Magyar Elektrotechnikai Egyesület
Erőterek elleni védelem az épületekben
Szűcs László BME-HVT
Az EM terek leggyakoribb forrásai az épületekben
∆ Természetes eredetű o Villám ∆ Mesterséges eredetű oEnergiaellátás oRádiós rendszerek oRF ISM berendezések oMotorok,tekercsek oNagy feszültségű berendezések
EMC probléma Zavar forrás
Beavatkozás lehetősége az épület tervezésénél: Zavar forrás: zavarszint csökkentése
Terjedési út
Terjedési út: zavarcsillapítás növelése kompenzáló tér alkalmazása
Zavar vevő
Zavarvevő: legtöbbször adott, nem változtatható (pl lakó, érzékeny berendezés)
Határértékek •
EMC zavartűrés határértékek: o MSZ EN 61000-4-3:2006. Elektromágneses összeférhetőség (EMC). 4-3. rész: Vizsgálati és mérési módszerek. Sugárzott, rádiófrekvenciás, elektromágneses térrel szembeni zavartűrési vizsgálat o MSZ EN 61000-4-10:1993/A1:2001 Elektromágneses összeférhetőség (EMC). 4-10. rész: Vizsgálati és mérési módszerek. Csillapodó rezgésű mágneses térrel szembeni zavartűrés vizsgálata o MSZ EN 61000-4-8:2010 Elektromágneses összeférhetőség (EMC). 4-8. rész: Vizsgálati és mérési módszerek. Hálózati frekvenciás mágneses térrel szembeni zavartűrés vizsgálata
•
Biológiai határértékek: o 63/2004. (VII. 26.) ESzCsM rendelet a 0 Hz-300 GHz közötti frekvenciatartományú elektromos, mágneses és elektromágneses terek lakosságra vonatkozó egészségügyi határértékeiről
A zavaró EM terek tulajdonságai
reaktáns közeltér:
E és H változása elemi dipól antennánál a normalizált távolság (r/λ ) függvényében
E , H nincs fázisban sugárzott energia nincs sugárzó közeltér: E , H gyorsan változik 1/r 1/r2 1/r3 komponensek távoltér:
E , H 1/r szerint változik E/H konstans reaktáns közeltér sugárzó közeltér
távoltér
A közeltérben áramgerjesztésnél H, feszültséggerjesztésnél E domináns Távoltérben E , H irányfüggő
Hullámimpedancia a távolság függvényében
Normalizált hullámimpedancia, Z/120π
Nagyimpedanciás tér ∆ 100
Kisimpedanciás tér A beiuzweiuzerwwe o
akjhasldkhs
10
Z0=E/H 1
0.1
0.01 0.001
0.01
0.1 Normalizált távolság a forrástól, r/λ λ
1
Zavarforrás zavarszintjének csökkentése
• •
Természetes eredetű – Villám Mesterséges eredetű × Energiaellátás – Rádiós rendszerek – RF ISM berendezések – Motorok,tekercsek – Nagy feszültségű berendezések
A zavarszint csökkentése az energiaellátás mágneses zavarainál ∆ A legnagyobb mágneses teret a sínezés
okozza, ezért ahol lehetséges kábelezést használjunk helyette! ∆ Több kábel esetén mindegyik kábelben
minden fázist vezessünk át! ∆ Az olajos transzformátorok szórt tere
általában kisebb mint a száraz kivitelűeké. ∆ Ne vezessük a kábeleket a
mennyezeten!
ENER SALINAS Mitigation of Power-Frequency Magnetic Fields With Applications to Substations and Other Parts of the Electric Network
A tokozatlan sínek tere
Kábelezés esetén legkisebb a vezetők távolsága
A zavarszint csökkentése az energiaellátás mágneses zavarainál ∆ A legnagyobb mágneses teret a sínezés
okozza, ezért ahol lehetséges kábelezést használjunk helyette! ∆ Több kábel esetén mindegyik kábelben
minden fázist vezessünk át! ∆ Az olajos transzformátorok szórt tere
általában kisebb mint a száraz kivitelűeké. ∆ Ne vezessük a kábeleket a
mennyezeten!
ENER SALINAS Mitigation of Power-Frequency Magnetic Fields With Applications to Substations and Other Parts of the Electric Network
Különböző kábel elrendezések tere
ENER SALINAS Mitigation of Power-Frequency Magnetic Fields With Applications to Substations and Other Parts of the Electric Network
Mágneses tér a fázis átrendezés előtt és után
ENER SALINAS Mitigation of Power-Frequency Magnetic Fields With Applications to Substations and Other Parts of the Electric Network
A zavarszint csökkentése az energiaellátás mágneses zavarainál ∆ A legnagyobb mágneses teret a sínezés
okozza, ezért ahol lehetséges kábelezést használjunk helyette! ∆ Több kábel esetén mindegyik kábelben
minden fázist vezessünk át! ∆ Az olajos transzformátorok szórt tere
általában kisebb mint a száraz kivitelűeké. ∆ Ne vezessük a kábeleket a
mennyezeten!
ENER SALINAS Mitigation of Power-Frequency Magnetic Fields With Applications to Substations and Other Parts of the Electric Network
Transzformátorok mágneses tere
ENER SALINAS Mitigation of Power-Frequency Magnetic Fields With Applications to Substations and Other Parts of the Electric Network
Zavarás csökkentése zavarcsillapítás növelésével
Távolság növelésével sugárzó közeltér: E , H gyorsan változik 1/r 1/r2 1/r3 komponensek távoltér: E , H 1/r szerint változik
Árnyékolással Árnyékolási csillapítás: S = 20⋅log(E1/E2) = 20⋅log(H1/H2)
Árnyékoló anyagok
Normalizált hullámimpedancia, Z/120π
Nagyimpedanciás tér
Az árnyékolás függ:
Kisimpedanciás tér
o az árnyékoló anyagtól
100
o az árnyékoló alakjától 10
o az árnyékoló vastagságától o a tér tulajdonságaitól
1
o a frekvenciától o a résektől
0.1
0.01 0.001 Ferromágneses anyagok
0.01
0.1
Ferromágneses Normalizált távolság a forrástól, r/λ λ és/vagy jó vezetőképességű anyagok
1 Jó vezetőképességű anyagok
RF árnyékolás
E2 E0
E1 E5
E9 a zavaró sugárzás tere
E’1
E3 E4
E’4
E’6
E6 E’8
E7
E8 stb.
E11
a védeni kívánt tér
Árnyékolási csillapítás: S = 20⋅log(E1/E2) = 20⋅log(H1/H2) Összetevői: S=R+A+B ahol R - az árnyékolás két határfelületén jellemző reflexiós csillapítás A - az árnyékoló anyagban mutatkozó abszorpciós csillapítás B - az árnyékoló közeg (lemez) két határfelülete között kialakuló többszörös reflexiók hatása.
Az árnyékolási hatásfok függ a beeső EM hullám irányától !
Behatolási mélység Behatolási mélység
mm
fr Hz
Cu
Al
Fe
25
13.4
17.4
2.54
50
9.44
12.3
1.8
100
6.77
8.7
1.3
1000
2.11
2.75
0.41
10000
0.67
0.87
0.13
100000
0.21
2.75
0.04
1000000
0.07
0.09
0.13
Örvényáramú árnyékoló alumínium lemez (50 Hz)
∆ A beiuzweiuzerwwe o
ENER SALINAS Mitigation of Power-Frequency Magnetic Fields With Applications to Substations and Other Parts of the Electric Network
akjhasldkhs
Alumínium vagy vas? (50 Hz)
Alumínium lemez (σ= 3.77x107Sm−1) ENER SALINAS Mitigation of Power-Frequency Magnetic Fields With Applications to Substations and Other Parts of the Electric Network
vas lemez (σ= 1.03x107Sm−1 , µr= 500)
Tömítések
fémszivacs
Árnyékolási csillapítás mérése
Az árnyékolási csillapítás mérése: as = 20⋅log(E0 / E1) (EN 50147-1 szerint) ahol
as = 20⋅log(H0 / H1)
E0, H0 a térerősség szabad térben, ha d = d1 + d2 + d3, E1, H1 a térerősség a fal két oldalán mérve.
árnyékolt fal
árnyékolt fal
d1
d1 d2
d2
d3
G
d3
G
<
dBµV
dBµV
a; dB
Zárt terű árnyékolások jellemző csillapítása 120 100 80 60 40 20 1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
1.E+05
f; GHz
Villám terének csökkentése
Villám mágneses tere 4 levezető esetén H (A/m)
Systematic Approach for the Analysis of the Electromagnetic Environment Inside a Building During Lightning Strike A.Orlandi,Senior Member, IEEE, C. Mazzetti, Z. Flisowski, and M. Yarmarkin
Villám mágneses tere 12 levezető esetén H (A/m)
Systematic Approach for the Analysis of the Electromagnetic Environment Inside a Building During Lightning Strike A.Orlandi,Senior Member, IEEE, C. Mazzetti, Z. Flisowski, and M. Yarmarkin
Vezetékek védelme MSZ IEC 61000-5-2 Elektromágneses összeférhetőség (EMC). 5. rész: Szerelési és zavarcsökkentési irányelvek. 2.főfejezet:Földelés és kábelezés
THE BENEFITS OF APPLYING IEC 61000-5-2 TO CABLE SCREEN BONDING AND EARTHING EurIng Keith Armstrong
Köszönöm a figyelmet!
