CW01 Teorie měření · datovými vodiči. Galvanické propojení je pro elektrický signál velmi...
Transcript of CW01 Teorie měření · datovými vodiči. Galvanické propojení je pro elektrický signál velmi...
Ústav technologie, mechanizace
a řízení staveb
Teorie měření
a regulace
© 2015 - Ing. Václav Rada, CSc.
6.spec
ZS – 2015/2016
Rušení
CW01
T- MaR
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
A
Další pokračování
o
„souvisejících problémech“
měření a snímačů …………
a to o
RUŠENÍ
……© VR - ZS 2014
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
A
aneb
RUŠENÍ
Základy
elektromagnetické
kompatibility
Rušení a odrušování patří k základním elektro-
technickým jevům, protože přímo a nezaměni-
telně souvisejí s jejich podstatou a hlavně s re-
alitou působení elektrického proudu v reálných
soustavách.
Hlavním zdrojem rušení jsou nedokonalé
spoje a kontakty, dále pak proudové
nárazy – např. od zapínání velkých
spotřebičů, zejména s převažujícím
indukčním charakterem.
09.2009
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Elektromagnetické rušení je proces, při kte-
rém se signál, generovaný zdrojem rušení, pře-
náší prostřednictvím elektromagnetické vazby
do rušených systémů.
Je neoddělitelné od jakéhokoliv zařízení, které
ke své funkci (činnosti) potřebuje elektromag-
netické pole.
Je neoddělitelné od jakékoliv lidské činnosti.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Rušením se rozumí generování užitečných
a nezbytných, ale i nežádoucích elektro-
magnetických polí různé intenzity a kmi-
točtového spektra.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušováním se pak rozumí zamezení
přístupu rušení k přístroji a rovněž
omezení působení přístrojem
vyvolaných vlastním rušením
do okolí.
Po síťovém přívodu se rušení šíří buď symetricky,
kdy rušivý proud teče obdobně jako napájecí proud po
fázovém vodiči L do přístroje a po nulovém N zpět ke
svému zdroji, nebo nesymetricky, kdy obecně rozdílné
rušivé proudy tečou do přístroje po fázovém i nulovém
vodiči a zpět jsou ke svému zdroji odváděny
ochranným vodičem PE.
V prvním případě vzniká rušivé napětí mezi vodiči L a
N, ve druhém pak mezi L a PE i mezi N a PE.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Zvláštním případem nesymetrického šíření rušení,
který má význam z měřicích důvodů, je šíření
asymetrické, kdy jsou rušivé proudy v L a N vodiči
zcela shodné a ve fázi.
V praxi se většinou vyskytují kombinace uvedených
šíření.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Třídění podle kmitočtové oblasti
Definice oblastí
Třídění podle kmitočtu je z mnoha hledisek zásadní, protože posky-
tuje dobrý přehled o charakteru a rozdílech mezi jednotlivými ději,
a úzce souvisí jak se způsoby šíření, tak s výběrem vhodných ome-
zujících a odrušovacích prostředků.
Základní dělení na nízkofrekvenční a vysokofrekvenční oblast je
tradičně vymezeno kmitočtem 9 kHz. Pod touto hranicí se nacházejí
nízkofrekvenční jevy většinou spojené s kmitočtem elektrorozvod-
né sítě a jeho harmonickými, které se obvykle uvažují do řádu
padesát Hz. Oblast nad 9 kHz je vyhrazena vysokofrekvenčnímu
rušení, ale je často normami sledována oblast až od 150 kHz výše.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Nízkofrekvenční rušení
Nízkofrekvenční rušení souvisí s takovými jevy, jako jsou pomalé
změny napájecího napětí, flikr, zvlnění stejnosměrného napájecího
napětí, krátkodobé poklesy a přerušení napájecího napětí, nesymet-
rie napětí, signály v napájecích sítích a elektrická a magnetická
pole, dále stručně charakterizovanými.
Pomalé změny napájecího napětí mimo přípustné tolerance jsou
většinou vyvolány významnými změnami výkonu odebíraného z
rozvodné sítě. Příčinou mohou být spotřebiče typu, svařovací,
elektrolytická a galvanizační zařízení, pohony s velkými výkony a
další zařízení charakteru trvalé zátěže s měnícími se parametry.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Flikr neboli opakující se krátkodobá změna napájecího napětí se
projevuje zejména kolísáním svítivosti žárovkových svítidel (bliká-
ní). Příčinou jsou opakované prudké změny zatížení rozvodné sítě
kolísáním odběru např. při bodovém svařování apod. Pro lidské oko
je nejkritičtější kmitočtová oblast od zlomků do desítek Hz.
Zvlnění stejnosměrného napájecího napětí se projevuje trvalou pří-
tomností střídavé složky v důsledku např. nedokonalé filtrace usměr-
něného síťového napětí, nebo na zařízení napájeném z akumulátorů
při jejich dobíjení za provozu.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Krátkodobé poklesy a přerušení napájecího napětí způsobené spíná-
ním zátěží, poruchovými jevy a jejich odstraňováním (opětné zapíná-
ní). Tyto jevy jsou charakterizovány zbytkovým napětím a dobou tr-
vání. Některá připojená zařízení mohou bez zvláštních opatření v pří-
padě takové poruchy zkolabovat, popř. ztratit data.
Nesymetrie napětí, zpravidla jako kombinace amplitudové a fázové
nesymetrie třífázového napájecího systému způsobená připojením
nesymetrické třífázové zátěže nebo velkými jednofázovými či dvou-
fázovými zátěžemi (např. u střídavé trakce).
Signály v napájecích sítích reprezentuje především HDO, popř. jiné
komunikační přenosy v sítích nn, vn a vvn.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Kmitočty těchto signálů nejsou shodné s kmitočtem sítě a jeho ná-
sobky, ale zpravidla spadají do nízkofrekvenční oblasti. Při náhod-
ném vzniku rezonancí např. s kompenzačními prostředky a reaktan-
cemi sítě a zátěží může dojít až k havárii.
Elektrická a magnetická pole se na rozdíl od všech předchozích pří-
padů, kde se rušivé signály šíří po vedení, šíří prostorem. Rušivá
elektrická pole jsou vytvářena především vodiči vrchního vedení
vn, vvn a zvn.
Významná magnetická pole vytvářejí vodiče protékané značnými
proudy, jako svařovací kabely, přívody elektrod obloukových pecí,
galvanizačních a elektrolytických lázní apod. Mohou se také
přechodně vyskytnout v blízkosti vodičů při zkratech a proudových
rázech v elektrizační soustavě.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Vysokofrekvenční rušení
U vysokofrekvenčního rušení je rozlišení způsobu šíření význam-
nější než u nízkofrekvenčního rušení. Přitom je třeba mít na zřeteli,
že při vhodných podmínkách může rušivý signál šířený po vedení
využít toto vedení jako vysílací anténu a pokračovat ve formě ele-
ktromagnetického pole.
Obdobně může nastat i opačný jev, kdy rušivé elektromagnetické
pole může být zachyceno vedením nebo další částí zařízení jako
přijímací anténou a dále se šířit „po vedení“.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
O tom, zda rušivý signál přijde k rušenému zařízení po vedení, nebo
polem, rozhoduje především konkrétní konfigurace zdroje a
příjemce rušení, charakter prostředí, vzájemná vzdálenost a způsob
propojení apod.
Vysokofrekvenční rušení v oblasti od 9 do 150 kHz je zapříčiněno
především rušivými signály generovanými výkonovými polovodi-
čovými měniči a spínanými zdroji zejména v rozsahu kmitočtů od-
vozených od nosného kmitočtu pulsně šířkové modulace. Přestože
jde o poměrně silné rušivé signály, normy tuto oblast z hlediska
emisí zatím většinou nepokrývají.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Rušení v oblasti nad 150 kHz zpravidla bývá označováno jako
rádiové rušení.
Významnými zdroji emisí jsou opět polovodičové měniče a spínané
zdroje s ději spojenými se spínáním a rozpínáním polovodičových
součástek budícími vysokofrekvenční kmitání spolupůsobením
parazitních indukčností a kapacit připojených součástek a obvodů.
Dalšími zdroji mohou být průmyslová, vědecká a lékařská
vysokofrekvenční zařízení produkující tyto kmitočty jako hlavní
produkt, tj. např. zařízení pro dielektrický, indukční a mikrovlnný
ohřev, elektroerozní obrábění atd.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Zdrojem vyzařovaného rušení jsou rovněž výboje a jiskření na
velmi namáhaných částech izolátorů, korónové výboje a jiskření na
nedokonalých kontaktech. Zcela evidentním rušivým zdrojem jsou
pevné a mobilní rádiové vysílače.
Přechodné děje jsou charakterizovány jednorázovými nebo různě
často opakovanými napěťovými nebo proudovými impulsy tvaru
rázové nebo tlumené kmitavé vlny.
Mezi vysokofrekvenční jevy jsou řazeny právem, protože vzhledem
ke strmé náběžné hraně rušivých impulsů spadá generované
spektrum do vysokofrekvenční oblasti (v některých případech sahá
až po desítky megahertzů).
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Tyto jevy jsou spojeny především s atmosférickými a elektrosta-
tickými výboji a dále se spínacími jevy v elektrických sítích a roz-
vodech, jako např. vypínáním indukčních zátěží, poruchami a prů-
razy izolace, spínáním kompenzačních kondenzátorů apod.
Zdrojem uvedených jevů bývají také rychle spínající moderní vý-
konové polovodičové součástky.
Tyto jevy mohou být nepříjemně zesilovány při odrazech šířících se
vln na koncích impedančně nepřizpůsobeného vedení. Některé z
těchto rušivých přechodných vlivů jsou energeticky vydatné, např.
rušení vyvolané přímým nebo blízkým úderem blesku s možnými
destrukčními účinky. Jiné jevy jsou natolik rychlé, že se velmi
snadno šíří parazitními cestami i vyzařováním do širokého okolí.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Šíření rušivých signálů
Cesty šíření
Nutným předpokladem „úspěšného rušení“ je existence cesty,
kterou se rušivý signál šíří od zdroje k zařízení citlivému na
rušení. Rušivé signály se v zásadě šíří třemi způsoby:
- kontaktně po vedení
- bezkontaktně vazbami
- vyzařováním.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Šíření po vedení
K šíření rušivého signálu je nutné přímé propojení napájecími nebo
datovými vodiči. Galvanické propojení je pro elektrický signál velmi
vhodným prostředím, ačkoliv se impedanční poměry pro rušivé
signály mohou od impedančních poměrů pro kmitočet pracovního
signálu výrazně lišit.
Na vedení se přitom rozeznávají dva typy rušivého napětí:
symetrické a nesymetrické.
Symetrické napětí je charakterizováno jako napětí mezi dvěma
libovolnými vodiči daného vedení. Je to napětí vyvolané rušivým
zdrojem připojeným mezi tuto dvojici vodičů, např. připojeným
polovodičovým měničem. Symetrické rušivé napětí vyvolá rušivý
proud uzavírající se ve smyčce tvořené dotčenou dvojicí vodičů.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Typy rušivých signálů
šířících se po vedení
Nesymetrické napětí se objevuje mezi pracovními vodiči (z hlediska
rušení na společném potenciálu) a vztažným bodem – např. zemí
nebo kostrou zařízení. Je to rušení vyvolané např. napětím indukova-
ným rušivým polem společně do všech vodičů vedení proti zemi.
Nesymetrické rušivé napětí vyvolá rušivý proud uzavírající se ve
smyčce mezi vedením a zemí, popř. kostrou spotřebiče.
Na obr. jsou ukázány možné rozdíly v případě výkonového napájení,
kdy se rušivý proud vyvolaný nesymetrickým napětím může uzavírat
buď uvnitř přívodu ochranným zemním vodičem (případ A), nebo
mezi všemi přívodními vodiči a zemí, popř. uzemněnou konstrukcí
(případ B).
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Vzhledem k tomu, že impedance jednotlivých vodičů proti zemi je
obecně různá, různé napěťové úbytky při nesymetrickém rušení často
současně vyvolají symetrické rušení a výsledkem je kombinované
rušení obou typů.
Poměrně zákeřný způsob přenosu rušivých signálů je přenos pros-
třednictvím společné impedance (někdy též vazba společnou impe-
dancí), kdy zdroj rušení a rušený přístroj nemají společný živý nebo
datový vodič, ale mají společnou impedanci – obvykle v obvodu
zemnicího vodiče.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Rušivý proud sváděný do země ze zdroje rušení vyvolá na společné
impedanci úbytek napětí UR, působící jako rušení na druhém,
„odděleném„ přístroji (obr.). Tento společný vodič přitom může být
zcela vyhovující z bezpečnostního hlediska, tj. z hlediska síťového
kmitočtu, při kterém vykazuje zanedbatelnou impedanci.
Pro vysokofrekvenční rušivý proud ovšem může reaktanční složka
impedance vyvolat značné napěťové úbytky..
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Vazba společnou impedancí
Šíření vazbami
Šíření vazbami mezi zdrojem a příjemcem především vzniká mezi
blízkými vodiči, např. při vedení ve společném kabelu nebo po spo-
lečné trase. Uplatňují se při tom vzájemné indukčnosti mezi vodiči a
kapacita mezi vodiči.
Vzájemná indukčnost se přibližně pohybuje v desetinách mikrohenry
na metr délky vzájemného souběhu vodičů při jejich vzdálenostech
do deseti centimetrů. Přitom blízkost uzemněných konstrukčních
částí tuto vazbu výrazně zmenšuje.
Pro kapacitu obdobně platí hodnoty v jednotkách pikofaradů na metr
délky.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Šíření vyzařováním
Šíření vyzařováním znamená takový stav, kdy rušivý signál je k ruše-
nému zařízení předáván prostřednictvím vyzařovaného
elektromagnetického pole. Je vhodné uvažovat tyto dva případy:
- v blízkém poli neplatí popis rovinnou vlnou a konstantní poměr
elektrické a magnetické složky pole, tj. v obvyklých případech ve
vzdálenostech kratších, než je dvojnásobek vlnové délky vyzařova-
ného rušení (např. pro 100 MHz je to vzdálenost přibližně 6 m)
- vzdálené pole je pro posuzování úrovně rušení vhodnější, protože
může být popsáno rovinnou vlnou a přijímač i vysílač mohou být
uvažovány jako náhradní anténa (uplatňuje se ve vzdálenostech vět-
ších než je uvedeno shora, jestliže jsou oproti ní rozměry vysílače i
přijímače podstatně menší).
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Popisované pole je charakterizováno buď vyzařovaným výkonem,
např. ve wattech na čtvereční metr, nebo intenzitou elektrického pole
ve voltech na metr, popř. intenzitou magnetického pole v ampérech
na metr. Úrovně se nejčastěji uvádějí vztažené k referenční úrovni,
např. v decibelech na mikrovolt na metr.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Prostředí Pro stanovení EMC výrobku je rozhodující, pro jaké elektromagne-
tické prostředí je určen. Toto prostředí je charakterizováno očekáva-
nými úrovněmi elektromagnetického rušení jak v elektromagne-
tickém poli obklopujícím výrobek, tak v napájecích či datových
vodičích; k výrobku.
Podle očekávané intenzity rušení se rozlišují různé kategorie
prostředí:
chráněné prostředí, vyznačující se velmi nízkými úrovněmi rušení,
zajišťovanými např. odrušovacími prostředky na vstupech vedení do
místnosti, zálohovaným napájením apod. (prostředí typické např. pro
výpočetní centra, některé laboratoře apod.),
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
obytné prostředí, vyznačující se relativně nízkými úrovněmi rušení,
kde se nevyskytují silně rušící zdroje (zejména prostředí v obytných
objektech napájených z veřejné rozvodné sítě nn, ale i v dalších takto
napájených prostorech, jako jsou např. obchody, supermarkety, kan-
celáře, banky, kina, provozovny lehkého průmyslu, dílny apod.),
průmyslové prostředí, vyznačující se vysokými úrovněmi rušení, kde
se vyskytují silně rušící zdroje a které je napájeno z neveřejné prů-
myslové rozvodné sítě, která není určena pro napájení obytných
objektů.
Ve zvláštních případech mohou být specifikována i další elektromag-
netická prostředí vyznačující se specifickými rušivými signály, jako
např. rozvodny vn a vvn, nemocniční prostředí, prostředí telekomu-
nikačních ústředen, trakčních vozidel apod.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Pro jednotlivá prostředí jsou stanoveny meze emisí, tzn. maximální
přípustné úrovně jednotlivých typů emitovaného rušení, a příslušně
vyšší meze odolnosti, tzn. minimální přípustné hodnoty odolnosti
výrobku proti jednotlivým typům rušení.
Odstup mezi maximální přípustnou úrovní konkrétního emitovaného
rušení a minimální přípustnou hodnotou odolnosti proti tomuto ruše-
ní v daném prostředí bývá označován jako rezerva kompatibility a
respektuje vzájemné spolupůsobení několika rušivých zdrojů v da-
ném prostředí.
Je-li např. výrobek určen pro použití v obytném i průmyslovém pro-
středí, musí mít meze emisí odpovídající obytnému prostředí i meze
odolnosti odpovídající průmyslovému prostředí.
Normy předepisující konkrétní hodnoty mezí zpravidla rozlišují pou-
ze obytné prostředí a průmyslové prostředí.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Pro Vztah
mezi přípu-
stnými emi-
semi a po-
žadovanou
odolností
podle typu
prostředí
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2015
Frekvence Název oblasti Odrušení
0 až 2000 Hz
oblast vyšších
harmonických
(do n = 40)
řeší se kompenzací a filtrací
2 až 9 kHz „pásmo nikoho“
zatím nejsou určeny přípustné
meze, tudíž se zatím neměří
9 až 150 kHz
rušení sledované
a měřené na
síťových
svorkách
zatím nejsou určeny přípustné
meze, zpravidla se zatím
neměří (lze zde rušit, ale ne
předávat informace,
odporovalo by to zákonům o
telekomunikacích)
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2015
Frekvence Název oblasti Odrušení
9 až
150 kHz
rušení sledované a měřené
na síťových svorkách
zatím nejsou určeny
přípustné meze,
zpravidla se zatím
neměří (lze zde rušit,
ale ne předávat
informace, odporovalo
by to zákonům o
telekomunikacích)
150 kHz až
30 MHz
rušení sledované a měřené na
síťových svorkáchkompenzace a filtrace
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2015
Frekvence Název oblasti Odrušení
30 MHz až
1000 MHz
rušení sledované a
měřené jako
elektromagnetické
pole
měří se anténami, v případě
nevyhovujících výsledků lze
rušení omezit
vysokofrekvenčním stíněním,
odrušovací filtry na síťových
svorkách zde nemají význam,
protože rušení se šíří
elektromagnetickým polem, a
nikoliv po síťovém přívod
Normy elektromagnetické kompatibility
Tvorbě norem (nejen) pro oblast EMC věnují mezinárodní organiza-
ce, na jejichž činnosti se ČR aktivně podílí.
IEC – Mezinárodní elektrotechnická komise, která tvoří elektrotech-
nické normy s celosvětovou působností, označené IEC s příslušným
číslem normy
CENELEC – Evropská normalizační komise pro elektrotechniku,
která ve spolupráci s IEC vytváří evropské elektrotechnické normy,
označené EN a číslem shodným s číslem odpovídající (převzaté)
normy IEC
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
CISPR – Mezinárodní speciální komise pro rádiové rušení, tvořící
normy CISPR v oblasti vysokofrekvenčního rádiového rušení, z nichž
vybrané přejímá CENELEC jako evropské normy EN s modifikova-
ným číselným označením
ETSI – Evropský telekomunikační normalizační institut, zabývající
se mj. rušením v rámci telekomunikací, tj. rovněž vysokofrekvenčním
rádiovým rušením, nikoliv však v rámci směrnice o EMC, ale pod tzv.
směrnicí R&TTE (rádiová a telekomunikační koncová zařízení); vy-
brané normy ETSI opět přejímá CENELEC jako evropské normy
ETSI EN se shodným číselným označením.
České normy, vydávané Českým normalizačním institutem (ČNI),
vznikají přejímáním mezinárodních norem ekvivalentním překladem.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Kmenové normy jsou harmonizované normy pro nejširší oblast
elektrotechnických výrobků, pokud není vydána úžeji zaměřená
výrobková norma.
V současné době jsou vydány a platné čtyři kmenové normy:
ČSN EN 61000-6-1: Odolnost – Prostředí obytné, obchodní a
lehkého průmyslu,
ČSN EN 61000-6-2: Odolnost pro průmyslové prostředí,
ČSN EN 61000-6-3: Emise – Prostředí obytné, obchodní a lehkého
průmyslu,
ČSN EN 61000-6-4: Emise – Průmyslové prostředí.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
EMC - PŘEHLED NOREM A PRÁVNÍCH PŘEDPISŮ
Basic Standards - Základní normy
Generic Standards - Kmenové normy
Product Standards - Normy výrobků
Zákon 22/1997 o technických požadavcích na výrobky
Zákon 102/2001 o obecné bezpečnosti výrobků
EMC Directive 2004/108/EC
EMC Směrnice 2004/108/ES
Nařízení vlády EMC 616/2006
EMC Directive 2014/30/EU
EMC Směrnice 2014/30/EU
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Elektromagnetická kompatibilita (slučitelnost) EMC
je definována jako schopnost zařízení, systému či přístro-
je vykazovat správnou činnost i v prostředí, v němž pů-
sobí jiné zdroje elektromagnetických signálů (přírodní či
umělé – lidskou činností vznikající).
A naopak svou vlastní "elektromagnetickou činností" ne-
přípustně neovlivňuje své okolí, tj. nevyzařuje signály,
které byly rušivé pro jiná zařízení. (nebo na jejich činnost
rušivě působily).
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Elektromagnetická kompatibilita vznikla jako samo-
statná vědecko-technická disciplína (po předcházejícím
údobí zkoumání a sledování problémů, které elektromag-
netické rušení vyvolává) začátkem šedesátých let 20. sto-
letí v USA a poměrně dlouhou dobu 10 až 15 let byla
předmětem zájmu jen úzkého okruhu odborníků-elektro-
niků pracujících ve vojenském a kosmickém průmyslu.
Její průnik do běžného života souvisí s prudkým rozvojem
elektroniky, zejména mikroprocesorové a komunikační
techniky v posledních desetiletích.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Základní pojmy
EMC = elektromagnetická kompatibilita -
Electromagnetic Compatibility
EMS = elektromagnetická susceptibilita
(imunita) - Electromagnetic
Susceptibility nebo Electromagnetic
Immunity
EMI = elektromagnetická interference -
Electromagnetic Interference
Tři pojmy ……
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Základní pojmy
V němčině se používá pojmu "Elektromagnetische
Verträglichkeit" (EMV)
V ruštině "Elektromagnitnaja sovměstimmosť".
V češtině byl dříve někdy užíván pojem "elektromagne-
tická slučitelnost“
--- dnes se používá správnější název „elektromagnetická
kompatibilita“
Tři pojmy ……
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Základní pojmy
EMC = elektromagnetická kompatibilita -
Electromagnetic Compatibility
Je definována jako schopnost zařízení uspokojivě pracovat
v daném elektromagnetickém prostředí (okolí).
Zároveň je definována jako soubor zkoušek a měření,
jejichž splnění znamená vyhovující výrobek nebo
vyhovující stav elektromagnetického pole.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMC ……
Zákazník si pod tímto pojmem představuje výsledky
(zcela nezbytně a pochopitelně vyhovující) měření
odolnosti proti rušení a minimalizaci jeho
negativního působení na okolí.
Základní pojmy
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Základní pojmy
EMC = ……
Technik (projektant, návrhář, technolog, vedoucí výroby)
si pod tímto pojmem představuje celou škálu úloh
vyplývajících z povahy rušení, nutnosti zjištění
zdroje a příčiny, včetně následných kroků
vedoucích k odstranění rušení a
minimalizaci jeho negativního
působení na okolí.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMS = elektromagnetická susceptibilita (imunita)
- Electromagnetic Susceptibility nebo
Electromagnetic Immunity
Elektromagnetická citlivost či elektromagnetická odolnost
vyjadřuje schopnost zařízení pracovat bez
poruch nebo s přesně definovaným
přípustným vlivem v prostředí, v němž se
vyskytuje elektromagnetické rušení.
Základní pojmy – další význam
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMS = ……
EMS se zabývá technickými opatřeními, které zvyšují
elektromagnetickou imunitu objektu (přijímače
rušení), tedy jeho odolnost proti vlivu
rušivých signálů.
Základní pojmy – další význam
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMS = ……
EMS jako celek je velice široký, obsáhlý a komplexní
vědní obora zabývá se především
technickými opatřeními.
EMS se týká spíše odstraňování důsledků rušení,
bez odstraňování jejich příčin. .
Základní pojmy – další vysvětlení
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMI = elektromagnetická interference -
Electromagnetic Interference
Elektromagnetické rušení je proces, při kterém se signál,
generovaný zdrojem rušení přenáší prostřed-
nictvím elektromagnetické vazby
do rušených systémů.
EMI se zabývá především identifikací zdrojů rušení,
popisem a měřením rušivých signálů a identi-
fikací parazitních přenosových cest.
Základní pojmy – další význam
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMI = ……
. Kompatibility celého systému se dosahuje technickými
opatřeními především na straně zdrojů rušení
a přenosových cest vzniklého rušení.
EMI se tak týká hlavně příčin rušení
a jejich odstraňování.
Základní pojmy – další význam
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMI = ……
Velmi rozsáhlou a důležitou oblastí je měření EMI,
především měření rušivých signálů
a jejich identifikaci.
Zahrnuje měřicí metody a postupy pro kvantitativní
hodnocení vybraných parametrů hlavně na
rozhraních zdrojů a přijímačů rušení.
Základní pojmy – další význam
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMI = ……
Problematika měření, která je pro závěrečné posouzení
EMC daného zařízení vždy rozhodující, je
navíc komplikovaná tím, že i samotné měřicí
zařízení je (či může být) zdrojem a současně
přijímačem rušivých signálů, což je nutno při
měření respektovat (technicky, kalibračně,
početně). a jejich odstraňování.
09.2009
Základní pojmy – další význam
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Z hlediska fyzikálního principu (který je obvykle pro
možnost potlačení parazitních vazeb nej-
důležitější) rozlišujeme vazbu galvanic-
kou, kapacitní, induktivní a vazbu vyzařo-
váním (vazbu elektromagnetickým polem).
Jejich základní principy působení mezi dvěma vodiči
či obvody 1 a 2 jsou schematicky naznače-
ny na následujícím obrázku.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Základní pojmy – další význam
EMI = ……
Základní druhy elektromagnetických vazeb:
a) galvanická, b) kapacitní, c) induktivní, d) vyzařováním.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
a) b) c) d)
Obr. 2.17. Základní druhy elektromagnetických vazeb: a) galvanická, b) kapacitní, c) induktivní, d) vyzařováním
EMI = …… principy vazebního působení
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMI = …… principy ochrany
Feritové kroužky, příp. feritové perličky navlečené na vodičích
Obr. 2.17. Základní druhy elektromagnetických vazeb: a) galvanická, b) kapacitní, c) induktivní, d) vyzařováním
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Obr. 2.17. Základní druhy elektromagnetických vazeb: a) galvanická, b) kapacitní, c) induktivní, d) vyzařováním
Vedení s útlumovým pláštěm
EMI = …… principy ochrany
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Obr. 2.17. Základní druhy elektromagnetických vazeb: a) galvanická, b) kapacitní, c) induktivní, d) vyzařováním
Optočlen
EMI = …… principy ochrany
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Obr. 2.17. Základní druhy elektromagnetických vazeb: a) galvanická, b) kapacitní, c) induktivní, d) vyzařováním
Optický kabel, optická linka
EMI = …… principy ochrany
Základní pojmy - vztahy
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
V současné době se rychle rozvíjí i oblast testování elek-
tromagnetické odolnosti objektů pomocí tzv. simuláto-
rů rušení (EMC simulátory).
Jde tedy v podstatě o praktické ověření stupně EMC na-
vrženého zařízení.
Testování se provádí nejen na hotových zařízeních, ale
zejména již v průběhu jejich vývoje.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Obecně řečeno
09.2009
Další velmi rozsáhlou je i oblast počítačové simulace a
modelování EMS i EMI, využívající rozsáhlých softwa-
rových produktů mnoha firem.
Tento přístup je výhodný zejména ve stádiu návrhu a vý-
voje daného zařízení, kdy poskytuje základní výchozí po-
znatky o úrovni jeho EMC a umožňuje tak realizovat
optimální technický návrh zařízení z hlediska EMC.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Obecně řečeno
Zařízení nebo systémy (a to jak technické, tak i biologic-
ké) musí být odolné vůči působení jiných zařízení a ne-
smí přitom samy nepříznivě ovlivňovat normální funkci
jiných systémů či zařízení.
Přitom každý systém nebo zařízení, nebo jejich určitá
část, může být současně vysílačem (zdrojem) i přijíma-
čem (tj. obětí) rušení.
Je tedy vyšší a širší pojem než prostá spolehlivost daného
zařízení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Obecně řečeno
Jeden ze zakladatelů - H. M. Schlike - již v roce 1968
řekl: "Systém sám o sobě může být provozně dokonale
spolehlivý - v reálném praktickém provozu bude však
téměř bezcenný, pokud současně nebude elektromag-
neticky kompatibilní (odolný). Spolehlivost a elektro-
magnetická kompatibilita jsou neoddělitelné požadavky
na systém, který má fungovat v každé době a za všech
okolností".
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Nutnost zabývat se touto oblastí je důsledkem neustále
stoupajícího množství elektrických a elektronických za-
řízení (spotřebičů) a zároveň neúnosně stoupající úroveň
elektromagnetických polí vytvářených mimo přírodní
zdroje – tedy lidskou činností a jejími výtvory.
Od jednoho z nejméně působících zdrojů = mikrovlnek
v domácnostech, přes mobilní telefony a radiová pojítka,
WiFi sítě, řadu lékařských přístrojů, přes televizní a roz-
hlasové vysílání až po stykače, spinače, motory a gene-
rátory a jejich řízené pohony.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Principiálně nedílnou součástí těchto polí jsou rušení v
kmitočtových pásmech od 0 (tj. prakticky subakustických
kmitočt, cca 10-4 Hz) až do hodnot 104 GHz (prakticky po
kmitočty kosmického záření).
Souvisejícím faktem, který velice nepříznivě ovlivňuje
danou situaci právě v oblasti EMC je, že řada zdrojů
elektromagnetických polí pracuje na poměrně vysokých
výkonových úrovních – technicky měřitelných od mW
po stovky MW. Odhaduje se, že v úrovních výkonu může
být maximální poměr až 200 dB, tj. 1020 násobek.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
V takto vzniklých a působících elektromagnetických po-
lích – musí pracovat (přímo ve stejných zařízeních nebo v
zařízeních sousedících) citlivé „přijímače“ pracující na
obdobných kmitočtech – např. citlivé zesilovače či nebo
mikroprocesorové obvody.
Těmto obvodům pracujícím často při extrémně nízkých
úrovních výkonu - řádově až 10-14W – stačí velmi slabá
pole k narušení jejich bezchybné funkce.
Pravděpodobnost vzájemného rušení je za těchto pod-
mínek skutečně velká.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
V praxi, kdy citlivá elektronická zařízení musí pracovat
v prostředí se silným rušením, vznikají značně obtížné
situace.
Např. vstupní měřicí ústředna technologického řídicího
počítače je spojena s výrobním procesem (technologií)
prostřednictvím množství čidel, k nimž často vedou i ně-
kolik set metrů dlouhé přívodní kabely nesoucí signály
nízkých úrovní – méně než jednotky mV nebo mA.
Propojovací kabely jsou přitom vystaveny působení sil-
ných rušivých polí schopných do nich naindukovat na-
pětí dosahující desítek až stovek voltů.
Tak vzniknou parazitní signály - impulsní nebo harmo-
nické – ty pak mohou být (mylně) vyhodnoceny jako in-
formace došlé z technologického procesu a mohou mít za
následek nesprávný zásah (mnohdy automaticky provede-
ný řídicím systémem) s možným rizikem hospodářských
škod, havárií na technickém zařízení, ale i ohrožení živo-
ta či zdraví lidí.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
V odborném tisku byla publikována a přesně popsána
řada příkladů, kdy nedodržení požadavků EMC mělo
katastrofální následky – na majetku i lidských životech.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Zničení stíhacího letounu NATO typu Tornado v r. 1984.
Příčinou katastrofy bylo rušení elektronického řídicího systému
letadla jiným elektromagnetickým vlněním - vysílačem velkého
výkonu v Holkirchenu u Mnichova v SRN. V důsledku selhání
automatického systému řízení se letadlo zřítilo z výšky 230 m
při rychlostí 800 km/hod.
Hmotná škoda byla vyčíslena na 100 miliónů marek.
Potopení britského křižníku Sheffield v roce 1982 během falk-
landské války argentinským letadlem. Příčinou bylo nedodržení
elektromagnetické kompatibility mezi palubním komunikačním
zařízením lodi a jejím rádiovým obranným systémem určeným k
rušení cílové navigace nepřátelských raket – konstrukčně-výrobní
pochybení a opomenutí. Výsledkem byly poruchy při vlastní rá-
diové komunikaci křižníku a proto byl během rádiového spojení
lodi s velitelstvím ve Velké Británii vypínán. V tété době odpálilo
argentinské letadlo raketu Exocet, která křižník potopila.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Kromě obrovských materiálních škod
přišlo dvacet lidí přišlo o život..
Havárie v hutích na průmyslovém východě USA v roce 1983.
Příčinou havárie bylo rušení mikroprocesorového systému řízení
jeřábu, přenášejícího licí pánev s tekutou ocelí příruční „walkie-
talkie“.
Licí pánev se předčasně převrhla.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Rozžhavený kov zabil na místě jednoho dělníka
a čtyři další vážně zranil.
Ztráta rádiového spojení mezi vysílači a přijímači, když do-
cházelo k intenzivnímu rušení rádiového spojení a k poruše
funkce automatického havarijního vypínání důlního kombajnu.
Stalo se na lodích Labské plavby a v dolech na Ostravsku.
Ve všech těchto případech byl zdrojem rušení tyristorový měnič a
obvody výkonových tranzistorových napáječů.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Havárie ve zdravotnických zařízeních.
Diagnostická souprava na JIPce monitorovala dech, tep a teplotu
připojených pacientů. Spínání okolních silových spotřebičů však
vyvolávalo v kardioskopu přídavné pulsy, které byly vyhodnoco-
vány jako nesynchronní tep srdce. Navíc, vadný startér zářivkové-
ho svítidla poblíž jednotky, který spínal každou sekundu, vyvolá-
val trvale hlášení překročení meze tepů a blokoval měření. Celá
souprava byla naprosto neodolávající rušení, takže musela být vy-
měněna za jiný (obdobný, funkčně shodný) systém od jiného vý-
robce. Systém splňoval přísnější požadavky EMC.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Cena v tomto případě nebyla prioritní
(a také ale nebyla zanedbatelná).
Součástí působení rušivých vlivů je i oblast indukované-
ho přepětí a statické elektřiny. Obě působení vyvolávají i
„klasické“ rušení a mají tedy i odpovídající následky.
Při každé bouřce je přepětím poškozována řada elektro-
nických zařízení, počítačů, telefonních ústředen a konco-
vých komunikačních zařízení, jako faxy, záznamníky a
telefony. Důvodem je nedostatečná odolnost těchto
zařízení proti přepětí a nevhodné či chybějící přepěťové
ochrany na vedení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
EMC biologických systémů se zabývá celkovým "elek-
tromagnetickým pozadím" našeho životního prostředí a
přípustnými úrovněmi rušivých i užitečných elektromag-
netických signálů (přírodních i umělých) s ohledem na
jejich vlivy na živé organismy.
Tyto vlivy jsou pozorovány již delší dobu, ale výsledky dosavad-
ních biologických a biofyzikálních výzkumů v této oblasti nejsou
zdaleka jednoznačné. Biologické účinky elektromagnetického pole
závisí na jeho charakteru, době působení i na vlastnostech organis-
mu. Protože nejsou známy receptory pole (tj. vstupy elektromagne-
tického pole do organismu), posuzují se tyto účinky jen podle ne-
specifických reakcí organismu.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Každý z biologických systémů (člověk) reaguje na půso-
bení elektromagnetického pole jinak, protože jeho adap-
tační, kompenzační a regenerační možnosti a schopnosti
jsou individuální.
Existuje řada konkrétních klinických studií zaměřených na vyšší ex-
pozice elektromagnetickým polem v pracovním procesu. Nežádou-
cí vliv na člověka je nejen přímé působení elektromagnetického po-
le na pracovišti (obsluha vysílačů, radiolokátorů, výpočetních stře-
disek apod.), ale i dlouhodobé bezděčné působení elektronizované-
ho životního prostředí venku a doma, kde lidi tráví hodiny svého
času - "společností" jsou elektrická a elektronická zařízení (TV a
rozhl. přijímače, kuchyňské spotřebiče, osobní počítače, …).
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Problematikou EMC biologických systémů se zabývají
výzkumná lékařská pracoviště s cílem posoudit odolnost
lidského organismu vůči elektromagnetickým vlivům,
mechanismy jejich působení apod.
U vysokofrekvenčních a mikrovlnných polí jsou relativně
nejvíce objasněny tzv. tepelné účinky, tj. účinky, které se
objeví jako výsledek ohřevu tkání vystavených vysokým
úrovním polí.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Příslušné hodnoty prahových výkonových hustot elektro-
magnetického pole na velmi vysokých kmitočtech, při jejichž pře-
kročení může nastat tepelné poškození organismu, jsou:
0,3 až 3 GHz --- 40 mW/cm
3 až 30 GHz --- 10 mW/cm
30 až 300 GHz --- 7 mW/cm
V České republice se této problematiky týká Vyhláška ministerstva
zdravotnictví č. 408/1990 Sb, která stanovuje poměrně přesné po-
žadavky pro práci a pobyt osob v elektromagnetickém poli.
Stanovuje největší přípustné velikosti ozáření jak pracovníků, tak
i "běžného" obyvatelstva.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Všechny způsoby a postupy měření, stejně tak jako hod-
noty (dovolených nebo přesněji „přípustných“) rušivých
úrovní, dané průběhy vyhovujících výsledků a metodika
měřicích postupů a zkoušek je uložena v normách ČSN
(např. řady ČSN 61000), a ve speciálních předpisech a ná-
vodech.
Obdobně normy a předpisy týkající se EMC existují ve
všech vyspělých zemích.
09.2009
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Elektromagnetická kompatibilita představuje výrazně
systémovou a integrující disciplínu mající navíc výz-
namné aspekty finanční a ekonomické.
Respektování EMC při vývoji, konstrukci a výrobě prak-
ticky všech elektrotechnických a elektronických zařízení
je již v současné době nezbytnou podmínkou jejich pro-
dejnosti na všech trzích.
Pro export výrobků českého průmyslu na světové trhy,
musejí výrobky vyhovovat i dalším normám.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Dnem 1. ledna 1996 ve všech zemích EU vstoupila v plat-
nost jednotná a přísně sledovaná i sankcionovaná direk-
tiva č. 89/336/EEC - ze dne 3. 5. 1989 „o sbližování zá-
konů členských států v oblasti elektromagnetické kom-
patibility“.
Direktiva předepisuje obecné požadavky EMC pro uve-
dení přístroje či zařízení na trh.
Bez splnění všech těchto požadavků, a jeho závazného
prokázání, je prodej zařízení (ale i jeho vystavení či rek-
lama) finančně sankcionován a zakázán.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Základní řetězec EMC a jeho především metodologický význam
motory, spínače, relé,
energetické rozvody,
polovodičové měniče,
zářivky, pece oblou-
kové, svářečky, os-
cilátory, počítače,
číslicové systémy,
elektrostatický výboj
vzdušný prostor,
energetické kabely,
napájecí vedení,
zemnění, stínění,
signálové vodiče,
datové vodiče
číslicová technika,
počítače, měřicí
zařízení a přístroje,
automatizační prostře
dky, telekomunikač-
ní systémy, systémy
pro přenos dat,
rozhlasové a tele-
vizní přijímače
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
První oblast zdrojů elektromagnetického rušení zahrnuje
zkoumání obecných otázek mechanismů vzniku rušení,
jeho charakteru a intenzity. Patří sem jednak tzv. přírodní
(přirozené) zdroje rušivých signálů (Slunce, kosmos, elek-
trické procesy v atmosféře apod.), jednak tzv. umělé zdro-
je rušení, tj. zdroje vytvořené lidskou činností ("man
made noise"), k nimž patří technická zařízení - zapalovací
systémy, elektrické motory, výroba, přenos a distribuce
elektrické energie, elektronická zařízení, elektronické sdě-
lovací prostředky, tepelné a světelné spotřebiče apod.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Druhá oblast zdrojů elektromagnetického rušení se zabý-
vá elektromagnetickým přenosovým prostředím a vazba-
mi, tedy způsoby i cestami, kterými se rušící energie ze
zdroje rušení dostává do rušených objektů - přijímačů
rušení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Třetí - konečná oblast se zabývá problematikou objektů
či přijímačů rušení a klasifikací typů, podrobnou specifi-
kací rušivých účinků na základě analýzy konstrukčních a
technologických parametrů zařízení i z toho plynoucí je-
jich elektromagnetickou odolností.
Skutečná souvislost uvedených tří oblastí základního ře-
tězce EMC je samozřejmě mnohem složitější.
Ve skutečném řetězci EMC se nikdy nejedná o jediný
zdroj rušení a jediný přijímač, ale vždy o vzájemné vztahy
více systémů vzájemně se všestranně ovlivňujících.
09.2009
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Pokud by se podařilo zcela odstranit kteroukoli část to-
hoto řetězce, ztratila by elektromagnetická kompatibilita
svůj smysl, neboť dané zařízení či systém by byl absolut-
ně kompatibilní.
Kromě obávanějšího průmyslového a přepěťového rušení
mohou ohrozit správnou činnost elektronického systému i
rušivé signály kontinuálního (spojitého) charakteru, je-
jichž působení trvá obvykle buď nepřetržitě (příp. jen s
krátkými přerušeními) nebo alespoň relativně delší dobu.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Zvláštním zdrojem rušení je tzv. nukleární elektromag-
netický impuls (NEMP - Nuclear Electromagnetic
Pulse), který vzniká jako doprovodný jev při jaderném
výbuchu.
Ochrana je řešena v rámci vojenské speciální výroby (tak-
že je součástí utajovaných skutečností) a pro běžnou si-
tuaci je málo využívána – její cena je vysoká a kromě
jaderné techniky a energetiky se jeví „zbytečná“.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Rozlišují se dva různé typy zkoušek:
- typové zkoušky prováděné v laboratoři;
- zkoušky prováděné po instalaci zařízení v podmínkách jeho ko-
nečné montáže (post-instalační zkoušky).
Zkušební úrovně dle ČSN EN 61000-6-1
V normě ČSN EN 61000-6-1, která se vztahuje na zařízení použí-
vaná v prostředí obytném, obchodním a lehkého průmyslu.
Zkušební plán musí být odsouhlasen výrobcem a zkušební labora-
toří i uživatelem.
Zkušební úroveň nesmí za žádných okolností přesáhnout specifi-
kaci výrobku.
09.2009
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Zkouška musí být provedena podle zkušebního plánu včetně ově-
ření vlastností zkoušeného zařízení tak, jak jsou definovány v tech-
nické specifikaci.
Zkoušené zařízení musí být provozováno v jeho normálních pro-
vozních podmínkách – při standardní nebo předem vyspecifiko-
vané činnosti.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Zkušební plán musí specifikovat:
- typ zkoušky, která bude prováděna
- zkušební úroveň
- polaritu zkušebního napětí (povinné jsou obě polarity)
- interní nebo externí buzení generátoru
- trvání zkoušky, ne kratší než 1 minuta
- počet aplikací zkušebního napětí
- vstupy zkoušeného zařízení, které se podrobují zkoušce
- reprezentativní provozní podmínky zkoušeného zařízení
- posloupnost aplikací zkušebního napětí na vstupy, jak následují
po sobě, nebo posloupnost aplikací na kabely příslušející k více
než jednomu obvodu, atd.
- pomocná zařízení.
Grafické znázornění – pro
laboratorní typovou zkoušku
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Grafické znázornění – pro
laboratorní typovou zkoušku
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Znázornění vzájemné působení různých systémů je tedy velmi slo-
žité a komplexní, což je aspoň náznakově naznačeno ,.,.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Každé elektrotechnické zařízení je současně jak zdrojem
elektromagnetického rušení, tak i jeho přijímačem pracu-
jícím v určitém elektromagnetickém prostředí.
Pro každé takové zařízení definuje obecná norma
ČSN-IEC 61000-1-1 některé základní pojmy,
jejichž základní vztah je na obrázku.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Všechny výrobky, nejen spotřební elektronika, prodávané v ČR (tj.
vyrobené v ČR nebo dovezené do ČR) musejí odpovídat zákonu č.
22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky, a z hlediska
EMC (elektromagnetické kompatibility) nařízení vlády 169/97 Sb.
Při nákupu zařízení, a to i starších, dbát na odrušení a vyžadovat
od dodavatele osvědčení o splnění podmínek EN 50081-1 nebo
EN 50081-2.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Grafické znázornění – úrovně: vyzařování a odolnosti
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
rezerva
EMC
Úroveň vyzařování je rušení generované samotným kon-
krétním spotřebičem či zařízením měřené předepsaným
způsobem a vyjádřené např. v [dBm] v závislosti na kmi-
točtu.
Mez vyzařování je maximální přípustná (tj. normami po-
volená) úroveň vyzařování daného zařízení.
Rozdíl těchto úrovní vyjadřuje tzv. rezerva návrhu da-
ného zařízení z hlediska EMI.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Podobně …
Úroveň odolnosti je maximální úroveň rušení působícího
na konkrétní zařízení, při němž nedochází ještě ke zhor-
šení jeho provozu.
Mez odolnosti je nejnižší normou požadovaná úroveň
odolnosti daného zařízení.
Rozdíl obou těchto úrovní udává rezervu návrhu zařízení
z hlediska odolnosti k EMS.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Rozdíl meze (mezí) odolnosti a meze (mezí) vyzařování
je nazýván rezervou (rozpětím) EMC daného zařízení.
Výše uvedená norma zavádí rovněž pojem tzv. kompa-
tibilní úrovně , jakožto úrovně rušení, při níž je dosaženo
ještě "přijatelně vysoké" pravděpodobnosti EMC zařízení.
Rozdíly mezí vyzařování a mezí odolnosti vůči této kom-
patibilní úrovni (v [dB]) jsou nazývány rezerva (rozpětí)
vyzařování a rezerva (rozpětí) odolnosti.
09.2009
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Aby zkoušené zařízení vyhovělo požadavkům EMC, musí
být úroveň jeho vyzařování vždy nižší než maximální pří-
pustná úroveň, tj. než mez vyzařování.
Podobně úroveň odolnosti zařízení musí být vždy větší
než minimální požadovaná úroveň, tj. než mez jeho
odolnosti.
Navíc, mez odolnosti musí být vyšší než mez vyzařování,
neboť jen tak je dosaženo dostatečné rezervy EMC
daného zařízení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Konkrétní velikosti rezervy návrhu zařízení z hlediska
EMI a EMS nejsou nijak předepsány a jejich míra je
výlučnou záležitostí výrobce daného zařízení.
Jsou-li rezervy zvoleny příliš velké, vede to ke zbytečné-
mu zvýšení nákladů - na odrušení, na parametry odrušo-
vacích prostředků, na stínění a na další ochranu EMC.
Vývoj i konečná cena daného zařízení se tím zvyšuje.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Naopak, jsou-li rezervy návrhu příliš malé, vzniká velké
riziko, že zařízení nevyhoví zkouškám EMC či provozním
požadavkům a musí být dodatečně odrušováno, odstiňo-
váno apod., což je obvykle ještě pracnější a nákladnější
než v předchozím případě.
Ukazuje se, že v závislosti od velikosti a rozsáhlosti zaří-
zení by optimální náklady na zajištění EMC měly činit asi
2 až 10 % celkových vývojových nákladů zařízení.
Jsou-li otázky EMC sledovány od samého počátku vývoje
zařízení, lze náklady snížit dokonce pod hodnotu 1 %.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Klasifikaci rušení i jejich zdrojů lze uskutečnit podle
mnoha různých hledisek. Některé možné případy jsou
naznačeny v obrázku.
Z hlediska zamezení rušení jsou v centru naší pozornosti
především umělé interferenční zdroje, tj. zdroje vzniklé
lidskou technickou činností.
Přírodní (přirozené) zdroje rušivých signálů musíme
brát jako fakt, jehož vzniku většinou nemůžeme zabránit;
zbývá tedy jen předcházet jejich následkům.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Klasifikace
interferenčních
signálů
ČSN-EN
55014
Uvedená norma definuje tzv. mžikovou (impulsní) po-
ruchu jako poruchu s dobou trvání ne delší než 200 ms,
která je oddělena od následující mžikové poruchy nej-
méně o 200 ms.
Mžiková porucha může skládat z nepřerušené řady impulsů nebo
být tvořena seskupením jednotlivých impulsů kratších než 200 ms.
Oba tyto časové intervaly jsou vztaženy k úrovni mezí spojitého
rušení.
Jednorázová mžiková porucha jako nepřerušená řada impulsů (a) a
jako seskupení jednotlivých impulsů (b) netrvající déle než 200 ms.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Jednorázová mžiková porucha – omezení doby trvání
na max. 200 ms.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Vyhodnocení mžikových poruch:
nespojité rušení - a) dvě mžikové poruchy v intervalu 2s vzdá-
lené od sebe o více než 200 ms;
spojité rušení - b) jedna mžiková porucha delší než 200 ms, c) dvě mžikové poruchy v odstupu menším než 200 ms
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Vyhodnocení mžikových poruch:
spojité rušení - d) více než dvě poruchy v intervalu 2 s.
09.2009
Grafické znázornění typických případů průběhů rušivých signálů
pro napětí v napájecí energetické síti - mohou se projevovat různý-
mi formami deformace harmonického napájecího napětí 50 Hz..
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Další typ rušení související se spínacími pochody – objevil se oko-
lo roku 1970 – přinesla polovodičová usměrňovací a řídicí
technika. Tj. usměrňovače diodového či tyristorového a triako-
vého typu a tyristorové řízení výkonových průmyslových zařízení
(pohonů), např. nejrůznějších hnacích strojů v průmyslových pod-
nicích a výrobnách, hnacích soustrojí tramvají, trolejbusů, loko-
motiv. Dále při tyristorové regulaci otáček velkých motorů, např. u
výtahů, těžních klecí a podobných strojních systémů.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Při činnosti všech těchto obvodů a zařízení jsou opakovaně spínány
velké proudy, takže zde vznikají rušivá napětí v podobě periodicky
se opakujících impulsů doprovázená silnými rušivými eklektro-
magnetickými poli. Napěťové pulsy značně deformují průběh na-
pájecího napětí. Kmitočtové spektrum rušivých signálů sahá až do
kmitočtů desítek MHz.
Jsou-li tyto usměrňovače a polovodičové spínače, regulátory či
měniče připojeny k energetické napájecí síti přímo bez patřičné
filtrace, příp. bez přepěťových ochran, deformují svými výstupními
průběhy síťové napětí do té míry, že mohou způsobit celoplošné
výpadky energetické sítě.
Viz následující obrázky.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Obr. 2.6. Deformace síťového
napětí vlivem diodového usměr-
ňovače a polovodičových měni-
čů – reálné průběhy sejmuté z
obrazovky osciloskopu.
V praxi jedním z nejrozšířenějších zdrojů průmyslového rušení jsou
kolektory elektrických motorů.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušení
kolektorového
motoru
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Výtah musí odpovídat normám ČSN EN 55011 pro zařízení třídy B
– měření rušivých napětí na síťových svorkách v pásmu 150 kHz až
30 MHz a ČSN EN 50081-1 pro prostředí obytné, obchodní,
kancelářské a lehkého průmyslu.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
Další typ rušení vzniká v napájecích sítích nízkého napětí při čin-
nosti mechanickcých stykačů a jističů, případně me-
chanických relé. Při přechodovém jevu rozpojování obvodu
obsahujícího indukčnost dochází v okamžiku rozpojení kontaktů
k rychlé změně (přerušení) proudu (se strmostí hrany proudového
impulsu) di/dt a tím na indukčnosti (cívce) vzniká vysoké rušivé
napětí u = -L.di/dt. Mezi kontakty vznikne obloukový výboj, který
představuje „spoj“ a proto napětí mezi oběma kontakty klesne
skokem k nule.
Následkem poklesu napětí musí být, že výboj zhasne. Vzhledem k
oscilačnímu principu daného účastí indukčnosti v obvodu bude děj
pokračovat tím, že mezi kontakty opět narůstá napětí.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Proces se opakuje pokud jeho velikost opět překročí průraznou pev-
nost vzduchu mezi vzdalujícími se kontakty spínače (to záleží na
velikosti rozpojovaného napětí, na rychlosti vzdalování se kontaktů
spínače i na velikosti indukčnosti rozpojovaného obvodu), oblouk
mezi kontakty se opět zapálí a celý děj se může několikrát opakovat.
Na rozpojovaných kontaktech vznikají velmi strmé impulsy s krát-
kou náběžnou hranou jen několika ns, ale s napětím několika kV –
lze aplikovat obrázek s tvarem proudového impulsu při úderu blesku
(viz dále).
Výsledkem je jednak vznik rušivě působícího elektromag-
netického pole a jednak i možnosti vzniku naindukova-
ného přepětí.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Značně silné rušící účinky vykazují venkovní energetická ve-
dení vysokého (vn) a velmi vysokého (vvn) napětí.
Patří k těm zdrojům rušení, která se obtížně vyhledávají a ještě
obtížněji odstraňují. Produkované rušivé spektrum sahá od kHz až
ke GHz.
Výsledkem je, že negativně ovlivňuje provoz jakékoli radiokomuni-
kační služby a řadu dalších elektronických (např. lékařských aj.)
zařízení a přístrojů – včetně měřicích a řídících systémů.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Zdrojem rušivých signálů vedení vn a vvn jsou výboje dvojího
druhu.
Koronové výboje vznikají jen u vedení vvn (110 kV a více) na
nerovnostech vodičů, na armaturách a zařízeních rozvoden.
Korona se podobá doutnavému výboji a její spektrální složky nepře-
sahují 10 MHz. Velikost výbojů se zvyšuje za vlhka (projevuje se
jako intenzivní slyšitelný praskot pod vedením vvn a v jeho okolí).
Současně opět vzniká rušivé elektromagnetické pole.
Kapacitní …
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
09.2009
Kapacitní výboje jsou typické pro vedení vn 22 kV, kde vznikají
na nedokonalém spojení kovových předmětů nacházejích se v těsné
blízkosti částí vedení pod napětím. Tj. kovové kloubové spoje zá-
věsných izolátorů, u nichž se v důsledku koroze vytvoří izolační
vrstvička a dielektricky se oddělí kovové části kloubového spoje. Po
překročení dielektrické pevnosti této vrstvičky či při jejím mecha-
nickém narušení (např. při kývání izolátoru ve větru) dojde k jiskro-
vému výboji. Za suchého počasí bývá toto rušení větší, za vlhka
někdy i zcela vymizí.
Vznikající kmitočtové spektrum sahá až k 1 GHz a rušivý signál se
"dobře" vyzařuje částmi armatur i vlastním vn vedením.
Opět i zde současně vzniká rušivé elektromagnetické pole.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Rušivě působí i jiné druhy elektrických výbojů, např. u zářivek
a osvětlovacích či jiných výbojek. Startéry zářivek se přemosťují
odrušovacími kondenzátory, které zkratují vysokofrekvenční složky
vznikající při rozpojování startérového kontaktu.
Šíření do napájecí sítě pak omezuje do přívodu zapojená tlumivka a
odrušovací kondenzátory.
Velmi častým zdrojem rušivých signálů, polí a poruch jsou zapalo-
vací obvody zážehových spalovacích motorů – dříve byly
v tomto případě největším zdrojem motorky.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Zdroje napěťového přepětí lze z hlediska jejich původu
rozdělit na dvě skupiny: přírodní zdroje a zdroje uměle
vytvořené lidskou činností.
.Zatímco zařízení s diskrétními součástkami snesla napě-
ťové přepětí až několik kV, moderní integrované obvody
(s počtem součástek až několik miliónů na čipu) bývají
poškozovány napětími již od několika V a to i při mizivě
malé energetické úrovni přepětí.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Nejdůležitějším přírodním zdrojem přepětí je především bleskový
výboj, jakožto nejsilnější přírodní elektrický výboj.
Úder blesku ohrožuje elektrická zařízení až do vzdálenosti cca 4 km.
Vybíjení atmosférické elektřiny bleskem způsobuje vznik strmého
elektromagnetického impulsu (v literatuře označovaného zkratkou
LEMP - Lightning Electromagnetic Pulse), který má na zasažená i
vzdálenější zařízení rušivé až destrukční účinky.
Z kmitočtového hlediska produkuje blesk rušení o hodnotě až
140 dBmV v pásmu 2 - 30 kHz.
Dále úroveň rušení klesá se strmostí 20 dB/dek. až do kmitočtu cca
100 MHz.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Nepřímý účinek blesku spočívá v zavlečení napěťového rázového
impulsu z vnějšího vedení nízkého, případně i vysokého napětí do
vnitřního silového rozvodu budov.
V tomto případě je důležité, aby na vstupu budovy byla nainstalo-
vána primární přepěťová ochrana (bleskojistky, varistory) a aby
budova byla vybavena dokonalým zemnicím systémem.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
09.2009
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Proudový impuls při úderu blesku a jeho základní parametr
K umělým zdrojům přepětí, jejichž význam v posledních letech stále
vzrůstá, patří lokální elektrostatické výboje (ESD - Electrostatic
Discharge).
S jejich vlivem je nutno počítat všude tam, kde se vyskytuje třecí
pohyb mechanických částí (kovových a/nebo dielektrických – pev-
ných, kapalných či plynných).
Přestože energie lokálních výbojů je velmi nízká (často menší než
10 mJ), je jejich napěťová úroveň jednotek až desítek kV velmi
nebezpečná pro elektronické prvky a zařízení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Největším provozním nebezpečím elektrostatický náboj vznikající
na osobách při jejich chůzi, pohybu končetin či třením částí oděvu.
Osoba tak může běžně dosáhnout napětí proti zemi 5 - 15 kV.
Závislost napětí elektrostatického výboje na vlhkosti vzduchu a dru-
hu materiálu, který elektrostatický náboj vytváří.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Závislost napětí elektrostatického výboje na vlhkosti vzduchu a dru-
hu materiálu, který elektrostatický náboj vytváří.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Proudový impuls při vybití elektrostatického náboje
09.2009
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Srovnání úrovní
mimozemských
poruch a šumů s
úrovněmi jiných
interferenčních
zdrojů a jejich
spektrální
rozložení
Respektování zásad EMC úzce souvisí s kvalitou a spolehlivostí
výrobků.
Neznalost zásad a podmínek EMC může za určitých okolností způ-
sobit značné hospodářské škody, havárie technických zařízení či
ohrozit život a zdraví lidí.
Uvádí se, že celkový objem evropského obchodu s výrobky a služ-
bami EMC přesáhl v roce 1999 jednu miliardu dolarů při meziroč-
ním nárůstu zhruba 15 %.
Jde tedy o problematiku rozvíjející se velmi dynamicky i z výrobní-
ho a obchodního hlediska.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Teritoriální rozdělení evropského trhu EMC
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
6. Teritoriální rozdělení evropského trhu EMC.
Obr. 1.7. Podíly hlavních produktů
Podíly hlavních produktů na evropském trhu EMC
Odrušovací prostředky jsou technickými prostředky,
které se užívají k omezování elektromagnetického rušení
v kterékoli části řetězce EMC.
Používají se jak k potlačení rušivých signálů u jejich
zdroje, tak i pro zvýšení odolnosti "přijímacího" zařízení
proti němu.
Omezení rušení vyzařováním, příp. zvýšení odolnosti vůči
elektromagnetickým polím nelze obvykle dosáhnout bez
použití správně provedeného stínění.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky
Nesprávná volba odrušovacího prostředku nejen že nepři-
nese očekávaný efekt, ale může být dokonce příčinou
zhoršení parametrů odrušovaného zařízení nebo ohrožení
bezpečnosti obsluhy.
Nevhodně zvolený odrušovací prostředek nebo jeho ne-
správná montáž a instalace může ve svém výsledku zvýšit
celkovou hladinu rušení tak, že výsledek je horší (špatný).
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky
Podmínkou správné volby odrušovacích prostředků je
znalost jejich fyzikálních vlastností a technických para-
metrů a současně znalost chráněných obvodů a principů
vazeb – vše v závislosti na kmitočtu.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky
Mezi odrušovací prostředky patří zejména:
- odrušovací tlumivky a jednoprvkové tlumivkové filtry,
- odrušovací kondenzátory a kondenzátorové filtry,
- odrušovací filtry LC,
- přepěťové ochranné prvky (bleskojistky, plynem plněné
výbojky, varistory, omezovací diody),
- elektromagnetické, elektrické a magnetické stínění.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky
Odrušovací tlumivky jsou nejnákladnějšími a nejobjemnějšími pasiv-
ními prvky užívanými v technice odrušování - buď samostatně nebo
jako součást odrušovacích filtrů. Protože se odrušovací tlumivky
zapojují do proudových obvodů odrušovaného zařízení, jsou jejich
rozměry v prvé řadě dány velikostí protékajícího pracovního proudu.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky - odrušovací tlumivky
Odrušovací kondenzátory mohou být používány buď samostatně,
nebo spojené do určitých kombinací tzv. kondenzátorových filtrů,
nebo jako součásti odrušovacích filtrů LC, příp. článků RC.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky - odrušovací kondenzátory
Indukčnost přívodů vytváří s vlastní kapacitou kondenzátoru para-
zitní rezonanční obvod, nad jehož rezonančním kmitočtem má od-
rušovací kondenzátor induktivní charakter a jeho vložný útlum
s rostoucím kmitočtem klesá.
Kvalitní odrušovací kondenzátory musí mít délku přívodů co nej-
kratší, což je především otázkou jejich konstrukčního provedení.
Nejvýhodnější jsou průchodkové a zejména koaxiální průchodkové
kondenzátory.
Jejich několik konstrukčních variant spolu s kmitočtovým průbě-
hem vložného útlumu je naznačeno na obrázku.
Umožňuje-li to konstrukce odrušovaného zařízení, dáváme proto
průchodkovým koaxiálním kondenzátorům přednost před ostatními.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky - odrušovací kondenzátory
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky - odrušovací kondenzátory
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky - odrušovací filtry
K dokonalejší ochraně před působením vysokofrekvenčního rušení
šířícího se po vedení se používají odrušovací filtry, nejčastěji filtry
LC typu dolní propust.
Jako síťový odrušovací filtr označujeme filtr zapojený do energe-
tické napájecí sítě či do napájecího vstupu přístroje.
Tento druh odrušovacího filtru je asi v současné praxi EMC nej-
častější.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky - odrušovací filtry
Odrušovací filtr jako lineární
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky - odrušovací filtry
Příklady zapojení komerčních síťových
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky – zvláštní odrušovací filtry
Zvláštním druhem síťových odrušovacích filtrů jsou tzv. filtry
NEMP, příp. LEMP, nazývané též filtry EMP.
Tyto filtry byly vyvinuty pro ochranu elektronických zařízení
proti působení rušivých impulsů velké intenzity.
Na rozdíl od běžných síťových odrušovacích filtrů LC má filtr
EMP na svém vstupu zapojeny ještě součástky omezující přepětí
(bleskojistky, varistory, ochranné diody apod.).
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky – zvláštní odrušovací filtry
Jiným speciálním typem odrušovacích filtrů jsou tzv. filtry
TEMPEST (Temporary Emanation and Spurious
Transmission - přechodné úniky a nepravé přenosy).
Slouží k zamezení úniku informací předávaných tele-
komunikačními zařízeními a zařízeními pro přenos
dat, které mohou být zneužity nepovolanými osobami.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky – zvláštní odrušovací filtry
Technická specifikace filtrů TEMPEST je přísně tajná a liší se
filtr od filtru.
Tyto filtry se vyznačují velmi jakostními parametry - vysokým
útlumem 80 až 100 dB ve velmi širokém kmitočtovém rozsahu
- obvykle od 10 kHz až 1 GHz.
Je zřejmé, že takový filtr musí být tvořen mnohastupňovým ře-
tězcem článků LC umístěných ve vysoce kvalitním elektromag-
neticky stíněném a hermeticky uzavřeném pouzdru se speciál-
ními vstupními a výstupními konektory.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky – zvláštní odrušovací filtry
Zkratka TEMPEST se stala synonymem pro všechny
aktivity a opatření v souvislosti s nežádoucím vyzařo-
váním či odposlechem elektronicky přenášených
zpráv a dat.
V USA je jako TEMPEST označován celý národní pro-
gram na ochranu počítačů a periférií před nežádoucím
odposlechem dat.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky – zvláštní odrušovací filtry
V telekomunikačních zařízeních se používají tzv. datové filtry
(Data - Line Filters) k omezení rušivých signálů na datových a
signálových vedeních.
Jejich základní odlišností od síťových filtrů je nižší pracovní proud
a nižší pracovní napětí datových filtrů.
Datové filtry obvykle pracují v přizpůsobených systémech (ZS =
ZZ) a jimi propouštěné užitečné signály (sdělovací či datové)
bývají značně širokopásmové.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky – přepěťové ochranné prvky
Obr. 3.12. Příklad provedení a útlum
přepěťových ochranných prvků
Název
Plynem plněné
bleskojistky
(výbojky)
Varistory
(Voltage Dependent
Resistors - VDR)
Klasické
Zenerovy diody
Supresorové diody
(Transient Absorbing
Zener - TAZ diody)
Schematická
značka
Ochranné napětí [V] 10 ÷ 12 000 6 ÷ 2 000 2,4 ÷ 200 6 ÷ 440
Max.í proud po dobu
1 ms [A]500 120 10 200
Max. absorbovaná
energie [J]60 2 000 0,1 1
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
Komplexní odrušovací filtry EMP - hlavním úkolem pře-
pěťových ochranných prvků v těchto filtrech je omezit velikost
přepěťových rušivých impulsů, které se mohou dostat na vstup
filtru, a tím snížit nároky na velikost vložného útlumu následného
filtru LC.
Teplotně závislý odpor (termistor) sériově zapojený do větve plyno-
vé bleskojistky je tepelně vázán se vstupní tavnou pojistkou celého
filtru a způsobí její rychlé přetavení v případě velmi vysokého
vstupního přepěťového impulsu, jímž je výbojka zapálena.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky – komplexní ochranné prvky
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Odrušovací prvky – komplexní ochranné prvky
Zapojení síťového odrušovacího filtru
s přepěťovými ochrannými prvky
VACULÍKOVÁ, P., VACULÍK, E. aj. Elektromagnetická kompa-
tibilita elektrotechnických systémů. Grada Publishing, Praha 1998
SVOBODA, J. aj. Základy elektromagnetické kompatibility. Skripta
FEL ČVUT. Vydavatelství ČVUT, Praha 1993
CHATTERTON, P. A., HOULDEN, M. A. EMC - Electromagnetic
Theory to Practical Design. John Wiley, New York 1991
HABIGER, E. Elektromagnetische Verträglichkeit. Hüthig Buch
Verlag, Heidelberg 1992
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Literatura:
SVAČINA, J. Základy elektromagnetické kompatibility (EMC)
Část 5: Elektromagnetická odolnost a její testování. Elektrorevue,
2001/25, Brno 2001
SVAČINA, J. Elektromagnetická kompatibilita, principy a metody.
Brno: Vysoké učení technické. 2001 "Připojujeme se k Evropské
Unii", svazek 2
VONDRÁK, M. Elektromagnetická kompatibilita v teleinformatice
- cvičení. Skripta FEL ČVUT v Praze. Vydavatelství ČVUT, Praha
1998
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
KÜNZEL, K. – ŽÁČEK, J.: EMC v technické praxi I: Legislativní
požadavky. Automa, 2006, roč. 12, č. 2 a č. 3.
http://www.odbornecasopisy.cz/au020659.htm
RODEWALD, A. Elektromagnetische Verträglichkeit - Grundla-
gen, Experimente, Praxis. Vieweg Verlag, Wiesbaden 1995
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
V prezentaci byly z veřejně dostupných internetových zdrojů
použity také informace autorů – např.
Ing. Richard Jelínek, CSc.
Prof. Ing. Jiří Svačina
Ing. Josef Jansa
doc. Ing. Jaroslav Žáček, CSc
doc. Ing. Jaroslav Žáček, CSc.
Ing. Karel Künzel, CSc.
a dalších ……
© VR - ZS 2014
T- MaR
… a to by bylo
vše
6......
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2015
T- MaR
© VR - ZS 2015
……………………