é Korekční vyjadřuje odražené elektromagnetické vlny od zemn ště na zji šťovanou hodnotu úútlumu tlumu SAtt. zemníí roviny stanovi stanoviště zjišťovanou Jeho hodnota je ddána ána velikost ěřicí vzd álenosti stanovi ště D a celko velikostíí m měřicí vzdálenosti stanoviště celko-vou dr áhou DRR odra žené vlny: dráhou odražené D   R = 10 ⋅ log 1 −  D R  

Pro rrůznou ůznou vý šku m ěřicí ant ény MA bběhem ěhem m ěření v intervalu 1 ÷ 4 m výšku měřicí antény měření (p říp. 2 ÷ 6 m ůže korek ční ččinitel initel R nabývat nnásledujících ásledujících hodnot: (příp. m)) m může korekční D = 3 m → R = 3,74 ÷ 4,84 dB … řední hodnota R = 4,3 dB ….. st střední D = 10 m → R = 5,46 ÷ 5,86 dB … řední hodnota R = 5,7 dB ….. st střední D = 30 m → R = 5,81 ÷ 5,98 dB … řední hodnota R = 5,9 dB ….. st střední Ve výpo čtu se pou žívá st řední hodnota korek čního ččinitele initele R pro danou výpočtu používá střední korekčního m ěřicí vzd álenost D měřicí vzdálenost D.. 154

SA t [dB] = 20 ⋅ log D [m] + 20 ⋅ log f [MHz] − 31,9 − R [dB]

PPříklad říklad zm ěřených hodnot SAmm ( • ) a vypo čteného teoretick ého změřených vypočteného teoretického ___ ) úútlumu pr ůběhu SAtt ( ___ tlumu m ěřicího pracovi ště na voln ém prostranstv průběhu měřicího pracoviště volném prostranstvíí pro ttři ři obvykl ém ěřicí vzd álenosti D a vý šku vys ílací ant ény 2 m obvyklé měřicí vzdálenosti výšku vysílací antény 155

M ěření v elektromagnetických st íněných prostorech Měření stíněných zajist í, aby m ěření nebylo ovliv ňováno (zkreslov áno) vn ějšími ru šivými zajistí, měření ovlivňováno (zkreslováno) vnějšími rušivými sign ály, tedy aby m ěřicí ant éna ppřijímala řijímala jen ru šivé sign ály poch ázející od signály, měřicí anténa rušivé signály pocházející zkou šeného za řízení. St íněná komora je vytvo řena jako uzav řený prostor zkoušeného zařízení. Stíněná vytvořena uzavřený nej častěji z desek ocelových plech ů, který zaji šťuje dostate čnou elektro nejčastěji plechů, zajišťuje dostatečnou elektro-magnetickou ttěsnost, ěsnost, a to vvčetně četně dve ří, vvětracích ětracích a ppřívodních řívodních otvor ů apod. dveří, otvorů Elektromagneticky st íněné pracovi ště pro zaji štění sv é kompletn stíněné pracoviště zajištění své kompletníí funkce mus adou nezbytných prvk ů (dve ře, okna, vvětrací ětrací pr ůchody musíí být vybaveno řřadou prvků (dveře, průchody apod.), kter é vvšak šak výrazn ě sni žují výslednou úúčinnost činnost st ínění. které výrazně snižují stínění. Kvalitn íněná komora mus šťovat úútlum tlum pro vn ější sign ály na úúrovni rovni Kvalitníí st stíněná musíí zaji zajišťovat vnější signály 100 ÷ 120 dB čtovém rozsahu cca ppěti ěti dB.. Tuto hodnotu lze zajistit v kmito kmitočtovém dek ád, tedy nap ř. od 10 kHz do 1 GHz nebo od 100 kHz do 10 GHz . dekád, např.

Dva zzákladní ákladní probl émy provozu st íněných komor: problémy stíněných • vlastn vlastníí rezonance komory, • vnit řní odrazy v komo ře. vnitřní komoře. 156

Bezodrazov é (absorp ční) st íněné prostory Bezodrazové (absorpční) stíněné ppředstavují ředstavují ide ální prostorov é řřešení ešení pro ant énní m ěření EMC. ideální prostorové anténní měření Bezodrazový (absorp ční) prostor je elektromagneticky st íněný prostor (absorpční) stíněný pot řebných rozm ěrů (p ůdorysně je op ět ttřeba řeba zajistit eliptickou m ěřicí potřebných rozměrů (půdorysně opět měřicí plochu pro m ěřicí vzd álenost D = 3, 10 nebo 30 m), jeho ž vnit řní st ěny měřicí vzdálenost jehož vnitřní stěny (v četně stropu a mnohdy i podlahy) jsou nav íc oblo ženy elektro (včetně navíc obloženy elektro-magneticky absorp čním (pohlcuj ícím) materi álem, který zna čně absorpčním (pohlcujícím) materiálem, značně omezuje vnit řní odrazy v komo ře v šširokém irokém ppásmu ásmu kmito čtů. Komora tedy vnitřní komoře kmitočtů. mus musíí být

• elektromagneticky st íněná pro úúčinné činné potla čení (zeslaben í) vn ějších stíněná potlačení (zeslabení) vnějších ru šivých sign álů, rušivých signálů,

• bezodrazov á pro zaji štění m ěřicích podm ínek stejných jako v neomeze bezodrazová zajištění měřicích podmínek neomeze--

nném ém prostoru, tedy pro zamezen řních odraz ů elektro zamezeníí vzniku vnit vnitřních odrazů elektro-magnetických vln a vlastn íněného prostoru. vlastníí rezonanci st stíněného 157

Absorp ční materi ály pro oblo žení st ěn bezodrazových komor m ění Absorpční materiály obložení stěn mění energii dopadaj ící vlny na teplo s vyu žitím bu ď dielektrických nebo dopadající využitím buď magnetických ztr át. VVětšinou ětšinou se ddává ává ppřednost řednost dielektrickým ztr átovým ztrát. ztrátovým materi álům, nebo é materi ály jsou ppříliš říliš ttěžké ěžké a tak é drah é. materiálům, neboťť magnetick magnetické materiály také drahé. Pou žitá ztr átová dielektrika maj ízké hodnoty relativn Použitá ztrátová majíí nnízké relativníí permitivity εrr, aby se svými dielektrickými ((nikoli nikoli ztr átovými !!)) vlastnostmi bl ížila ztrátovými blížila vlastnostem vzduchu. Pou žívají se proto rrůzné ůzné tvrzen é ppěnové ěnové mate Používají tvrzené mate-ririály ály z polystyr énu, polypropyl énu ččii polyuretanu, kter é se syt polystyrénu, polypropylénu které sytíí elektro elektro-vodivými ččii grafitovými plnidly. Stupn ěm tohoto sycen činně Stupněm syceníí lze úúčinně regulovat ztr átové parametry výsledn ého materi álu. ztrátové výsledného materiálu. Dal šími výhodami ttěchto ěchto materi álů je nnízká ízká hmotnost, snadn á me Dalšími materiálů snadná me-chanick á opracovatelnost a snadn é spojov ání lepen ím. Materi ály lze chanická snadné spojování lepením. Materiály obvykle pou žít do pom ěrně vysokých teplot (90 ÷ 160 °°C), C), a ttím ím pro po použít poměrně po-hlcov ání vysokých intenzit elektrick ého pole (a říp. vysokých hlcování elektrického (ažž 200 V/m) V/m),, ppříp. hustot výkonu (a ály jsou vvětšinou ětšinou nevzn ětlivé, tj. (ažž 100 W/m22)).. Materi Materiály nevznětlivé, v ppřípadě řípadě po žáru jen doutnaj í, ale neho ří plamenem. požáru doutnají, nehoří 158

Absorb ér s plochou vrstevnatou strukturou Absorbér

dielektrick é materi ály vrs dielektrické materiály vrs-tev maj ízké hodnoty majíí nnízké permitivity ε 11 < ε 22 < ε 33 ztr átové ččinitele initele vrstev ma ztrátové ma-jjíí pom ěrně vysok é hodnoty poměrně vysoké tg δδ11 < tg δδ22 < tg δδ33

ε

1

vzduch tg δ 1 1

ε

ε

tg δ2

tg δ3

2

3

2

3

vodivá deska

vrstvy realizuj čnívyu ppřizpůsobení řizp ůsoben í cel ého absorb éru impe Stejn ě 1sea 2realizuj í íi impedan absorb éry žívaj ící magnetických ztr át.k Vrstvy realizují impedanční celého absorbéru impe-Stejně realizují absorbéry využívající ztrát. dancizhotoveny voln ého prostoru Z00 , veppředstavuje vrstv ě 3 zakon é vodivou st ěnou se volného vrstvě zakončené stěnou jsou z feritu ředstavuje pro vf elektromagnetick é pole feritu,, který vf.č. en elektromagnetické absorbuje ětový tšinamateri energie elektromagnetick vlny dopadající elektromagnetické vysoce ztr ávvětšina ál. dopadaj Relativn feritu jeé pom ěrně vysok á ztrátový materiál. Relativnííícípermitivita poměrně vysoká (10 ÷ 20), dvyrábějí íkyábvysok é permeabilit m ůže být charakteristick díky vysoké permeabilitě může charakteristická ějí jako ččtvercové tvercovéě1/2panely s rozm ěrem 610á ximpedance 610 mm, desky se vyr rozměrem 1/2 feritov ho prost ředí vrstev Z0V = bývá (µá/ε3) aaž s impedanc í voln hoí feritového prostředí srovnatelná volného po čet édielektrických žsrovnateln 55,, celkov áá tlou šimpedancí ťka obkladu zzávisí áévis 0V býv počet celková tloušťka prostoru Z0V =kmitočtu, 377čtu, Ω Feritov ční vrstvy mohou proto tápod Ω.. od Feritové absorpční mít pod-na nejni žší m nněhož ěhoéž absorp m á ppůsobit: ůsobit: pro GHz kmito čtovám pípásma sma nejnižším má kmitočtová 0V kmito statn ěčí men šťku, ne ž ,„„klasické“ klasick é“ dielektrick absorb érymus . Nevý statně menší tloušťku, než absorbéry. Nevýposta tlou ššíťkatlou jednotek cm pro kmito čdielektrické ty od ccaé 150 MHz í býtpostačí tloušťka cm, kmitočty musí hodami feritových absorp čcm. ní.ch desek je vysok á hmotnost a velmi absorpčních vysoká celý obklad tlustý aspo ň 50 cm aspoň vysok á cena, kter á ččiní iní aaž ž 1200 dolar ů za 1 m22. vysoká která dolarů

159

Pyramid ální absorb éry Pyramidální absorbéry

Obkladov é absorp ční prvky maj Obkladové absorpční majíí tvar jehlan ů ččii ku želů zhotovených z poly jehlanů kuželů poly-styrenu ččii polyuretanu s grafitovou impregnac í. Dnes nejpou žívanější. impregnací. nejpoužívanější.

Roz šiřující se pr ůřez jehlan ů realizuje Rozšiřující průřez jehlanů impedan ční transform átor, který ppřeřeimpedanční transformátor, vvádí ádí impedanci vzduchu na „š pičkách“ „špičkách“ jehlan ů na nnízkou ízkou impedanci prostoru jehlanů zapln ěného absorb érem v zadn ásti zaplněného absorbérem zadníí ččásti jehlan ů. Rovn ěž se postupn ě zvy šují jehlanů. Rovněž postupně zvyšují ztr áty absorp čního obkladu, tak že nej ztráty absorpčního takže nej-vvětší ětší pohlcen ící vlny pohlceníí energie dopadaj dopadající nast ává aaž ž v zadn ásti absorb éru. nastává zadníí ččásti absorbéru.

Vý ška jehlan ům á být minim álně λ/4 na nejni žším pracovn ím kmito čtu. Výška jehlanů má minimálně nejnižším pracovním kmitočtu. Pro kmito čet 30 MHz tento po žadavek znamen á vý šku 2,5 m kmitočet požadavek znamená výšku m,, pro mini mini-m ální kmito čet 100 MHz je pot řebná vý ška jehlan ů st ále zna čná 75 cm mální kmitočet potřebná výška jehlanů stále značná cm.. 160

Ú tlum odrazem RL [dB] (Return Loss ě charakteri Útlum oss)) kvantitativn kvantitativně charakteri-zuje bezodrazovost absorb éru (a šného ččii pyramid álního). RL je absorbéru (aťť jijižž plo plošného pyramidálního). nněkdy ěkdy ozna čován jako reflektivita. označován RL = 10 ⋅ log

Podražený Pdopadající

= 10 ⋅ log ρ vst 2 = 20 ⋅ log ρ vst

Konstrukce, rozm ěry a absorp ční vlastnosti šširokopásmového irokopásmového rozměry absorpční pyramid álního absorb éru pro kmito čtové ppásmo ásmo 80 MHz aaž ž 40 GHz pyramidálního absorbéru kmitočtové 161

Vlna odra žená od povrchu absorb érů se vrac ět do vnit řního prostoru odražená absorbérů vracíí zp zpět vnitřního komory aažž po nněkolika ěkolika dal ších ččástečných ástečných odrazech. Proto že ppři ři ka ždém dalších Protože každém odrazu se ččást ást energie vlny absorbuje a jen ččást ást se odraz í, je celkov á odrazí, celková energie odra žené vlny po vvícenásobném ícenásobném odrazu výrazn ě men ší. Po čet odražené výrazně menší. Počet ddílčích ílčích odraz ů zzávisí ávisí na vrcholov ém úúhlu hlu jehlan ů, který se obvykle odrazů vrcholovém jehlanů, pohybuje kolem 25 °. TTímto ímto mechanismem se tak ddále ále zlep šují 25°. zlepšují bezodrazov é vlastnosti cel ého absorb éru. bezodrazové celého absorbéru. 162

Bezodrazov é absorp ční komory (haly) Bezodrazové absorpční Nevýhody čních hal: absorpčních • ČČástečně ástečněabsorp bezodrazov á hala bezodrazová

((Semi-anechoic Semi-anechoic Room ) je takov á, Room) taková, Velmi vysok á cena dan á zejm éna vysoká daná zejména v nníž íž jsou absorp čním materi álem absorpčním po řizovací cenou absorp čnmateriálem ích obkla pořizovací absorpčních obklaoblo ženy vvšechny šechny st ě ny a strop, obloženy stěny ddů: ů: cena 1 m22 šširokopásmového irokopásmového py py--nikoli vvšak šak podlaha. Hala tak simu simuramid álního obkladov ého absorp čníramidálního obkladového absorpčníluje voln ém ěř icí prostranstv í vvčetně četně volné měřicí prostranství ho materi álu ččiní iní 30 ÷ 350 dolar ů materiálu dolarů odraz ů od zemn í roviny. odrazů zemní podle velikosti jehlan ů. jehlanů. •• Pln ě pot bezodrazov á hala Ane Plně bezodrazová Velký řebný objem (velk é((Aneroz potřebný (velké roz--choic Room ) je čním mate Room) absorpčním matem ěry) ve srovn áníabsorp s objemem „„poupou-měry) srovnání rihých álem“ oblo ena úúplně, plně, tj. ččijsou oblo riálem obložena oblo-st íněžných komor i volných hých“ stíněných žprostranstv eny vvšechny šechny st ěje ny,ddáno strop i řpodlaha. ženy stěny, í. To áno ppředevším edevším prostranství. Hala tak simuluje volný,čnnijak ne ne--pot řebnou vý škou absorp ích jehla potřebnou výškou absorpčních jehlaomezený prostor. Interi éžradovan pln ě bezodrazov é é ppásInteriér plně bezodrazové nnů ů pro po é kmito čtov áspožadované kmitočtové komory Elliott Labs (UK) mo m ěření v komo ře. měření komoře.

•

Interi ér ččástečně ástečně bezodrazov é Interiér bezodrazové komory komory ve VT ÚPV ve Vy škově VTÚPV Vyškově 163

PPřístroje řístroje pro m ěření ru šení měření rušení M ěřič ru šení (m ěřicí ppřijímač, řijímač, RFI Meter) je koncipov án jako spe Měřič rušení (měřicí koncipován spe-ciciální ální selektivn ící na superheterodynn ím principu. selektivníí mikrovoltmetr pracuj pracující superheterodynním Jeho zzákladní ákladní vlastnosti jsou ur čeny normou ČČSN SN CISPR 16 -1: určeny 16-1: • mo žnost spojit ého ppřelaďování řelaďování v šširokém irokém kmito čtovém rozsahu minim álmožnost spojitého kmitočtovém minimálnně ě 9 kHz aaž ž 1000 MHz ím výhledem k vy šším ppásmům; ásmům; MHz,, s budouc budoucím vyšším • vysok á citlivost a nnízký ízký vlastn um pro mo žnost m ěřit i nnízké ízké úúrovně rovně vysoká vlastníí ššum možnost měřit ru šivých nap ětí; rušivých napětí; • velký dynamický rozsah ((větší větší ne ž 40 dB á ppřebuditelnost řebuditelnost než dB)) a vysok vysoká umo žňující v line árním re žimu m ěřit i vysok é úúrovně rovně ru šivých nap ětí; umožňující lineárním režimu měřit vysoké rušivých napětí; • rrůzné ůzné typy detektor ů pro rrůzné ůzné zp ůsoby vyhodnocen šivých nap ětí detektorů způsoby vyhodnoceníí ru rušivých napětí v souladu s normami EMC; • výstupy, ppříp. říp. obvody pro zvukovou a obrazovou analýzu a monitorov ání monitorování m ěřených sign álů; měřených signálů; • kvalitn ínění cel ého m ěřiče i jeho ddílčích ílčích blok ů pro dosa žení kvalitníí elmag elmag.. st stínění celého měřiče bloků dosažení jeho vysok é elmag ůči vlastn ímu i vn ějšímu ru šení. vysoké elmag.. odolnosti vvůči vlastnímu vnějšímu rušení. 164

Blokov é sch éma modern ího m ěřiče ru šení Blokové schéma moderního měřiče rušení detektory

dB

VSTUP

P

zapisovač

QP

I

dB

A F1

SM

F2

Z

AV G

MO mf výstup

D nf výstup

A SM F22 D G

vf ělič nap ětí ((atenuátor) atenuátor) vf.. ddělič napětí sm ěšovač směšovač mf ásmový filtr mf.. ppásmový AM/FM demodul átor demodulátor kalibra ční gener átor kalibrační generátor

F11 vfvf.. preselektor MO m ístní oscil átor místní oscilátor Z vvícestupňový ícestupňový mf č mf.. zesilova zesilovač I indik átor ((µV-metr) µV-metr) indikátor 165

Ú zkopásmové a šširokopásmové irokopásmové ru šivé sign ály Úzkopásmové rušivé signály jsou vymezeny vvůči ůči ší řce mezifrekven čního propustn ého ppásma ásma šířce mezifrekvenčního propustného m ěřiče ru šení. měřiče rušení.

P á sm o

R o zsa h k m ito čtů

Š ířk a p ro p u stn éh o p á sm a m ěřiče ru šen í

A

9 ÷ 150 kH z

200 H z

B

150 kH z ÷ 30 M H z

9 kH z

C

30 ÷ 300 M H z

120 kH z

D

300 ÷ 1000 M H z

120 kH z

Ší řka ppásma ásma m ěřičů ru šení ppředepsaná ředepsaná normou ČČSN-CISPR SN-CISPR 16 -1 Šířka měřičů rušení 16-1

166

ŠŠpičkový pičkový detektor P (detektor vrcholov é hodnoty, PPeak eak detector vrcholové detector)): výstupn ětí je rovno maxim ální velikosti vstupn ího nap ětí (maxim ální výstupníí nap napětí maximální vstupního napětí (maximální hodnot ě ob álky nap ětí na mezifrekven čním výstupu m ěřiče ru šení). hodnotě obálky napětí mezifrekvenčním měřiče rušení).

Detektory m ěřicích ppřijímačů řijímačů EMI měřicích • ššpičkový pičkový detektor (detektor vrcholov é hodnoty) vrcholové C

S

UP

• kvazi -špičkový detektor kvazi-špičkový ŠŠpičkový pičkový detektor m á velmi kr átkou (nulovou) nab íjecí ččasovou asovou konstantu má krátkou nabíjecí • detektor st ř edn í hodnoty ( pr ů m ě ruj í c í detektor) střední (průměrující a velmi dlouhou (nekone čnou) vyb íjecí konstantu. Detektor reaguje rychle (nekonečnou) vybíjecí • detektor efektivn í hodnoty (RMS na rrůst ůst velikosti ob álky mf álu a udr žuje nadetektor) výstupu jej ální efektivní obálky mf.. sign signálu udržuje jejíí maxim maximální dosa ženou hodnotu. Výstupn ětí ššpičkového pičkového detektoru zzávisí ávisí jen na dosaženou Výstupníí nap napětí velikosti vstupn ího nap ětí a nen ěno opakovac ím kmito čtem ru š ivstupního napětí neníí ovlivn ovlivněno opakovacím kmitočtem rušivých impulz ů. M ěření se ššpičkovým pičkovým detektorem se pou žívá jako rychl é impulzů. Měření používá rychlé po čáteční ppřehledové řehledové m ěření ru šivých sign álů v ppásmu ásmu kmito čtů. počáteční měření rušivých signálů kmitočtů.

167

Kvazi -špičkový detektor QP ((Quasi-Peak Quasi-Peak detector Kvazi-špičkový detector)): výstupn výstupníí nap ětí je úúměrné měrné nap ěťově-časové plo še ob álky vstupn ího sign álu a je napětí napěťově-časové ploše obálky vstupního signálu ur čeno jak velikost í, tak i opakovac ím kmito čtem vstupn ích impulz ů určeno velikostí, opakovacím kmitočtem vstupních impulzů ru šivého nap ětí. rušivého napětí. R1

C

R2

I

UQP

Hodnota kvazi -špičkově detekovan ého nap ětí simuluje vn ímání lidským kvazi-špičkově detekovaného napětí vnímání sluchem akustických efekt ů ppři ři impulzn ím ru šení nap ř. rozhlasov ého ppřijířijíefektů impulzním rušení např. rozhlasového ma če. Velikost výstupn ího nap ětí UQP kvazi-špičkového detektoru je vvždy ždy mače. výstupního napětí QP kvazi-špičkového men ší ne pičková (vrcholov á) hodnota UPP a m ěření s QP detektorem je měření menší nežž ššpičková (vrcholová) „„pomalejší“ pomalejší“ (mus ší dobu) ne ěření se ššpičkovým pičkovým detektorem. (musíí trvat del delší nežž m měření 168

Č asové konstanty kvazi -špičkového detektoru dle Č SN CISPR 16 Časové kvazi-špičkového ČSN Kmitočet

10 ÷ 150 kHz

0,15 ÷ 30 MHz

30 ÷ 1000 MHz

Šířka mf. pásma

200 Hz

9 kHz

120 kHz

45 ms

1 ms

1 ms

500 ms

160 ms

550 ms

160 ms

160 ms

100 ms

Nabíjecí časová konstanta R1C Vybíjecí časová konstanta R2C Časová konstanta mechanismu měřidla

169

Detektor st řední hodnoty AV ((průměrující průměrující detektor, Av erage střední Average detector ětí je rovno aritmetick é st řední hodnot ě ob álky detector)): výstupn výstupníí nap napětí aritmetické střední hodnotě obálky vstupn ího (ru šivého) mezifrekven čního nap ětí umf ( t ). vstupního (rušivého) mezifrekvenčního napětí mf ). R2

R1 C1

C2

UAV

Nap ětí na kondenz átoru C11 sleduje velikost ob álky vstupn ího sign álu. Napětí kondenzátoru obálky vstupního signálu. Toto nap ětí je ddále ále „„vyhlazeno“ vyhlazeno“ filtra čním ččlenem lenem R22C22 a výstupn ětí napětí filtračním výstupníí nap napětí detektoru na kondenz átoru C22 se ust álí na aritmetick é st řední hodnot ě ustálí aritmetické střední hodnotě kondenzátoru ob álky vstupn ího sign álu. Detektor st řední hodnoty se uužívá žívá ppředevším ředevším obálky vstupního signálu. střední km ěření úúzkopásmových zkopásmových ru šivých sign álů a nen říliš vhodný pro měření rušivých signálů neníí ppříliš m ěření impulzn ího šširokopásmového irokopásmového ru šení. měření impulzního rušení. 170

Detektor efektivn oot-Mean-Square efektivníí hodnoty (RMS detektor, RRoot-Mean-Square detector ávm ěřicí technice EMC velký význam. PPřestože řestože norma detector)) nem nemá měřicí Č SN CISPR 16 specifikuje parametry m ěřicího ppřijímače řijímače s ttímto ímto ČSN měřicího detektorem a nněkteré ěkteré m ěřiče ru šení jej skute čně obsahuj í, prakticky měřiče rušení skutečně obsahují, žžádná ádná z norem EMC nevyjad řuje povolen é meze vyza řování v nevyjadřuje povolené vyzařování efektivn ích hodnot ách ru šivých sign álů. RMS detektor vyu žívá efektivních hodnotách rušivých signálů. využívá detek ční prvky s kvadratickou charakteristikou a jeho výstupn ětí je detekční výstupníí nap napětí úúměrné měrné výkonu m ěřeného sign álu. měřeného signálu.

171

Výstupn ůzných druh ů detektor ů na ru šivé sign ály Výstupníí odezvy rrůzných druhů detektorů rušivé signály s impulzn élníkovou ob álkou o rrůzné ůzné opakovac impulzníí obd obdélníkovou obálkou opakovacíí frekvenci UP

u

UQP

UAV

obálka vstupního rušivého signálu

t

• Odezva P detektoru je na opakovac ím kmito čtu nez ávislá a je ur čena vý opakovacím kmitočtu nezávislá určena vý--

hradn ě velikost álky ru šivého sign álu. hradně velikostíí impulzn impulzníí ob obálky rušivého signálu. • Odezva AV detektoru roste line árně s rostouc ů. lineárně rostoucíí opakovac opakovacíí frekvenc frekvencíí impulz impulzů. • Odezva QP detektoru neroste line árně s rostouc ím opakovac ím kmito čtem, lineárně rostoucím opakovacím kmitočtem, ale podle tzv. vváhové áhové funkce QP detektoru, tj. podle „„nastavení“ nastavení“ jeho nab ínabíjec ích a vyb íjecích ččasových asových konstant v souladu s ppříslušnou říslušnou normou. jecích vybíjecích 172

Civiln ředepisují meze vyza řování, ppříp. říp. ru šení v kvazi Civilníí normy EMC ppředepisují vyzařování, rušení kvazi-ššpičkových pičkových nebo st ředních hodnot ách ru šivých sign álů. M ěření se ššpičpičstředních hodnotách rušivých signálů. Měření kovým detektorem pou žívají zejm éna vojensk é normy EMC , kter é se sna ží používají zejména vojenské které snaží zachytit absolutn ě nejvy šší hodnoty vyza řovaných ru šivých sign álů. absolutně nejvyšší vyzařovaných rušivých signálů. Vzhledem k tomu, žže e UPP > UQP > UAV a žže e odezva ššpičkového pičkového detektoru je QP AV vvždy ždy ččasově asově nejrychlej ší, doporu čuje se i ppři ři m ěření podle civiln ích norem nejrychlejší, doporučuje měření civilních EMC prov ést prvn ěření s detektorem vrcholov é hodnoty -li provést prvníí m měření vrcholové hodnoty.. Jsou Jsou-li zm ěřené hodnoty UPP men ší ne ž povolen é meze vyza řování (udan é v kvazi změřené menší než povolené vyzařování (udané kvazi-ššpičkových pičkových ččii st ředních hodnot ách), nen ěření s dal šími typy středních hodnotách), neníí nutno m měření dalšími detektor ů jijiž ž prov ádět. Nam ěřené hodnoty UQP , příp. U AV by ttěmto ěmto mez ím detektorů provádět. Naměřené mezím QP příp. AV toti ž rovn ěž ur čitě vyhov ěly. totiž rovněž určitě vyhověly. PPřesáhnou-li řesáhnou-li na nněkterých ěkterých kmito čtech nam ěřené hodnoty UPP povolen é kvazi povolené kvazi-kmitočtech naměřené ššpičkové pičkové ččii st řední meze vyza řování, je nutno pou žít kvazi -špičkový detek střední vyzařování, použít kvazi-špičkový detek-tor, ppříp. říp. detektor st řední hodnoty k posouzen í, zda hodnoty UQP , příp. U AV střední posouzení, QP příp. AV ru šivého sign álu vyhov ěmto mez ím. Tato m ěření jsou vvšak šak ččasově asově nnáárušivého signálu vyhovíí ttěmto mezím. měření ro čná a jejich proveden ůže trvat aaž ž nněkolik ěkolik des ítek minut. ročná provedeníí m může desítek 173

Celkov á elektromagnetick á odolnost Celková elektromagnetická

intern í EM interní EModolnost odolnost

extern í EM externí EModolnost odolnost

odolnost syst ému vvůči ůči ru šivým systému rušivým zdroj ům nach ázejícím se uvnit zdrojům nacházejícím uvnitřř vlastn ího syst ému vlastního systému

odolnost syst ému vvůči ůči vn ějším systému vnějším zdroj ům elektromagnetick ého zdrojům elektromagnetického ru šení rušení

• Rozlehl é (distribuovan é) syst émy – jednotliv é ččásti ásti syst ému jsou od Rozlehlé (distribuované) systémy jednotlivé systému

sebe navz ájem geograficky vzd álené. navzájem vzdálené. • Lok ální (m ístní) syst émy – jednotliv é ččásti ásti syst ému jsou dislokov ány Lokální (místní) systémy jednotlivé systému dislokovány v rrámci ámci jednoho m ístního are álu, budovy ččii m ístnosti. místního areálu, místnosti. • Syst émy ppřístrojového řístrojového typu – individu ální kompaktn Systémy individuální kompaktníí celky. 174

Extern á odolnost (imunita): Externíí elektromagnetick elektromagnetická • •

velk é mno žství potenci álně mo žných zdroj ů ru šení, velké množství potenciálně možných zdrojů rušení, uva žují se jen nejpravd ěpodobnější a potenci álně nejnebezpe čuvažují nejpravděpodobnější potenciálně nejnebezpečnnější ější zdroje ru šení, rušení, • mez extern ždý vybraný typ ru šení externíí odolnosti se stanovuje pro ka každý rušení zvl ášť. zvlášť.

Intern á odolnost ppřístroje řístroje zzávisí ávisí na: Interníí elektromagnetick elektromagnetická • • • • •

obvodov ém řřešení ešení a rozlo žení elektronických prvk ů; obvodovém rozložení prvků; nnávrhu ávrhu desek plo šných spoj ů, uspo řádání spoj ů a kabel áži; plošných spojů, uspořádání spojů kabeláži; typu nap ájení, rozlo žení nap ájecích a sign álových blok ů ppřístroje; řístroje; napájení, rozložení napájecích signálových bloků nnávrhu ávrhu a proveden řního st ínění a zemn ění; provedeníí vnit vnitřního stínění zemnění; volb ě a konstrukci stykových prvk ů k vn ějším syst émům. volbě prvků vnějším systémům. 175

Celkov á elektromagnetick á odolnost Celková elektromagnetická

extern externíí  intern interníí • Intern á odolnost syst ému je zzávislá ávislá na Interníí elektromagnetick elektromagnetická systému intern ílčích subsyst émů. interníí odolnosti jeho ddílčích subsystémů. • Výsledn á intern á odolnost syst ému je ur čeVýsledná interníí elektromagnetick elektromagnetická systému určena elektromagnetickou odolnost nejslabšího ččlánku“, lánku“, tj. odolnostíí jeho „„nejslabšího subsyst ému s nejni žší vlastn í. subsystému nejnižší vlastníí elektromagnetickou odolnost odolností. • Výsledn á extern á odolnost syst ému m ůže Výsledná externíí elektromagnetick elektromagnetická systému může zzáviset áviset na jeho intern é odolnosti, nebo interníí elektromagnetick elektromagnetické neboťť zde m ůže doch ázet k negativn ímu skl ádání rrůzných ůzných ru šivých vliv ů, může docházet negativnímu skládání rušivých vlivů, a ttím ím ke sni žování celkov é odolnosti syst ému. snižování celkové systému. 176

Krit éria elektromagnetick é odolnosti Kritéria elektromagnetické jako žto definovan é meze naru šení funkc ého jakožto definované narušení funkcíí technick technického za řízení ččii syst ému. zařízení systému. • Kvantitativn žení ur čité hodnoty Kvantitativníí mez odolnosti – dosa dosažení určité (ur čitých hodnot) vybran ém ěřené veli činy (veli čin). (určitých vybrané měřené veličiny (veličin).

• Kvalitativn ční) krit érium EM odolnosti – posou Kvalitativníí (funk (funkční) kritérium posou-zen ěny provozn ího stavu ččii ovlivn ění funk čnosti za řízení. zeníí zm změny provozního ovlivnění funkčnosti zařízení.

177

TTři ři zzákladní ákladní funk ční krit éria: funkční kritéria: • Funk ční krit érium A – nen ádné zhor šení ččininFunkční kritérium neníí dovoleno žžádné zhoršení nosti za řízení ččii ztr áta jeho funkce bběhem ěhem zkou šky ani po zařízení ztráta zkoušky ukon čení zkou šky. ukončení zkoušky.

• Funk ční krit érium B – je dovoleno zhor šení ččinnosti innosti za říFunkční kritérium zhoršení zaří-

zen ěhem zkou šky, ne vvšak šak zm ěna provozn ího stavu za řízeníí bběhem zkoušky, změna provozního zařízen ěna dat v pam ěti. Po skon čení zkou šky nen zeníí ani zm změna paměti. skončení zkoušky neníí do do-voleno žžádné ádné zhor šení ččinnosti innosti za řízení ččii ztr áta jeho funkce. zhoršení zařízení ztráta

• Funk ční krit érium C – je dovolena do časná ztr áta funkce Funkční kritérium dočasná ztráta

za řízení, pokud se po skon čení zkou šky odolnosti obnov zařízení, skončení zkoušky obnovíí sama nebo m ůže být obnovena řřídicím ídicím syst émem ččii zzásahem ásahem může systémem oper átora dle nnávodu ávodu k pou žití za řízení. operátora použití zařízení. 178

Metodika zkou šek elektromagnetick é odolnosti zkoušek elektromagnetické • Stanoven šivých elektromagnetických vliv ů, kter é mohou vy Stanoveníí ru rušivých vlivů, které vy-ššetřované etřované za řízení v daných pracovn ích podm ínkách ovliv ňovat. zařízení pracovních podmínkách ovlivňovat. • Ur čení mo žných bran vstupu ru šivých sign álů do za řízení. Určení možných rušivých signálů zařízení. • Stanoven žadované odolnosti zkou šeného za řízení. Stanoveníí kategorie po požadované zkoušeného zařízení. • Definice ppřípustných řípustných ru šivých úúčinků činků pro zkou šené za řízení. rušivých zkoušené zařízení.

Simulace ru šivých sign álů, vazba do zkou šenému objektu. rušivých signálů, zkoušenému Proveden ích zkou šek a test ů dle specifikace. Provedeníí vlastn vlastních zkoušek testů D ílčí vyhodnocen ždé zkou šce. Dílčí vyhodnoceníí po ka každé zkoušce. Vypracov ání dokumentace o provedených zkou škách. Vypracování zkouškách. 179

ZZákladní ákladní druhy ru šivých elmag ů rušivých elmag.. vliv vlivů jsou odvozeny ze skute čných elektromagnetických jev ů skutečných jevů v prost ředí, v nněmž ěmž je dan é za řízení provozov áno prostředí, dané zařízení provozováno • • • • •

nnízkofrekvenční ízkofrekvenční ru šení v nap ájecí rozvodn é ssíti íti nnízkého ízkého nap ětí, rušení napájecí rozvodné napětí, ppřechodné řechodné (transientn í) jevy a vysokofrekven ční ru šení, (transientní) vysokofrekvenční rušení, elektrostatick é výboje ((nízkoenergetické nízkoenergetické a vysokoenergetick é), elektrostatické vysokoenergetické), magnetick á ru šení, magnetická rušení, ru šení vyza řovaným elektromagnetickým polem. rušení vyzařovaným

180

Vstupy ru šivých sign álů do zkou šeného za řízení rušivých signálů zkoušeného zařízení svorky svorky střídavé střídavé sítě sítě svorky svorky stejnosměrné stejnosměrné sítě sítě

kryt kryt přístroje přístroje II II

___ ___

ZKOUŠENÉ ZAŘÍZENÍ

II II zemnicí zemnicí svorky svorky

___ ___

signálové signálové svorky svorky řídicí řídicí svorky svorky

• zkou šky jsou ppředepsány ředepsány pro ka ždý zji štěný vstup za řízení; zkoušky každý zjištěný zařízení; • zkou šky se prov ádějí na ttěch ěch vstupech, kter é jsou bběhem ěhem nor zkoušky provádějí které nor-m ální ččinnosti innosti za řízení ppřístupné; řístupné; mální zařízení • zkou šky na jednotlivých vstupech se prov ádějí v libovoln ém po zkoušky provádějí libovolném po-řřadí adí a vvždy ždy jako samostatn é. samostatné. 181

Kategorie po žadované odolnosti požadované jsou mezin árodně standardizov ány normami řřady ady IEC 1000 -4, ppříp. říp. mezinárodně standardizovány 1000-4, Č SN EN 61000 -4 pro typick á elektrotechnick á prost ředí: ČSN 61000-4 typická elektrotechnická prostředí:

•Ú roveň odolnosti 1: bběžné ěžné prost ředí s nnízkou ízkou úúrovní rovní ru šení, Úroveň prostředí rušení, ppříp. říp. dob ře chr áněné prost ředí, v nněmž ěmž lze uužívat žívat citliv é ppřístroje; řístroje; dobře chráněné prostředí, citlivé

•Ú roveň odolnosti 2: prost ředí s m írnou úúrovní rovní ru šení, ppříp. říp. Úroveň prostředí mírnou rušení, ččástečně ástečně chr áněné prost ředí (dom ácnosti, obchody, kancel áře); chráněné prostředí (domácnosti, kanceláře);

•Ú roveň odolnosti 3: nnáročné áročné prost ředí s vysokou úúrovní rovní Úroveň prostředí ru šení, tj. typick é pr ůmyslové prost ředí; rušení, typické průmyslové prostředí;

•Ú roveň odolnosti 4: speci ální prost ředí s velmi vysokou Úroveň speciální prostředí

úúrovní rovní ru šení, ppříp. říp. nechr áněné pr ůmyslové prost ředí (t(těžký ěžký rušení, nechráněné průmyslové prostředí pr ůmysl, elektr árny, rozvody). průmysl, elektrárny, 182

Zku šební sign ály pro zkou šky Zkušební signály zkoušky elektromagnetick é odolnosti elektromagnetické Ú zkopásmový periodický Úzkopásmový zku šební sign ál zkušební signál

x = X 0 ⋅ sin ω 0 t 2π ω0 = T

183

ŠŠirokopásmový irokopásmový periodický zku šební sign ál zkušební signál

∞ X 0τ x= + ∑ c(n, ω 0 ) ⋅ cos (nω 0 t ) T n =1

ω0 =

2π T

184

Ú zkopásmový neperiodický Úzkopásmový zku šební sign ál zkušební signál

x = X 0 ⋅ e − δ t ⋅ cos ω 0 t 2π ω0 = T

185

ŠŠirokopásmový irokopásmový neperiodický zku šební sign ál zkušební signál

(

x = k ⋅ e − a t − e − bt

)

k = f1 ( X 0 , Tr , τ ) a = f 2 (Tr , τ ) b = f 3 (Tr , τ )

186

PPřehled řehled zkou šek elektromagnetick é odolnosti zkoušek elektromagnetické

Zkušební signál podle normy

Principiální zapojení

1 Harmonické a meziharmonické síťového napětí energetické sítě ČSN EN 61000-4-7

u1

f1

un

CV

f 2 . . . fn

~~

u

Časový průběh zkušebního signálu

Parametry zkušebního signálu

f1 = 1/T1 = 50 Hz kmitočet sítě fn = 1/Tn kmitočet n-té harmonické složky n = 2, 3, 4, …, 40

187



2 Krátkodobé poklesy, krátká přerušení síťového napětí

⊳

⊳

∆U

⊳

UN


Pokles napětí ∆U = 30 %, 60 %.UN ∆U = 100 %.UN

ŘÍZENÍ

t1


U

ČSN EN 61000-4-11

Doba trvání (počet period) 0,5, 1, 5, 10, 25, 50

3 Rázový impulz napětí / proudu 100 / 1300 µs IEC 1000-4

UN

u

F

Tr = 100 µs τ = 1300 µs ∆U = 1,3.Um

∆U

=

R

C

188



4 Vysokoenergetický rázový impulz napětí 1,2 / 50 µs a proudu 8 / 20 µs ČSN EN 61000-4-5

=

R0

S

C0

R1

R2 C1


L


Um = 0,25 …. 4 kV Tr = 1,2 µs τ = 50 µs

u Zi

Zi = 2 Ω při nesymetrickém výstupu

provoz naprázdno

Im = 10 …. 80 A (nesymetrický výstup) Im = 0,25 …. 2 kA (symetrický výstup)

Z i = 50 Ω při symetrickém výstupu provoz nakrátko

Tr = 8 µs τ = 20 µs

189



5 Skupiny rychlých přechodných jevů (tzv. rychlé transienty – burst)

=

R0

S

C0

R1

R 2 C1

u Zi

Z i = 200 Ω

ČSN EN 61000-4-4

Tlumené oscilační vlny 0,1 / 1 MHz ČSN EN 61000-4-12

R0

=

C0

L

R1 R2


Um = 0,25 …. 4 kV Tr = 5 ns τ = 50 ns f = 1/T = 2,5 kHz, příp. 5 kHz tB = 15 ms TB = 300 ms

6 S


u Zi

Um = 0,25 …. 4 kV f = 1/T = 0,1/1 MHz Tr = 75 ns U = 0,5.Um po 3 až 6 periodách fo = 1/To = 40/400 Hz

190



7 S

R0

R

Elektrostatické výboje

= U

ČSN EN 61000-4-2

Výboj vzduchovou mezerou

S

= U

i

C0

R0 C0

R

ZO

K

i

Kontaktní výboj

ZO



U = 2 …. 15 kV Im = 5 …. 70 A Tr = 5 ns τ = 30 ns

U = 2 - 4 - 6 - 8 kV Im = 7,5 - 15 - 22,5 30 A Tr = 0,7 …. 1 ns

191


8 Magnetická pole



Ustálený provoz Hm = 1 …. 100 A/m TD = doba zkoušky

nf. síťového kmitočtu i A

UN

⊳

B

S

R0

Krátkodobý provoz Hm = …. 1000 A/m TD = 1 …. 3 s

H

ČSN EN 61000-4-8 ČSN EN 61000-4-9 ČSN EN 61000-4-10 pulzní

R2

Hm = …. 1000 A/m

L A

=

R1

C0

C1


i

Tr = 6,4 µs τ = 16 µs

B

tlumené kmity R0

S

i

=

C1

C2

L ⊳

A B

Hm = …. 100 A/m H = 0,5.Hm po 3 až 6 periodách f = 1/T = 0,1/1 MHz fo = 1/To = 40/400 Hz 192



9 Vysokofrekvenční elektromagnetická pole ČSN EN 61000-4-3



E = 1 …. 30 V/m G

~ ~

~~ E

~~

ZO

f = 1/T = = 80 MHz .... 1 GHz 80 % AM 1 kHz

193

Vazebn ělovací obvod – obvod CDN Vazebníí a odd oddělovací ((Coupling-Decoupling Coupling-Decoupling N etwork) Network) pln ři zkou škách elektromagnetick é odolnosti dv ě zzákladní ákladní funkce: plníí ppři zkouškách elektromagnetické dvě

• Funkce vazebn žňuje ppřenos řenos zku šebního (ru šivého) sig vazebníí umo umožňuje zkušebního (rušivého) sig--

nnálu álu z gener átoru do „„vstupů“ vstupů“ zkou šeného za řízení v po žadovagenerátoru zkoušeného zařízení požadovanném ém kmito čtovém ppásmu ásmu a sou časně blokovat zp ětný vliv ssíťovéíťovékmitočtovém současně zpětný ho nebo sign álního nap ětí za řízení na gener átor. signálního napětí zařízení generátor.

• Funkce odd ělovací zabra ňuje ší ření zku šebního sign álu do oddělovací zabraňuje šíření zkušebního signálu

vn ější nap ájecí, sign álové ččii datov é ssítě ítě ppřipojené řipojené ke zkou ševnější napájecí, signálové datové zkoušennému ému za řízení. Tak je zaji štěno, žže e ppůsobení ůsobení zku šebního sign álu zařízení. zajištěno, zkušebního signálu se omez é za řízení a jin á za řízení ppřipojená řipojená k omezíí jen na testovan testované zařízení jiná zařízení ttéže éže ssíti íti budou chr áněna. Sou časně tak bude vylou čen i vliv chráněna. Současně vyloučen impedance vn ější ssítě ítě na tvar ččii velikost zku šebního sign álu. vnější zkušebního signálu. 194

Kapacitn ělovací obvod Kapacitníí vazebn vazebníí a odd oddělovací se vstupy pro symetrick é, nesymetrick é a asymetrick é nav ázání symetrické, nesymetrické asymetrické navázání ru šivého zku šebního sign álu do nap ájecího veden rušivého zkušebního signálu napájecího vedeníí L1

síť

L2

CDN

L L2

C N

ZO

L1 C

C

CK CK

PE

CK CK

CK

symetricky

ZG

CK CK

nesymetricky

CK

CK

asymetricky

CCK ≈≈33 33nF nF K

ZG – zku šební gener átor; ZO – zkou šený objekt, zkušební generátor; zkoušený CDN – vazebn ělovací obvod vazebníí a odd oddělovací 195

Induktivn ělovací obvody Induktivníí vazebn vazebníí a odd oddělovací pro nav ázání protif ázového a souf ázového navázání protifázového soufázového ru šivého zku šebního sign álu do nap ájecího veden rušivého zkušebního signálu napájecího vedeníí CCK ≈≈47 F 47µµF K

ZG

1:1

1:1

L

ZG

L CK

síť N

CK

CDN

ZO

síť

ZO CK

N

CDN PE

PE

ZG – zku šební gener átor; ZO – zkou šený objekt, zkušební generátor; zkoušený CDN – vazebn ělovací obvod vazebníí a odd oddělovací 196

Uspo řádání zku šebního pracovi ště EMS Uspořádání zkušebního pracoviště

• Zkou Zku šebn šeníé gener za řízen átor í ZO ZGa je pou s žvazebn ité m ěříicmí-podd řístroje ělovac jsou ím um obvodem ístěny 10 CDN cm spo nadZkoušené Zkušební generátor zařízení použité vazebním-oddělovacím měřicí přístroje umístěny spojen kovovou kabelem deskou krat ší((Cu, Cu m ,ne Al ž) 1s m, minim ssíťový íťový ální ppřívod plochou řívod od1 zkou m22 na šenddřevěném éřho evěobjektu ném stole. ZO kratším než Al) minimální zkoušeného kKovov CDNá nesm deska býtppřitom řdel itom ší spojena ne ž 1 m. s referen PPři ři vvětších ětčšínch í zem ddélkách éílkcel áchého mus syst í být ému.ppřívodní řívodní Kovová nesmíí je delší než referenční zemí celého musí systému. meandrovit ě slo ddélka élka meandru nesm í ppřesáhnout řes áhnout 0,4 m.stěn meandrovitě složeny nesmí • kabely Vzd álenost zkou šen éhoženy za řaízen í ZO od vvšech šech ostatn ích vodivých Vzdálenost zkoušeného zařízení ostatních stěn • P mus řípadn í býtévvětší kontroln ětší ne ží 0,5 za řm. ízení KZ sleduje zvolen é funk ční parametry zkou musí než Případné kontrolní zařízení zvolené funkční zkou-ššeného eného objektu ZO v pr ůběhu a po ukon čení zkou šky. průběhu ukončení zkoušky. 197

Kapacitn ština (kapacitn š tě ) Kapacitníí kle kleština (kapacitníí vazebn vazebníí kle kleště) pro vazbu ru šivého zku šebního sign álu do zkou šeného za řízení rušivého zkušebního signálu zkoušeného zařízení bez galvanick ého spojen ů galvanického spojeníí se svorkami jeho vstup vstupů

1m

10 cm vysokonapěťový konektor

zemnicí deska izolační podpěry

198

PO

ZO kapacitní kapacitní kleš kleština

Kle ština je um ístěna na zemn é rovin ě o plo še alespo ň 1 m22. Kleština umístěna zemníí kovov kovové rovině ploše alespoň D élka vazebn ího kabelu l 11 mezi kle štěmi a zkou šeným objektem ZO Délka vazebního kleštěmi zkoušeným mus ší ne élka l 22 kabelu mezi kle štěmi a dal ším musíí být krat kratší nežž 1m, ddélka kleštěmi dalším ppřipojeným, řipojeným, av šak nezkou šeným za řízením PO mus ětší ne avšak nezkoušeným zařízením musíí být vvětší nežž 5 ..l 11 . TTím ím se zajist í, žže e zku šební sign ál bude ppůsobit ůsobit jen na zkou šený objekt zajistí, zkušební signál zkoušený ZO a ne na nezkou šené za řízení PO. Je -li vvšak šak i za řízení PO ppředřednezkoušené zařízení Je-li zařízení m ětem zkou šky odolnosti, mus mětem zkoušky musíí být l 11 = l 22 ≤ 1 m. 199

• Zkou ška kr átkodobými poklesy nap ájecího nap ětí ((ČSN ČSN Zkouška krátkodobými napájecího napětí EN 61000 -4-11) – skokov é poklesy nap ětí na hodnotu 40 % a 61000-4-11) skokové napětí 70 % nomin ální velikosti s dobou trv ání 0,5 - 1 - 5 - 10 - 25 - 50 nominální trvání period ssíťového íťového nap ětí 50 Hz. napětí

• Zkou ška kr átkým ppřerušením řerušením nap ájecího nap ětí ((ČSN ČSN EN Zkouška krátkým napájecího napětí 61000 -4-11) – skokov é sn ížení nap ětí o 100 % nomin ální velikosti 61000-4-11) skokové snížení napětí nominální po dobu 0,5 - 1 - 5 - 10 - 25 - 50 period ssíťového íťového nap ětí 50 Hz. napětí

200

• Zkou ška rrázovým ázovým impulzem nap ětí / proudu 100 / 1300 µµs s Zkouška napětí (IEC 1000 -4) ov ěřuje odolnost ppřístroje řístroje vvůči ůči ppřechodovým řechodovým jev ům 1000-4) ověřuje jevům vznikaj ícím v nap ájecí ssíti íti okam žitým ppřerušením řerušením proudu, nap ř. ppři ři vznikajícím napájecí okamžitým např. ppřepálení řepálení výkonových pojistek. Zkou ška se provede ttřikrát řikrát za se Zkouška se-bou asový interval mezi jednotlivými zkou škami mus bou,, ččasový zkouškami musíí být dosta dosta-te čný pro obnovu funkce proudových ochran zkou šeného za řízení; tečný zkoušeného zařízení; obvykl á doba je cca 1 minuta. obvyklá

201

Zkou šky odolnosti vvůči ůči vysokoenergetickým Zkoušky šširokopásmovým irokopásmovým impulz ům impulzům

Zku šební sign ál rrázové ázové vlny nap ětí napr ázdno Zkušební signál napětí naprázdno a rrázové ázové vlny proudu nakr átko nakrátko dle ČČSN SN EN 61000 -4-5 61000-4-5 202

Gener átory kombinovan é vlny (hybridn átory) Generátory kombinované (hybridníí gener generátory) CWG ((Combination Combination W ave G enerator) Wave Generator) vytv áří oba druhy zku šebních sign álů: nap ěťový rrázový ázový impulz 1,2/50 µµs s ve vytváří zkušebních signálů: napěťový stavu napr ázdno a proudový rrázový ázový impulz 8/20 µµs s ve stavu nakr átko. naprázdno nakrátko. RC

=

U

S

CS

R m1

Lr

RS

R m2

Nap Proudový ěťový pr ůběh Napěťový Proudový průběh LLr r 2 , 2 T = ⋅ T ≈ 2 , 2 ⋅ ppři ři výstupu napr nakr á zdno: tko: výstupu naprázdno: nakrátko: r r Rm1 R +m1 Rm2 doba árůstu impulzu doba nnárůstu impulzu

i(t) u ( t ) 0,5 0,25 kA ÷÷÷4÷42kV 0,25 2kV kA 0,5

R ⋅ (RRSm1⋅ R+m1 Rm2 ) RS +RSRm1 + R+m1 Rm2

τ =τ C≈S ⋅CSS ⋅

doba ání impulzu doba trv trvání impulzu 203

Zkou šky odolnosti vvůči ůči nnízkoenergetickým ízkoenergetickým Zkoušky šširokopásmovým irokopásmovým impulz ům impulzům Normou Č SN EN 61000 -4-4 byl zvolen jeden typ zku šebního ČSN 61000-4-4 zkušebního ru šivého sign álu, který se prok ázal jako nejnebezpe čnější rušivého signálu, prokázal nejnebezpečnější UUmax ==0,5 ÷ 4 kV max 0,5 ÷ 4 kV

rychl é elektrick é ppřechodné řechodné jevy (tzv. rychl é transienty EFT – rychlé elektrické rychlé EElectrical lectrical FFast ast TTransients) ransients) seskupen é do ppřesně řesně definovaných seskupené skupin impulz ů (tzv. burst ). impulzů burst).

204

Gener átor skupin impulz ů Generátor impulzů (gener átor EFT (generátor EFT// B) skupiny impulzů

jednotlivé impulzy

LS

RC S1

=

U

50 Ω

10 nF

S2 CS

RS

u EFT / B

N áběžná hrana ka ždého impulzu je ddána ána ppředevším ředevším ččasovou asovou Náběžná každého konstantou LSS//R RSS , zat ímco sestupn á strana impulzu je ur čena zatímco sestupná určena vyb íjením kapacitoru s ččasovou asovou konstantou CSSRSS . vybíjením 205

Uspo řádání zku šebního pracovi ště Uspořádání zkušebního pracoviště ppři ři zkou škách odolnosti vvůči ůči rychlým ppřechodným řechodným jev ům zkouškách jevům

ZO

generá generátor EFT/ EFT/ B

•• •

Vazebn í-éoddza ěřlovac aégener áítorplo EFT B mus instalov ány Vazební-oddělovací generátor EFT/B musíéí být instalovány Zkou šáenln ízen íínobvod je na CDN kovov zemn še /spojen svyhodnocuje ochranným Zkoušené zařízení kovové zemní ploše spojené Minim í doba trv á í vlastn í zkou š ky je 1 minuta, po n í ž se Minimální trvání vlastní zkoušky níž puzemn římo na referen ční nní zemn í rovin ěizola , ppřičemž řiččnem ž uzem ňovac í spojky í -být přímo referenční zemní rovině, uzemňovací musí ě n í m a je od í izolov á no í podlo ž kou silnou 0,1 m.mus Jde li o uzemněním izolováno izolační podložkou Jde-li zm ě na funk č nosti zkou š en é ho za ř í zen í . změna funkčnosti zkoušeného zařízení. co nejkrat s íminim í induk nejkratší minimální indukčností. stoln í za říšízen , mus um íčstnost ěnoí.na ddřevěném řevěném stole 0,8 m nad zemn stolní zařízení, musíáí lnbýt umístěno zemníí kovovou lní plochou 1zkoušeným m22šaeným mus ppřesahovat řesahovat šené minimální musííobjektem zkoušené • Nejmen šírovinou ppřípustná řípustnsáminim vzd áálenost mezi zkou ZOzkou a jinými Nejmenší vzdálenost za řízení nappředměty šech ách alespo ň íobýt 0,1vvětší m. zařízení všech stranách alespoň kovovými řvedm ětystran ččii plochami mus ětší ne musí nežž 0,5 m. 206

Zkou šky odolnosti vvůči ůči tlumeným oscila čním vln ám Zkoušky oscilačním vlnám Podle Č SN EN 61000 -4-12 je zku šební nap ětí tvo řeno exponenci álně ČSN 61000-4-12 zkušební napětí tvořeno exponenciálně tlumenými kmity o kmito čtu mezi 3 kHz a 10 MHz ; preferovanými kmitočtu hodnotami jsou 0,1 MHz a 1 MHz. Tyto kmity jsou ppři ři zkou šce pou žity zkoušce použity s opakovac ím kmito čtem 40 Hz, ppříp. říp. 400 Hz. opakovacím kmitočtem UUmax ==0,25 ÷ 2 kV max 0,25 ÷ 2 kV

207

Zkou šky odolnosti vvůči ůči elektrostatickým výboj ům Zkoušky výbojům Simulace elektrostatických výboj ů podle Č SN-EN 61000 -4-2 se prov ádí výbojů ČSN-EN 61000-4-2 provádí pomoc šebního za řízení (tzv. simul átoru ESD), jeho á ččást ást pomocíí zku zkušebního zařízení simulátoru jehožž koncov koncová m á obvykle vn ější podobu „„pistole“ pistole“ s vým ěnným vyb íjecím hrotem. má vnější výměnným vybíjecím S

= U

R0

R

C0

C00 = 150 pF U = 2 ÷ 15 kV R00 = 50 ÷ 100 M Ω MΩ R = 330 Ω 208

Zkou ška ppřímým římým vybit ím vzduchovým výbojem Zkouška vybitím se uskute čňuje ppřiblížením řiblížením hrotu vyb íjecí „„pistole“ pistole“ P (p ři sepnut ém uskutečňuje vybíjecí (při sepnutém sp ínači SS)) ke zkou šenému objektu ZO átor C00 spínači zkoušenému ZO,, aažž se nabitý kondenz kondenzátor vybije ppřeskokem řeskokem jiskry do dan ého objektu. daného Výboj ve vzduchov é meze ře vzduchové mezeře je zna čně zzávislý ávislý na rychlosti značně ppřibližování řibližování hrotu pistole, na vlhkosti, teplot ě a tlaku vzdu teplotě vzdu-chu a na konstrukci zkou šezkoušenného ého za řízení zařízení

nnízká ízkáNZ reprodukovatelnost – nap ájecí zdroj vysok éhoTeoretický nap ětí, OFpr – ůodd í filtr, napájecí vysokého napětí, oddělovací běhělovac vyb íjec ího proudu průběh vybíjecího výsledk ůátoru zkou šek ZO – zkou výsledků zkoušek P – pistole simul ESD, šený objekt,vzduchovou KZ – kontroln í za řízení simulátoru zkoušený kontrolní zařízení ppři ři výboji mezerou 209

Zkou ška ppřímým římým vybit ím kontaktn ím výbojem Zkouška vybitím kontaktním se uskute čňuje pevným ppřiložením řiložením hrotu simul átoru ESD na zkou šený uskutečňuje simulátoru zkoušený objekt a vysok é nap ětí nabit ého kondenz átoru C00 se ppřipojí řipojí (tj. výboj se vysoké napětí nabitého kondenzátoru „„odpálí“) odpálí“) sepnut ím kontaktu K v simul átoru. sepnutím simulátoru. Parametry ého impulzu Parametry proudov proudového impulzu ESD ESD Výstupní napětí [kV]

Imax [A]

I30 [A]

I60 [A]

2 4 6 8

7,5 15 22,5 30

4 8 12 16

2 4 6 8

výstupn proudu NZ – nap ájecí zdroj vysok ého nap ětí,Impulz OF – odd ělovacího í filtr, výstupního napájecí vysokého napětí, oddělovací átoru ESD ři kontaktn ířm výboji P – pistole simul átoru ESD, ZO – zkou šsimul ený objekt, KZ –ppři kontroln í za ízen í simulátoru kontaktním simulátoru zkoušený kontrolní zařízení 210

Zku šební hroty simul átoru ESD Zkušební simulátoru pro vzduchový výboj ESD

pro kontaktní výboj ESD

211

Zku šební výboje statick é elekt řiny se prov ádějí do ttěch ěch m íst a Zkušební statické elektřiny provádějí míst povrch ů zkou šeného za řízení, kter á jsou ppřístupná řístupná obsluze ppři ři povrchů zkoušeného zařízení, která uužívání žívání za řízení. Jde nap ř. o zařízení. např. • vvšechna šechna m ísta na ovl ádacím panelu ččii kl ávesnici, ppříp. říp. jin á m ísta místa ovládacím klávesnici, jiná místa

styku ččlověka lověka se za řízením (vyp ínače, knofl íky, tla čítka, ovl ádací zařízením (vypínače, knoflíky, tlačítka, ovládací elementy), kter á jsou ppřístupná řístupná oper átorovi za řízení; která operátorovi zařízení; • vvšechny šechny kovov é ččásti ásti sk říně za řízení elektricky izolovan é od zem ě; kovové skříně zařízení izolované země; • vvšechny šechny indika ční a jin é z vn ějšku ppřístupné řístupné elementy (ukazatele, indikační jiné vnějšku sv ětelné diody, m řížky, kryty konektor ů apod.). světelné mřížky, konektorů Do ka ždého m ísta se provede nejm éně každého místa nejméně deset jednotlivých výboj ů, a to v polarit ě, výbojů, polaritě, na kterou je za řízení citliv ější. Interval mezi zařízení citlivější. po sob ě jdouc ími výboji je minim álně 1 s . sobě jdoucími minimálně Zku šební nap ětí výboje se zvy šuje od Zkušební napětí zvyšuje nejmen ší ppředepsané ředepsané hodnoty, aaž ž po úúroronejmenší ve ň specifikovanou výrobcem zkou šeného veň zkoušeného za řízení pro po žadovaný stupe ň odolnosti. zařízení požadovaný stupeň 212

Zkou ška nep římým výbojem Zkouška nepřímým se uskute čňuje vybit ím simul átoru ESD kontaktn ím výbojem do kovov é uskutečňuje vybitím simulátoru kontaktním kovové vazebn ízkosti zkou šeného za řízení, ppřičemž řičemž vazebn vazebníí desky v bl blízkosti zkoušeného zařízení, vazebníí deska m ůže být situov ána svisle ččii vodorovn ě. může situována vodorovně.

NZ – nap ájecí zdroj vysok ého nap ě tí, napájecí vysokého napětí, OF – odd ělovací filtr, oddělovací P – pistole simul átoru ESD, ZO – zkou šený objekt, KZ – kontroln řízení simulátoru zkoušený kontrolníí za zařízení 213

Laboratorn šební pracovi ště pro zkou šky odolnosti Laboratorníí zku zkušební pracoviště zkoušky vvůči ůči elektrostatickým výboj ům ESD výbojům

214

Zkou šky odolnosti vvůči ůči magnetickým pol ím Zkoušky polím se prov ádějí dle ččeských eských norem provádějí Č SN EN 61000 -4-8 pro magnetick á pole ssíťového íťového kmito čtu, ČSN 61000-4-8 magnetická kmitočtu, Č SN EN 61000 -4-9 pro pulzn á pole a ČSN 61000-4-9 pulzníí magnetick magnetická Č SN EN 61000 -4-10 pro tlumen á vysokofrekven ční magnetick á pole. ČSN 61000-4-10 tlumená vysokofrekvenční magnetická Výstupn ího gener átoru je veden do speci ální induk ční Výstupníí proud budic budicího generátoru speciální indukční ccívky ívky ve tvaru rrámové ámové ant ény, kterou je vytv ářeno zku šební antény vytvářeno zkušební magnetick é pole ppříslušného říslušného ččasového asového pr ůběhu a prostorov ého magnetické průběhu prostorového rozlo žení. ZZákladním ákladním po žadavkem je ppřitom řitom dostate čná prostorov á rozložení. požadavkem dostatečná prostorová homogennost generovan ého magnetick ého pole v co nejv ětším generovaného magnetického největším prostoru, ppříp. říp. v co nejv ětší plo še uvnit ční ccívky. ívky. největší ploše uvnitřř induk indukční 215

• Jednoduch á jednoz ávitová, Jednoduchá jednozávitová

ppří. ří. vvícezávitová ícezávitová induk ční ccívka ívka indukční ččtvercového tvercového tvaru o normalizovan é ddélce élce strany 1 m. Magnetick é normalizované Magnetické pole s intenzitou aažž 100 A/m pro dlouhodob é zkou šky a aažž 1000 A/m dlouhodobé zkoušky pro zkou šky kr átkodobé. Vyu žitelný prostor m á rozm ěry jen cca zkoušky krátkodobé. Využitelný má rozměry 60 x 60 x 50 cm. ZO

~

H

ZO

~

ZO

H

~

H

PPři ři zkou šce se testuje odolnost za řízení ppři ři vvšech šech ttřech řech prostoro zkoušce zařízení prostoro-vých orientac ích magnetick ého pole, tj. rrámová ámová ant éna m ění vvůči ůči orientacích magnetického anténa mění zkou šenému objektu ZO postupn ě svou prostorovou orientaci. zkoušenému postupně 216

• Dvojit á induk ční ccívka ívka ((Helmholtzova Helmholtzova ccívka) ívka) m á ččtvercový, tvercový, ppříp. říp. Dvojitá indukční má kruhový tvar o ddélce élce strany 1 m. C ívka je rozd ělena na dv ě poloviny, Cívka rozdělena dvě jejich ájemná vzd álenost je 0,6 m, ppříp. říp. 0,8 m. Mezi ob ěma jejichžž vz vzájemná vzdálenost oběma polovinami ccívky ívky vznik á ppřibližně řibližně kulov á oblast vyu žitelného prostoru vzniká kulová využitelného s velikost řibližně 60 x 60 x 100 cm nebo 60 x 60 x 120 cm. velikostíí ppřibližně

Helmholtzovy ccívky ívky ččtvercového tvercového a kruhov ého tvaru kruhového 217

• Velk á jedno účelová induk ční ccívka ívka pro velk á zkou šená za řízení, Velká jednoúčelová indukční velká zkoušená zařízení,

nap ř. sk říňového typu. Za řízení (sk říň) je um ístěno na izola ční pod např. skříňového Zařízení (skříň) umístěno izolační pod-lo žce 10 cm vysok é na kovov é rovin ě spojen é se zemnic ím syst éložce vysoké kovové rovině spojené zemnicím systémem řízení je obklopeno ttřemi řemi jednovrstvými induk čními ccívkami, ívkami, mem.. Za Zařízení indukčními jejich á pole jsou vz ájemně ortogon ální. jejichžž magnetick magnetická vzájemně ortogonální.

Zku šební gener átor budic ího proudu se postupn ě ppřipojuje řipojuje k jednotlivým Zkušební generátor budicího postupně induk čním ccívkám, ívkám, tj. mezi „„živé“ živé“ vodi če ccívky ívky a kovovou zemn indukčním vodiče zemníí plochu. 218

Zkou šky odolnosti vvůči ůči vysokofrekven čním Zkoušky vysokofrekvenčním elektromagnetickým pol ím polím se prov ádějí dle normy Č SN EN provádějí ČSN 61000 -4-3 v ppásmu ásmu 80 ÷ 1000 MHz 61000-4-3 pro zku šební úúrovně rovně intenzity elek zkušební elek-trick ého pole o hodnot ách 1, 3, 10 a trického hodnotách 30 V/m říp. i vy šší dle po žadavků V/m,, ppříp. vyšší požadavků výrobce. Ú rovně odpov ídají efektiv Úrovně odpovídají efektiv-nním ím hodnot ám intenzity pole harmo hodnotám harmo-nick ého nemodulovan ého sign álu. nického nemodulovaného signálu. Pro vlastn šku odolnosti je vlastníí zkou zkoušku sign ál amplitudov ě modulov án do signál amplitudově modulován hloubky 80 % nnízkofrekvenčním ízkofrekvenčním harmonickým nap ětím 1 kHz napětím kHz.. 219

ZZákladní ákladní technick é a ppřístrojové řístrojové vybaven technické vybaveníí pro zkou šky odolnosti vvůči ůči vysokofrekven čním pol ím zkoušky vysokofrekvenčním polím

Vf ální gener átor pro po žadované ppásmo ásmo kmito čtů s mo žností Vf.. sign signální generátor požadované kmitočtů možností amplitudov é modulace sinusovou vlnou 1 kHz do hloubky 80 %. amplitudové

ŠŠirokopásmový irokopásmový výkonový zesilova č k dosa žení pat řičného výkonu zesilovač dosažení patřičného zku šebního sign álu, a to jak nemodulovan ého, tak i modulovan ého. zkušebního signálu, nemodulovaného, modulovaného.

Vys ílací sm ěrová ant éna (ant ény) pro daný rozsah kmito čtů a schop Vysílací směrová anténa (antény) kmitočtů schop-nost ářit pot řebný vysoký výkon. Obvyklými typy jsou bik ónická nostíí vyz vyzářit potřebný bikónická ant éna a logaritmicko -periodická ant éna. anténa logaritmicko-periodická anténa.

Elektrick é filtry zapojen é ve vvšech šech vstupech a výstupech kabel ů a ve Elektrické zapojené kabelů ve-den šební komory. deníí do zku zkušební

Pomocn á elektronick á za řízení ke kontrole a vyhodnocov ání funk čPomocná elektronická zařízení vyhodnocování funkčnosti zkou šeného za řízení, ppříp. říp. k zaji štění dal ších funkc ěhem zkoušeného zařízení, zajištění dalších funkcíí bběhem zkou šky. zkoušky. 220

Zku šební pracovi ště pro zkou šky odolnosti Zkušební pracoviště zkoušky vvůči ůči vyza řovanému vysokofrekven čnímu poli vyzařovanému vysokofrekvenčnímu

Provizorn štění bezodrazovosti šebního prostoru Provizorníí zaji zajištění bezodrazovosti zku zkušebního prostoru absorp čními panely absorpčními panely 221

Kalibrace zku šebního pole zkušebního se prov ádí podle Č SN EN 61000 -4-3 nemodulovaným harmonickým provádí ČSN 61000-4-3 sign álem m ěřením velikosti generovan ého pole v tzv. plo še homo signálem měřením generovaného ploše homo-genn ího pole á vertik ální plocha o velikosti 1,5 x 1,5 m genního pole.. Je to pomysln pomyslná vertikální ve vý šce 0,8 m nad podlahou. výšce Pole v uveden é plo še je pova uvedené ploše pova-žžováno ováno za homogenn í, kol ísá-li homogenní, kolísá-li jeho m ěřená velikost o m éně ne měřená méně nežž ± 3 dB na 75 % plochy, tj. ales ales-po ň ve 12 z celkových 16 m ěřipoň měřiccích ích bod ů. bodů. Kalibrace se prov ádí v cel ém m ěprovádí celém měřřicím icím kmito čtovém ppásmu ásmu pro ho kmitočtovém ho-rizont ální i vertik ální polarizaci ge rizontální vertikální ge-nerovan ého pole. nerovaného 222

Speci ální ant ény Speciální antény pro simulaci zku šebních elektromagnetických pol zkušebních políí

• PPáskové áskové (deskov é) veden Parallel Plate Antenna (deskové) vedeníí ((Parallel Antenna)) PPři ři l >> d existuje mezi ob ěma deskami ppříčné říčné elektromagnetick é oběma elektromagnetické pole TEM s elektrickou intenzitou E = U / dd.. Zkou šený objekt se Zkoušený umis ťuje do pole doprost řed mezi desky na izola ční podlo žku. Ší řka umisťuje doprostřed izolační podložku. Šířka desek je obvykle stejn á jako jejich vz ájemná vzd álenost d = 80 cm, stejná vzájemná vzdálenost tak že lze testovat objekty s rozm ěry nejvý še cca 30 x 30 x 30 cm. takže rozměry nejvýše

223

• Komora GTEM ((Gigahertz-Transversal Gigahertz-Transversal EElectromagnetic lectromagnetic Cell) Komora m á tvar dlouh ého pyramid álně se roz šiřujícího koaxi álního má dlouhého pyramidálně rozšiřujícího koaxiálního veden úhlého ppříčného říčného pr ůřezu s nesymetricky um ístěným vedeníí pravo pravoúhlého průřezu umístěným vnit řním ppáskovým áskovým vodi čem. Impedan ční ppřizpůsobení řizpůsobení komory na vnitřním vodičem. Impedanční vysokých kmito čtech zaji šťují absorp ční jehlany A na ččelní elní st ěně, v kmitočtech zajišťují absorpční stěně, oblasti ni žších kmito čtů vnit řní odporov á ssíť íť R = Z00 na konci vnit řního nižších kmitočtů vnitřní odporová vnitřního ppáskového áskového vodi če. V komo ře GTEM lze tak vytv ářet pole s intenzitou vodiče. komoře vytvářet aažž 200 V/m v kmito čtovém ppásmu ásmu od 0 Hz do nněkolika ěkolika GHz kmitočtovém GHz..

224

NORMALIZACE V OBLASTI E M C Normaliza ční gr émia a organizace Normalizační grémia Druhy norem EMC Civiln Civilníí normy EMC Vojensk é normy EMC Vojenské Sm ěrnice Rady Evropsk é unie Směrnice Evropské Č eské normy EMC České VVšeobecné šeobecné normy EMC (EMC Standards Standards)) Normy pro vf é ru šení (RFI Standards vf.. elektromagnetick elektromagnetické rušení Standards)) Normy pro elektromagnetickou odolnost ((Immunity Immunity Standards Standards)) 225

Normy EMC normy šivého vyza řování normyru rušivého vyzařování (normy (normypro proEMI) EMI)

mezn šivého vyza řování mezníí hodnoty ru rušivého vyzařování

nejstar ší a zzávazné ávazné nejstarší

m ěřicí metody a ppřístroje řístroje měřicí

normy normyelmag elmag.. odolnosti odolnosti (normy (normypro proEMS) EMS)

mezn í (minim áě lní)mlad hodnoty mezní (minimální) podstatn šíodolnosti ,

normy šovací normypro proodru odrušovací prost ředky prostředky

vlastnosti odru šovacích prost ředků odrušovacích prostředků obvykle pouze

podstatn ší, podstatněě mlad mladší, rovn zzávazné ávazn é rovněž zku šebněž í metody a ppřístroje řístroje zkušební

doporu enépro mměření doporučené zkou šky a ppřístroje řč ístroje ěření zkoušky 226

Normaliza ční gr émia a organizace Normalizační grémia Na ětové úúrovni rovni Nacelosv celosvětové Mezin árodní elektrotechnick á komise IEC Mezinárodní elektrotechnická ((International International EElectrotechnical lectrotechnical C ommission) Commission)

technick é komise TC technické ((Technical Technical C ommittees) Committees)

www. iec.ch www.iec.ch

subkomise SC ((Sub-Committees) Sub-Committees)

• TC 41 Measuring Relay and Protection Equipment Výbor pro rrádiovou ádiovou interferenci CISPR • TC 65 Industrial Process Measurement and Control ((Comité Comité IInternational nternational SSpécial pécial des PPerturbations erturbations R adioélectriques) Radioélectriques) • TC 77 EMC between Electrical Equipment Industrial Networks 227

Mezin árodní organizace pro normalizaci Mezinárodní ISO ((International International SStandard tandard O rganization) Organization)

www. iso.ch www.iso.ch

Mezin árodní telekomunika ční unie ITU Mezinárodní telekomunikační ((International International TTelecommunications elecommunications U nion) Union) Poradn Poradníí výbory CCIR a CCIT se zabývaj čních a zabývajíí EMC v radiokomunika radiokomunikačních telekomunika čních syst émech a za řízeních telekomunikačních systémech zařízeních Doporu čení ssérie érie K Doporučení

www. itu.int www.itu.int

228

Na é úúrovni rovni Na evropsk evropské Evropsk á komise pro normalizaci CEN Evropská ((Comité Comité EEuropeen uropeen de N ormalisation) Normalisation) je vytvo řena z normaliza čních organizac vytvořena normalizačních organizacíí vvšech šech ččlenských lenských st átů Evropsk é unie a ze států Evropské st átů Evropsk ého sdru žení voln ého obchodu států Evropského sdružení volného EFTA.

www. cenorm.be www.cenorm.be

Evropsk á komise pro normalizaci v elektrotechnice Evropská CENELEC C omité EEuropeen uropeen de N ormalisation Comité Normalisation en Elec trotechnique) Electrotechnique) www. cenelec.org www.cenelec.org 229

Evropský institut pro normalizaci v telekomunikac ích telekomunikacích ETSI EEuropean uropean TTelecommunications elecommunications SStandards tandards IInstitute nstitute Normy EMC v ETSI zpracovává technická komise TC-EE 4 (Technical Committee Equipment Engineering) jako normy ETS (European Telecommunication Standard).

C ílem evropských normaliza čních Cílem normalizačních vytvo ření celoevropsky platných vytvoření (tzv. harmonizovaných harmonizovaných)) norem.

www. etsi.org www.etsi.org

org ánů je orgánů jednotných 230

Na árodní úúrovni rovni Na nnárodní Č eský normaliza ční institut Č SNI Český normalizační ČSNI Technická normalizační komise TNK 47 „Elektromagnetická kompatibilita“ www. csni.cz www.csni.cz

reviduje existuj ící ččeské eské existující ((československé) československé) normy Č SN v oblasti EMC ČSN ppřebírá řebírá (p řekládá) sv ě(překládá) světov é a evropsk é normy tové evropské EMC

harmonizovan é normy Č SN harmonizované ČSN Č SN IEC ČSN Č SN CISPR ČSN Č SN EN ČSN Č SN ETS ČSN 231

Druhy civiln ích norem EMC civilních ZZákladní ákladní normy (Basic Standards čují vvšeobecné šeobecné podm ínStandards)) ur určují podmínky pro dosa žení EMC libovoln ého technick ého pro dosažení libovolného technického pro-duktu. Tyto normy nestanovuj étní meze ru šení nestanovujíí konkr konkrétní rušení ččii meze odolnosti, ani žžádná ádná vyhodnocovac éria. vyhodnocovacíí krit kritéria. Nap ř. Např. • normy pro nf šení řřady ady Č SN EN 61000 -2 a Č SN EN 61000 -3, nf.. ru rušení ČSN 61000-2 ČSN 61000-3, • normy pro vf šení řřady ady Č SN CISPR 16 vf.. ru rušení ČSN 16,, • normy pro EM odolnost řřady ady Č SN EN 61000 -4 ČSN 61000-4 a dal ší. další. 232

Kmenov é normy ((Generic Generic Standards čují minim ální soubor Kmenové Standards)) ur určují minimální po žadavků a testovac ích metod EMC pro vvšechna šechna požadavků testovacích technick á za řízení podle typu elektromagnetick ého technická zařízení elektromagnetického prost ředí (obytn á, pr ůmyslová, speci ální prost ředí prostředí (obytná, průmyslová, speciální prostředí apod.). Nap ř. Např. • vvšeobecné šeobecné normy Č SN EN 50081 a Č SN EN 50082 ČSN ČSN 50082,, • normy pro vf šení Č SN EN 55011 a Č SN CISPR 23 vf.. ru rušení ČSN ČSN a dal ší. další.

233

PPředmětové ředmětové normy ((Product Product Standards Standards)) definuj definujíí detailn detailníí po žadavky a testovac é požadavky testovacíí metody EMC pro jednotliv jednotlivé výrobky a skupiny podobných výrobk ů a za řízení výrobků zařízení (tzv. normy výrobk ů, ppříp. říp. normy skupin výrobk ů). výrobků, výrobků). Mohou být pou žity na nnásledující ásledující skupiny výrobk ů: použity výrobků: • spot řebiče pro dom ácnost, kancel ářské stroje a ppřístroje, řístroje, ppřenosné řenosné spotřebiče domácnost, kancelářské • • • • • •

elektrick é nnářadí ářadí a podobn é elektrick é ppřístroje, řístroje, elektrické podobné elektrické pr ůmyslová za řízení, průmyslová zařízení, za řízení informa ční techniky (ZIT) a telekomunika ční za řízení, zařízení informační telekomunikační zařízení, televizory a podobn á za řízení, podobná zařízení, dopravn řepravní za řízení, dopravníí a ppřepravní zařízení, llékařská ékařská za řízení, zařízení, m ěřicí a testovac řízení. měřicí testovacíí za zařízení.

234

Civiln Civilníí normy EMC zzávazné ávazné ((Mandatory Mandatory Standards ) Standards)

doporu čené doporučené ((Voluntary Voluntary Standards ) Standards)

maj ákona majíí charakter zzákona

maj čení majíí charakter doporu doporučení

• Sm ěrnice Rady Evropsk é unie Směrnice Evropské

čč.. 89/336/EEC • Normy z Feder ální komunika ční Federální komunikační komise FCC (USA)

• Normy profesn ích zzájmových ájmových profesních

organizac ř. IEEE) organizacíí (nap (např. • Normy výrobn ích organizac výrobních organizacíí a sdru žení sdružení

235

Vojensk é normy EMC Vojenské Military Standards Nejpropracovan ější jsou americk é Nejpropracovanější americké vojensk é normy MIL -STD ppřevzaty řevzaty arm ádami NATO MIL-STD vojenské armádami

Hlavn íly vvůči ůči civiln ím norm ám: Hlavníí rozd rozdíly civilním normám: • Pou žití detekce ššpičkových pičkových hodnot ((peak peak detection ěření Použití detection)) pro m měření a vyhodnocen šení (civiln žívající detekci vyhodnoceníí elmag elmag.. ru rušení (civilníí normy pou používající kvazi -špičkových hodnot dle metodiky CISPR). kvazi-špičkových • Obvykle ni žší povolen é mezn řování. nižší povolené mezníí hodnoty elmag elmag.. vyza vyzařování. • Obvykle vy šší po žadované úúrovně rovně elmag vyšší požadované elmag.. odolnosti odolnosti.. • Obvykle šširší irší kmito čtový rozsah m ěření a testov ání. kmitočtový měření testování. 236

Sm ěrnice Rady Evropsk é unie čč.. 89/336/EEC Směrnice Evropské European Directive 89/336/EEC Sm ěrnice o sbli žování zzákonů ákonů ččlenských lenských st átů týkaj ících Směrnice sbližování států týkajících se elektromagnetick é kompatibility elektromagnetické Sm ěrnice byla v ka ždém st átě Evropsk é unie ppřeložena řeložena do nnárodárodSměrnice každém státě Evropské nního ího jazyka a schv álena vl ádami jako zzákon ákon platný od 1. 1. 1996 schválena vládami 1996.. ěrnice ví dubnu 1992ávan vvěcně ěcn ččasově asově up řesn natuto dal šísm Směrnice upřesněna další OdSm toho dnebyla mus zbo ží prod é ěnaa evropských trz íěch ěrmusí zboží prodávané trzích směrSm ěrnic Evropsk unie . 92/31/EEC Směrnicí Evropské nici respektovat. Toí Rady znamen á, žže e éka ždý čč. výrobce, distributor ččii pro znamená, každý pro-dejce mus ázat, žže e jeho výrobek je s uvedenou Sm ěrnicí v musíí prok prokázat, Směrnicí souladu, tedy žže e spl ňuje tzv. harmonizovan é evropsk é normy EN splňuje harmonizované evropské pro oblast EMC vyd ávané Evropským výborem pro normalizaci v vydávané elektrotechnice CENELEC. Tyto normy nejsou sice zzávazné, ávazné, ale dodr žení jejich technických po žadavků ddává ává ppředpoklad, ředpoklad, žže e dodržení požadavků ppříslušný říslušný výrobek ččii za řízení vyhovuje po žadavkům Sm ěrnice. zařízení požadavkům Směrnice. 237

Zna čka C Є dokl ádá, žže e výrobek vyhovuje po žadavkům podle Značka CЄ dokládá, požadavkům vvšech šech zzávazných ávazných ppředpisů, ředpisů, kter é se na nněj ěj vztahuj čkteré vztahujíí (bezpe (bezpečnost výrobku, ochrana ppřed řed nebezpe čným nap ětím, EMC, nebezpečným napětím, hygiena, ochrana žživotního ivotního prost ředí a dal ší). Zna čka C Є tedy prostředí další). Značka CЄ nen čkou jen pro EMC, ale vyjad řuje shodu jak éhokoli vý neníí zna značkou vyjadřuje jakéhokoli vý-robku (stroje, ppřístroje, řístroje, hra čky apod.) se vvšemi šemi na nněj ěj se vzta hračky vzta-huj ícími harmonizovanými ppředpisy ředpisy EU. O kter é ppředpisy ředpisy a hujícími které sm ěrnice se jedn á, mus ědět nebo si zjistit ssám ám výrobce směrnice jedná, musíí vvědět ččii dovozce. Zna čku C Є nelze tedy nikde koupit čka se neprop ůjčuje Značku CЄ koupit,, zna značka nepropůjčuje a nelze zzískat ískat žžádné ádné „ú řední“ povolen ímu pou žití. Odpo „úřední“ povoleníí k jej jejímu použití. Odpo-vvědná ědná osoba ppřipevňuje řipevňuje zna čku C Є na výrobek na vlastn značku CЄ vlastníí odpov ědnost a vystavuje prohl ášení o jeho shod ě s po žadavky odpovědnost prohlášení shodě požadavky vvšech šech relevantn ích zzákonů ákonů rovn ěž na vlastn í, tj. osobn relevantních rovněž vlastní, osobníí odpov ědnost. odpovědnost. 238

Legislativa EMC v Č eské republice České — ččeské eské normy EMC • ZZákon ákon čč.. 22/1997 Sb. o technických po žadavcích na výrobky požadavcích ((účinnost účinnost od 1. 9. 1997); • ZZákon ákon čč.. 71/2000 Sb. ((účinnost účinnost od 24. 2. 2000) – novelizace a dopln ění; doplnění; • Ř ada na řízení vl ády o Řada nařízení vlády • technických po žadavcích na elektr řízení nnízkého ízkého nap ět í ; požadavcích elektr.. za zařízení napětí; • vybraných výrobc ích k posuzov ání shody; výrobcích posuzování • grafick é podob ě ččeské eské zna čky shody CCZ ím proveden grafické podobě značky CCZ,, jej jejím provedeníí a o jej ím um ístění na výrobku; jejím umístění • technických po žadavcích na výrobky z hlediska jejich elek požadavcích elek-tromagnetick é kompatibility. tromagnetické 239

Evropsk á Sm ěrnice ukl ádá, žže e pokud za řízení neodpov ídá Evropská Směrnice ukládá, zařízení neodpovídá po žadavkům ppříslušných říslušných norem ččii ppředpisů ředpisů (tedy generuje požadavkům vy šší ne řípustnou úúroveň roveň ru šení nebo nem á adekv átní vyšší nežž ppřípustnou rušení nemá adekvátní úúroveň roveň elektromagnetick é odolnosti), toto za řízení st áhnout elektromagnetické zařízení stáhnout z trhu, zak ázat jeho uveden řípadně omezit jeho zakázat uvedeníí na trh, ppřípadně volný pohyb řízení vl ády čč.. 169/1997 Sb. takov é pohyb.. Na Nařízení vlády takové opat ření neobsahuje a „„spokojí“ spokojí“ se jen s ulo žením finan ční opatření uložením finanční pokuty do vý še 20 mili ónů KKč. č. výše miliónů Stanovený výrobek je ppřístroj řístroj ččii za řízení, kter é potenci álně zařízení, které potenciálně m ůže zp ůsobovat elektromagnetick é ru šení nebo jeho může způsobovat elektromagnetické rušení jehožž funk funk-ce m ůže být podobným ru šením ovlivn ěna. O stanoven ém může rušením ovlivněna. stanoveném výrobku mus ášení o musíí jeho výrobce ččii dovozce vydat prohl prohlášení shod ě s ppříslušnými říslušnými technickými ppředpisy ředpisy a normami a shodě o dodr žení stanoven ého postupu posouzen éto shody. dodržení stanoveného posouzeníí ttéto 240

Po úúspěšné spěšné certifikaci mus řed svým musíí být stanovený výrobek ppřed uveden ím na trh ozna čen ččeskou eskou zna čkou shody CCZ, nebo uvedením označen značkou jinou stanovenou zna čkou vyplývaj ící z mezin árodní smlouvy, jjíž íž značkou vyplývající mezinárodní je Č eská republika vvázána ázána (po vstupu do EU zna čkou C Є). Česká značkou CЄ Je -li posouzen Je-li posouzeníí shody výrobku provedeno tzv. autorizovanou osobou (tedy ur čeným kompe určeným kompe-tentn ím org ánem - zku šebnou), tentním orgánem zkušebnou), ppřipojuje řipojuje se ke zna čce CCZ jej značce jejíí identifika ční ččíslo íslo s ppísmeny ísmeny AO identifikační AO.. Zna čka se um ísťuje ppřímo římo na ppřístroj, řístroj, pokud to nen žné, pak Značka umísťuje neníí mo možné, na jeho obal, na pokyny k obsluze nebo na zzáruční áruční list. Zna čka Značka mus á, ččitelná itelná a nesmazateln á. Pokud mus řístroj musíí být viditeln viditelná, nesmazatelná. musíí ppřístroj vyhovovat i jiným vl ádním na řízením ne řízení o EMC, vládním nařízením nežž jenom na nařízení pak zna čka shody znamen á, žže e ppřístroj řístroj vyhovuje vvšem šem ttěmto ěmto na značka znamená, nněj ěj aplikovatelným na řízením. nařízením. 241

Od roku 1997 prob íhá v Č eské republice probíhá České intenzivn šech nnárodárodintenzivníí harmonizace vvšech nních ích technických norem.

Č SN ČSN Č SN ČSN Č SN ČSN Č SN ČSN

IEC CISPR EN ETS

Za touto skupinou ppísmen ísmen nnásleduje ásleduje skupina ččísel, ísel, kter á je stejn á, jako v která stejná, ppříslušné říslušné výchoz árodní norm ě. výchozíí mezin mezinárodní normě.

Za řízení, kter á spl ňují ustanoven Zařízení, která splňují ustanoveníí harmonizovaných ččeských eských norem, automaticky vyhovuj říslušným vyhovujíí i ppříslušným evropským ččii mezin árodním norm ám a lze je tedy mezinárodním normám exportovat i na tyto zahrani ční trhy. zahraniční 242

TTématicky ématicky lze normy EMC ččlenit lenit do ččtyř tyř oblast í: oblastí:

• VVšeobecné šeobecné normy EMC • •

(EMC Standards Standards)) Normy pro nnízkofrekvenční ízkofrekvenční elmag šení elmag.. ru rušení ((Low Low Frequency EMC) Normy pro vysokofrekven ční elmag šení vysokofrekvenční elmag.. ru rušení (RFI Standards Standards))

• Normy pro elektromagnetickou odolnost ((Immunity Immunity Standards Standards))

243

VVšeobecné šeobecné normy EMC (EMC Standards Standards)) Jsou kmenov ((Generic Generic Standards ) stanovuj ící vvšešeákmenové Standards) stanovující • ČČSN SNtoEN 50081é normy Elektromagnetick á kompatibilita – vvšeobecná šeobecn Elektromagnetická obecn é po žadavky EMC, é ícmaj spl ňovat é obecné požadavky které mají splňovat elektrické norma kter týkaj í seí vyza řovánvvšechny íšechny elektrick týkající vyzařování spot řebiče ččii ppřístroje řístroje ur čené k provozu v ur čitém typu prost ředí. spotřebiče určené určitém prostředí. •Ob Č EN 50082 Elektromagnetick á kompatibilita – vvšeobecná šeobecná ČSN Elektromagnetická ěSN normy ppřitom řitom rozli šují Obě rozlišují norma týkaj ící se odolnosti týkající • prost ředí obytn á, obchodn ředí lehk ého pr ůmyslu, prostředí obytná, obchodníí a prost prostředí lehkého průmyslu, •Tyto prost í pr ůmyslov á, ppříp. řlze íp. speci lní. tehdy, kdy prostředí průmyslová, speciální. vvšeobecné šřed eobecn é normy uužít žít ájen é kdyžž pro dan dané za řízení neexistuj účelové normy výrobk ů, ppříp. říp. skupiny zařízení neexistujíí jedno jednoúčelové výrobků, výrobk ů. Pokud takov é normy existuj í, pak maj řednost ppřed řed výrobků. takové existují, majíí ppřednost vvšeobecnými šeobecnými normami. VVšeobecné šeobecné normy plat ásmu kmito čtů 0 Hz aažž 400 GHz a platíí v ppásmu kmitočtů nevztahuj řízení ur čená k vys ílání elektromagnetic nevztahujíí se na za zařízení určená vysílání elektromagnetic-kých vln pro radiokomunika ční úúčely. čely. radiokomunikační 244

Normy pro elektromagnetick é ru šení elektromagnetické rušení v nnízkofrekvenční ízkofrekvenční oblasti ((Low Low Frequency EMC) áČ kladn í normy (Basic Standards )řed řřady ady SN IEC 1000řed a íČ SN EN •ZZákladní SN IEC 1000 -2-1 Popis Standards) prost í –Č ČSN elmag . prost ČSN pro nf ČSN 1000-2-1 prostředí elmag. prostředí nf.. ru šení ší řenéé prost veden ímí aastanovuj sign ály ícve ve řejé61000 popisuj ící elektromagnetick řed í obecn rušení šířené vedením signály veřejpopisující elektromagnetické prostředí stanovující obecné ných rozvodných ssítích ítích čního ru po žadavky a kompatibiln í úúrovně rovn ě nnízkofrekvenčního ízkofrekven šení. požadavky kompatibilní rušení. • ČČSN SN IEC 1000 -2-2 Kompatibiln rovně pro nf šení ší řené 1000-2-2 Kompatibilníí úúrovně nf.. ru rušení šířené

• •

veden ím a sign ály ve ve řejných rozvodných vedením signály veřejných ssítích ítích nnízkého ízkého nap ětí napětí Č SN IEC 1000 -2-3 Popis prost ředí vyza řovaných jev ů a jev ů ČSN 1000-2-3 prostředí vyzařovaných jevů jevů ší řených veden ím a nevztahuj ících se k ssíťoíťošířených vedením nevztahujících vvému ému kmito čtu kmitočtu Č SN EN 61000 -2-4 Kompatibiln rovně pro nf šení ší řené ČSN 61000-2-4 Kompatibilníí úúrovně nf.. ru rušení šířené veden ím v pr ůmyslových zzávodech ávodech vedením průmyslových

a dal ší … další 245

Normy pro vysokofrekven ční ru šení vysokofrekvenční rušení (RFI Standards Standards))

•ZZákladní, SN EN 55011 (CISPR 11) ěMeze metody m ěřCISPR ení charakteristik ČSN měření áČ kladn í, kmenov é i ppředmětové ředm tové anormy řřady ady 11 aažž 23, kmenové elmag šení od pr ůmyslových, vvěěelmag.. ru rušení průmyslových, ve š kerou problematiku vf . elektro veškeroua llékařských vf. vysoko elektro--deckých ékařských (PVL) vysokofrekven čních za řízení frekvenčních zařízení plat řízení ur čená ke generov ání ččii vyu žívání vf platíí pro za zařízení určená generování využívání vf.. energie pro pr ůmyslové, vvědecké ědecké a llékařské ékařské úúčely. čely. průmyslové,

ppříp. říp. EN 55000 zahrnuj ící zahrnující magnetick ého ru šení. magnetického rušení.

pat ří kí nejstar m norm m EMC patří nejstarším nejpropracovanějším normám Za řízen ttřídy řídy Aším jsoua nejpropracovan elektrick á za řízeněíjšívhodn á k ápou žívání ve Zařízení elektrická zařízení vhodná používání

vvšech šech objektech krom ě obytných prostor ů kromě prostorů (dom ácností), ppříp. říp. nejsou ppřímo římo ppřipojena řipojena na (domácností), rozvodnou ssíť íť nnízkého ízkého nap ětí obytných budov. napětí

Za řízení ttřídy řídy B jsou za řízení vhodn á k pou žití v obytných objek Zařízení zařízení vhodná použití objek-tech a v objektech ppřipojených řipojených k rozvodn é ssíti íti rozvodné nnízkého ízkého nap ětí nap ájející obytn é budovy. napětí napájející obytné

246

• ČČSN SN EN 55013 ((CISPR CISPR 13) Meze a metody m ěření charakteristik měření

rrádiového ádiového ru šení zp ůsobeného roz rušení způsobeného roz-hlasovými a TV ppřijímači řijímači a ppřidružeřidruženými za řízeními zařízeními ud ává mezn šivého nap ětí a pole vyza řovaného roz udává mezníí hodnoty ru rušivého napětí vyzařovaného roz-hlasovými a TV ppřijímači řijímači a ppřidruženými řidruženými za řízeními ((nf. nf. zesilo zařízeními zesilo-va če, gramofony, CD ppřehrávače, řehrávače, magnetick á zzáznamová áznamová a re vače, magnetická re-produk ční za řízení obrazu a zvuku aj.) v ppásmu ásmu 9 kHz aažž 18 GHz. produkční zařízení

• ČČSN SN EN 55014 (CISPR 14) Meze a metody m ěření charakteristik měření

rrádiového ádiového ru šení zp ůsobeného za řírušení způsobeného zařízen ím s elektrickým pohonem, tepel zením tepel-ným za řízením pro dom ácnost a po zařízením domácnost po-dobn é úúčely, čely, elektrickým nnářadím ářadím a dobné podobnými elektrickými ppřístroji řístroji uv ádí meze ru šivých svorkových nap ětí a ru šivého výkonu pro uvádí rušivých napětí rušivého spojit é (trval é) i nespojit é (m žikové) ru šení v ppásmu ásmu 150 kHz aažž spojité (trvalé) nespojité (mžikové) rušení 300 MHz. 247

• ČČSN SN EN 55015 (CISPR 15) Meze a metody m ěření charakteristik měření

rrádiového ádiového ru šení zp ůsobeného elek rušení způsobeného elek-trickými sv ítidly apod. za řízením svítidly zařízením

• ČČSN SN EN 55022 (CISPR 22) Meze a metody m ěření charakteristik měření rrádiového ádiového ru šení za řízením infor rušení zařízením infor-ma ční techniky mační specifikuje meze ru šení od za řízení informa ční techniky ((ITE ITE – rušení zařízení informační IInformation nformation T echnology E quipment) v ppásmu ásmu 0,15 aažž 1000 MHz. Technology Equipment)

TTřída řída B ITE je kategorie ppřístrojů řístrojů ur čených pro pou žití ve vnit řurčených použití vnitřnním ím prost ředí, tj. tam, kde lze ppředpokládat ředpokládat pou žití prostředí, použití rozhlasových a TV ppřijímačů řijímačů ve vzd álenosti do 10 m vzdálenosti od za řízení ITE. zařízení

TTřída řída A ITE je kategorie vvšech šech ostatn ích za řízení ITE. ostatních zařízení Norma specifikuje rovn ěž podm ínky a metody m ěření ru šivého rovněž podmínky měření rušivého nap ětí a elektrick ého pole vvčetně četně uspo řádání m ěřicích pracovi šť. napětí elektrického uspořádání měřicích pracovišť. 248

• ČČSN SN CISPR 12

Meze a metody m ěření charakteristik vf šení měření vf.. ru rušení motorovými vozidly, motorovými ččluny luny a za řízařízen ími poh áněnými zzážehovými ážehovými motory zeními poháněnými ppředepisuje ředepisuje mezn šivého pole a metody jeho m ěření mezníí hodnoty ru rušivého měření v ppásmu ásmu 30 ÷ 1000 MHz. Meze jsou stanoveny tak, aby ppři ři jejich dodr žení byla zaji štěna dodržení zajištěna ochrana ppřijímačů řijímačů v budov ách pro rozhlasov é a TV vys ílání s budovách rozhlasové vysílání kmito čtovou ččii amplitudovou modulac í. kmitočtovou modulací.


Charakteristiky ru šení od venkovn ích veden rušení venkovních vedeníí a za řízení vysok ého nap ětí zařízení vysokého napětí se týk á vf šení zp ůsobovaného venkovn ími veden ími VN a týká vf.. ru rušení způsobovaného venkovními vedeními za řízeními VN v rozsahu kmito čtů 150 kHz aažž 300 MHz. zařízeními kmitočtů Norma zahrnuje ru šení vlivem koronov ého výboje na povrchu rušení koronového vodi čů a armatur VN, vlivem kapacitn ích výboj ů a jisk ření na plo vodičů kapacitních výbojů jiskření plo-ch ách izol átorů VN a na ppřerušených řerušených ččii nedokonalých spoj ích. chách izolátorů spojích. 249


Specifikace CISPR pro ppřístroje řístroje a m ěřicí meto měřicí meto-dy na m ěření rrádiového ádiového ru šení a odolnosti měření rušení proti rrádiovému ádiovému ru šení rušení

Č ást 1 specifikuje vlastnosti ppřístrojů řístrojů pro m ěření nap ětí, prou Část měření napětí, prou--

du šivých sign álů v ppásmu ásmu 9 kHz aažž du,, výkonu a pole ru rušivých signálů 18 GHz. Pro rozsah 9 kHz aažž 1000 MHz uv ádí norma uvádí zzákladní ákladní po žadavky na ppřístroje řístroje pro m ěření elmag požadavky měření elmag.. ru šení (m ěřicí ppřijímače, řijímače, spektr ální analyz átory) vvčetně četně rušení (měřicí spektrální analyzátory) ppříslušenství říslušenství (um ělé ssítě ítě LISN, nap ěťové a proudov é (umělé napěťové proudové sondy a absorp ční kle ště, m ěřicí ant ény) a po žadavků absorpční kleště, měřicí antény) požadavků na zku šební stanovi ště. zkušební stanoviště. Norma ttéž éž ur čuje po žadavky na vazebn určuje požadavky vazebníí jednotky pro m ěření odolnosti vvůči ůči vedeným ru šivým sign álům, měření rušivým signálům, po žadavky na bezodrazov ém ěřicí komory a testovac požadavky bezodrazové měřicí testovacíí komory TEM.

Č ást 2 uv ádí metody a postupy m ěření vysokofrekven čního Část uvádí měření vysokofrekvenčního ru šení a metody testov ání odolnosti proti ru šení. rušení testování rušení.

250

Normy pro elektromagnetickou odolnost ((Immunity Immunity Standards Standards)) áČ kladn í normy Standards ) šřřady adyodolnosti Č SN EN 61000 -4 se Standards) ČSN 61000-4 •ZZákladní SN EN 61000 -(Basic 4-1 PPřehled řehled zkou ek ČSN 61000-4-1 zkoušek spole čným nnázvem ázvem „„Elektromagnetická Elektromagnetická kompatibilita – zku šebspolečným zkušebnnííuv a ám ic í technika “ícpodrobn ěšek popisuj í jednotliv é ětypy zkou šek díěřppřehled řehled existuj ích zkou odolnosti vvčetně četn jejich stru čměřicí technika“ podrobně popisují jednotlivé zkoušek uvádí existujících zkoušek stručnného ého popisu. odolnosti. Norma ddává ává doporu čení pro volbu vhodn é zkou šky odolnosti s doporučení vhodné zkoušky ohledem na zkou šené za řízení a podm ínky jeho pou žití (m ísto zkoušené zařízení podmínky použití (místo pou žití, ppředpokládaná ředpokládaná úúroveň roveň ru šení, po žadovaný stupe ň použití, rušení, požadovaný stupeň odolnosti apod.). Z normy lze zjistit řřadu adu zzákladních ákladních úúdajů dajů o vvšech šech zkou škách zkouškách odolnosti, jejich ších norem jejichžž podrobný popis je obsahem dal dalších řřady ady EN 61000 -4. 61000-4.

251

• ČČSN SN EN 61000 - 4- 2 61000-4-2 • ČČSN SN EN 61000 - 4- 3 61000-4-3 • ČČSN SN EN 61000 - 4- 4 61000-4-4 • • • • • • •

Elektrostatický výboj – zkou ška odolnosti zkouška Vyza řované vf ška odolnosti Vyzařované vf.. EM pole – zkou zkouška Rychl é elektrick é ppřechodné řechodné jevy/skupiny Rychlé elektrické impulz ů – zkou ška odolnosti impulzů zkouška Č SN EN 61000 -4-5 RRázový ázový impulz – zkou ška odolnosti ČSN 61000-4-5 zkouška Č SN EN 61000 -4-6 Odolnost proti ru šením ší řeným veden ím, ČSN 61000-4-6 rušením šířeným vedením, indukovaným vysokofrekven čními poli vysokofrekvenčními Č SN EN 61000 -4-8 Magnetick é pole ssíťového íťového kmito čtu – ČSN 61000-4-8 Magnetické kmitočtu zkou ška odolnosti zkouška Č SN EN 61000 -4-9 Pulzy magnet. pole – zkou ška odolnosti ČSN 61000-4-9 zkouška Č SN EN 61000 -4-10 Tlumen é kmity magnetick ého pole – ČSN 61000-4-10 Tlumené magnetického zkou ška odolnosti zkouška Č SN EN 61000 -4-11 Kr átkodobé poklesy, kr átká ppřerušení řerušení a po ČSN 61000-4-11 Krátkodobé krátká po-mal é zm ěny nap ětí – zkou šky odolnosti malé změny napětí zkoušky Č SN EN 61000 -4-12 Oscila ční vlny – zkou ška odolnosti ČSN 61000-4-12 Oscilační zkouška 252

Rozhoduj ící pro výb ěr vhodn é úúrovně rovně zku šebního nap ětí, ppříp. říp. zku Rozhodující výběr vhodné zkušebního napětí, zku-ššební ební intenzity elek ředí, v nněmž ěmž m á elek.. ččii mag mag.. pole je charakter prost prostředí, má být zkou šené za řízení provozov áno, a to ppředevším ředevším z hlediska ppředředzkoušené zařízení provozováno, pokl ádané úúrovně rovně elmag šení v nněm. ěm. Jednotliv é normy kategori pokládané elmag.. ru rušení Jednotlivé kategori-zuj ředí do nnásledujících ásledujících ttříd, říd, ppříp. říp. úúrovní rovní odolnosti zujíí tato prost prostředí odolnosti::

Ú roveň (t(třída) řída) odolnosti 1 je vy žadována u za řízení pracuj ících v Úroveň vyžadována zařízení pracujících

prost ředí s nnízkou, ízkou, ppříp. říp. velmi nnízkou ízkou úúrovní rovní elmag šení. prostředí elmag.. ru rušení. Jde o tzv. dob ře chr áněná prost ředí. dobře chráněná prostředí. Ú roveň (t(třída) řída) odolnosti 2 popisuje odolnost za řízení, kter ém á pra Úroveň zařízení, které má pra-covat v prost ředí s m írnou úúrovní rovní elmag šení. Jde o bběžná, ěžná, prostředí mírnou elmag.. ru rušení. tj. m írně chr áněná, ppříp. říp. nechr áněná pracovn ředí. mírně chráněná, nechráněná pracovníí prost prostředí. Ú roveň (t(třída) řída) odolnosti 3 je po žadována pro za řízení ur čená pro Úroveň požadována zařízení určená tzv. nnáročná áročná prost ředí s vysokou úúrovní rovní elmag šení. Jde o prostředí elmag.. ru rušení. typick á pr ůmyslová prost ředí. typická průmyslová prostředí. Ú roveň (t(třída) řída) odolnosti 4, ppříp. říp. X mus ít za řízení ur čená pro Úroveň musíí m mít zařízení určená prost ředí s velmi vysokou úúrovní rovní ppředpokládaného ředpokládaného ru šení. prostředí rušení. Jde o nechr áněná siln ě ru šená pr ůmyslová prost ředí. nechráněná silně rušená průmyslová prostředí. 253

E M C. kompatibilita. Elektromagnetická

Recommend Documents