Лекция 13 - Конспекты (1095382), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В цепях постоянного токанапряжениенесимметричнойпомехиприложено(положительным, отрицательным) и корпусом.21междупроводникамиЭлектропитание РЭАГлава 7.3На рисунке 7.110б изображена условная схема, поясняющая действиесинфазной помехи.а)б)Рисунок 7.110 – Дифференциальная (а) и синфазная (б) помехиНа схеме изображён источник синфазной помехи eП, создающий токпомехи iП, который в одном проводнике токового контура совпадает понаправлению с полезным током (iП1), а в другом – имеет противоположноенаправление с током (iП2). Цепь протекания тока помехи замыкается на "землю"через паразитную ёмкость CП.Напряжения помех, создаваемые ПН, приводят к появлению токов помехв проводниках, соединяющих ПН с системой электроснабжения. На рисунке7.111 показаны пути распространения помех, где Zкорп – полное сопротивлениепроводников, соединяющих ПН с корпусом ("землёй"); Zc – полноесопротивление сети электроснабжения (или устройства, воспринимающегопомеху); Cпараз – паразитная ёмкость между ПН и корпусом ("землёй").ЗначениеZcопределяетсясучётомдругихнагрузок,получающихэлектроэнергию от данной системы электроснабжения.ПН создаёт следующие напряжения помех: Uсим – симметричноенапряжение помех между проводниками; Uнесим1 и Uнесим2 – несимметричныенапряжения помех между каждым из проводов и корпусом ("землёй").Напряжение Uсим создаёт симметричный ток iсим, протекающий по прямому иобратному проводникам в противоположных направлениях.
Напряжения Uнесим122Электропитание РЭАГлава 7.3и Uнесим2 создают несимметричные токи iнесим1 и iнесим2, протекающие по сетевымпроводникам в одном направлении.Рисунок 7.111 – Пути распространения помех в проводниках, соединяющих ПНс системой электроснабженияОпределение точных значений Zс, Zкорп и Cпар на практике представляетвесьма сложную задачу, поэтому разработка устройств для снижениянесимметричных помех обычно основана на экспериментальных данных.Параметры цепей, по которым протекают токи симметричных помех,определяются схемой и режимами работы ПН.По частотному диапазону помехи разделяются:- низкочастотная ЭМП – помеха, подавляющая часть спектра которойлежитнижеопределённойчастоты(вмеждународныхнормативныхдокументах за указанную частоту принимают 9 кГц);- высокочастотная ЭМП – помеха, подавляющая часть спектра которойлежит выше определённой частоты (по ГОСТ Р 51317.2.5-2000 это 9-150 кГц);- радиопомеха – помеха, спектральная составляющая которой находится вполосе радиочастот (по МЭК 50-160-90 – свыше 150 кГц).Обычно в технической литературе для удобства объединяют последниедва вида помех в один, называемый ВЧ-помехами.
Для ИЭП, как правило, ВЧпомехи рассматриваются в диапазоне до 30 МГц.23Электропитание РЭАГлава 7.3На формирование низкочастотной части спектра, помимо ключевыхтранзисторов, влияние которых будет рассмотрено ниже, существенноевлияние оказывают трансформаторы и дроссели. Определяется это влияниетем, что при достижении определённой частоты, входящей в низкочастотнуючасть спектра ПН, уменьшается магнитная проводимость сердечника – имагнитное поле выходит из него в окружающее пространство.
Кроме того,трансформаторы и дроссели имеют ряд паразитных емкостей между обмоткамии сердечником, которые могут оказывать влияние на формирование амплитудвысших гармоник низкочастотной части спектра.Высокочастотная часть спектра определяется высокой крутизной фронтаи среза импульса переключения и влиянием линейных и нелинейныхкомпонентов ПН.
Колебания, возникающие при включении и отключении,носят ударный характер и затухают за время, существенно ме́ ньшее периодаосновной частоты, а их уровни и спектр определяются в основномраспределёнными параметрами трансформаторов и дросселей.В трансформаторе наряду с индуктивностью, обусловленной основнымпотоком в сердечнике, имеются индуктивности рассеяния обмоток, которыеопределяются потоками рассеяния обмоток. Кроме того, необходимо учитыватьналичие распределённых ёмкостей: межвитковой, межобмоточной, междуобмотками и экраном, между обмотками и сердечником.Влияние других элементов схемы на формирование высокочастотногоспектра ПН может быть объяснено следующим образом. На частотах,превышающих 5-10 МГц, параметры ряда конденсаторов начинают ухудшаться(например, у конденсаторов фильтров, которые обычно имеют большуюёмкость и значительную собственную индуктивность).
Ухудшение параметроввыражаетсявсниженииёмкостииз-зауменьшениядиэлектрическойпроницаемости ε с ростом частоты и появлением собственного резонанса. Причастоте, бо́ льшей резонансной, конденсатор превращается в индуктивныйэлемент. Уменьшение диэлектрической проницаемости с частотой, по аналогии24Электропитание РЭАГлава 7.3с магнитным сердечником, приводит к выходу электрического поля вокружающее пространство, то есть к его излучению.
Уменьшение ёмкости счастотой ведёт к росту переменной составляющей напряжения, что вызываетразогревконденсатораидальнейшееизменениедиэлектрическойпроницаемости.По энергетическому спектру помехи разделяются:- узкополосная ЭМП – помеха, воздействующая на ИЭП, у которойширина спектра меньше или равна ширине полосы пропускания того или иноготехнического средства; для импульсного ИЭП за неё можно принятьлинейчатый спектр частоты (частот) преобразования;- широкополосная ЭМП – помеха, воздействующая на ИЭП, у которойширина спектра шире полосы пропускания ИЭП.По длительности и регулярности помехи разделяются:- непрерывная (длительная) ЭМП – помеха, уровень которой неопускается ниже определённого значения в регламентированном интервалевремени (например, гармоники потребляемого сетевого тока);- прерывистая ЭМП – помеха, длящаяся в течение определённыхинтервалов времени, разделённых интервалами, свободными от помех(например, при работе силовых устройств с индуктивной нагрузкой в повторнократковременном режиме);- кратковременная ЭМП – помеха, продолжительность которой,измеренная в регламентированных условиях, не превышает определённыхзначений (имеет много общего с прерывистой помехой; иногда проявляется какимпульсная помеха);- импульсная ЭМП – помеха, которая проявляется, например, в тактерабочей частоты ИЭП, как последовательность отдельных импульсов илипереходных процессов.Стандарты на излучение ЭМП учитывают два вида излучений:- кондуктивные помехи на вводах электропитания;25Электропитание РЭАГлава 7.3- напряжённость электрического поля помех при их излучении в эфир.Существует два набора ограничений на уровни помех для определённоговида оборудования: оборудование класса А (Class A), которое можетиспользоватьсятольковпромышленныхиливдругихспециальноподготовленных зонах; оборудование класса B (Class B), которое можетиспользоваться только в жилых помещениях, офисах, телекоммуникационномоборудовании.
На рисунке 7.112 изображены допустимые нормы кондуктивныхпомех на зажимах сетевого электропитания для классов A и B в частотномдиапазоне от 10 кГц до 30 МГц, принятые стандартами EN55022, VDE0871 иFCC.Из рисунка 7.112 видно, что стандарт VDE0871 ограничивает уровникондуктивных помех в сеть электропитания в диапазоне частот от 10 до150 кГц. Стандарт EN55022 не предъявляет требований к области частот ниже150 кГц. Вместе с тем, ограничение в классе B у EN55022 выше (уровень помехограничен на более низком уровне). В диапазоне частот от 150 кГц до 30 МГцдля оборудования класса А нормы помех в стандартах EN55022 и VDE0871совпадают. Стандарт FCC позиционируется в частотном диапазоне от 450 кГцдо 30 МГц и для классов A и B его нормы ниже, чем у EN55022.Отечественным стандартом, в котором нормирован уровень помех дляИЭП, является ГОСТ 32132.3-2013 "Совместимость технических средствэлектромагнитная.
Низковольтные источники питания постоянного тока.Требования и методы испытаний".Отметим, что для импульсных ИЭП небольшой и средней мощности (до300 Вт) в составе РЭА, как правило, проблема соблюдения допустимых норм поизлучаемым помехам решается. При этом только необходимо, чтобы ИЭП былзаключён в металлический корпус (кожух), а РЭА имела свой металлический(металлизированный) корпус.26Электропитание РЭАГлава 7.3Рисунок 7.112 – Допустимые нормы кондуктивных помех на зажимах сетевогоэлектропитания для классов A и B в разных стандартах7.16.3 Электромагнитные аномалии в сетях электроснабженияЕщё в 1970-1980 гг. были проведены экспериментальные исследования поустановлениюреальногофункционированияэлектрическойсетиобщепромышленного назначения ~220 В/50 Гц.
В документации на многиевиды РЭА и некоторые ИЭП указывалось (в ряде случаев указывается и в нашидни), что напряжение электрической сети общего назначения на зажимах употребителя не должно выходить за границы ±10% от номинального значения.В действительности, в отдельные моменты времени напряжение сетизначительно выходит за указанные значения.В настоящее время сети электроснабжения общего назначения постоянноподвергаются воздействию дестабилизирующих факторов и поэтому необеспечивают должного качества электроэнергии. Исследования, проведённые27Электропитание РЭАмировымиГлава 7.3производителямиLaboratory",США),электроннойпоказали,что,техникинапример,(поданнымтиповые"Bellаномалииэлектропитания за рубежом:- пониженное напряжение – до 87%;- повышенное напряжение – около 0,7%;- импульсные перенапряжения – 7,4%;- несанкционированные отключения электропитания – 4,7%.В соответствии с ГОСТ Р 51317.2.5-2000 установлены категории и видыэлектромагнитных помех, по которому все перечисленные выше аномалии всетях электроснабжения в общем виде классифицируются как низкочастотныеЭМП.Величины перенапряжений в сети электропитания переменного токамогут достигать больших значений – от 2 до 4 кВ (на холостом ходу).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
