ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ

Основные типы и возможные диапазоны значений электромагнитных помех
Помехи, создаваемые источниками (напряжения, токи, электрические и магнитные поля), могут возникать как в виде периодически повторяющихся, так и случайно распределенных во времени величин.
Процесс называется узкополосным, когда энергия спектра сосредоточена в основном в относительно узкой полосе частот около некоторой фиксированной частоты ω0 или широкополосным, если указанное условие не выполняется

При систематизации, в первом приближении,
не смотря на бесконечное разнообразие
вариантов, выделяют четыре типа помех.
Характерные их примеры приведены на рисунке.

Рис. 1.2. Систематизация разновидностей электромагнитных помех
Узкополосные и широкополосные процессы

На данном рисунке приведены следующие типы помех:
синусоидальная, постоянно действующая периодическая
помеха частотой 50 Гц, проникающая из системы питания
или высокочастотная несущая волна. Данная помеха
имеет спектральную плотность, представляемую двумя
линиями вида
и представляет собой узкополосный процесс;

последовательность прямоугольных (например, тактовых)
импульсов. Данная бесконечная последовательность может
быть представлена в форме ряде Фурье и является примером
широкополосного процесса с дискретным спектром.
периодические затухающие однократные импульсы,
случайно возникающие, например, в системе электроснабжения
и представляющие собой узкополосный процесс;
одиночные импульсы, образованные двумя экспонентами
(например, разряды атмосферного и статического электричества)
и представляющие собой широкополосный процесс.

Рис. 1.3. Помехи, связанные с передачей сигналов по линии:
СЕ - паразитные емкости относительно заземленного корпуса; Q1 - источник противофазных помех; Q2 - источник синфазных помех; ZQ, ZS - полные сопротивления источника и приемника помех; iC1, iC2 - синфазные токи, id - противофазный ток; uC1, uC2 - синфазные напряжения помех; ud – противофазное напряжение помех.
Противофазные и синфазные помехи

Земля
Защитный провод Заземление
Защитное заземление Нулевой провод заземления Провод заземленной системы опорного потенциала Заземленный корпус
Земля и масса
Масса
Нейтральный провод
Масса схемы
Нулевая точка
Сигнальная масса
Измерительная земля
Нулевое напряжение (0 В)

Рис. 1.4. Заземление в низковольтной сети:
Л1, Л2, Л3 – фазные провода сети; ЗПН – защитный провод нейтрали; ЗП – защитный провод; Н – нейтральный провод; Зз – защитный автомат; RА , RВ – сопротивление заземлителя потребителя и подстанции

К понятию «масса»
Под массой в схемотехнике понимают общую систему опор­ного потенциала, по отношению к которой измеряются узловые напряжения цепи (шина, провод опорного потенциала, корпус, нулевая точка).
В простой цепи это просто обратный провод, в электронной схеме
– общий обратный провод для всех электри­ческих контуров

Способы описания и основные параметры помех
Помехи можно представить и описать как во временной, так и в частотной области. Однако, обычно не так важно точное описание формы помехи, как ее точные параметры, от которых зависит ее мешающее воздействие.
Для периодических помех такими являются:
частота f и амплитуда Xmax. Эти параметры
определяют амплитуду напряжения помехи
во вторичных контурах Umax.

Для непериодических помех важнейшими параметрами являются следующие:
- скорость изменения (скорость нарастания или спада). Данная величина определяет максимальное напряжение помехи Usmax, вызванной во вторичной цепи;
- интервал времени , в течение которого помеха х имеет максимальную скорость изменения амплитуды; этот интервал идентичен длительности действия напряжения помехи us во вторичной цепи;
- максимальное значение изменения амплитуды , пропорциональное интегралу напряжения помехи вторичной цепи по времени (площади импульса помехи).

Пояснение параметров периодических (а)
и непериодических переходных (6) помех:
Е – приемник сигналов;
G – источник сигналов; X – помеха (напряжение или ток);
Us –напряжение помехи, обусловленное связью;
1 – влияющий контур; 2 – гальваническая, емкостная или
индуктивная связь; 3 – контур, подверженный влиянию

Для взаимосвязанного представления этих величин с точки
зрения электромагнитной совместимости используют при
периодических помехах амплитудный спектр, а для импульсных
помех – т.н. спектр амплитудной плотности. Оба этих представления
обеспечивают: - оценку воздействия помехи на систему;
- расчет воздействий, обусловленных заданной связью;
-выбор параметров средств подавления помех, например фильтров;
-определение граничных областей, например, максимального
возможного или допустимого излучения помех или
охарактеризовать границы помехоустойчивости;
-получение представлений о воздействии при испытаниях
согласно нормам электромагнитной совместимости,
т.е. о параметрах генераторов, применяемых при испытаниях.

Описание электромагнитных влияний в частотной
и временной областях
В принципе электромагнитные влияния могут рассматриваться
как во временной, так и в частотной области. Однако поскольку
передаточные свойства путей связи и средств помехоподавления
удобнее представлять в частотной области, такое представление
чаще всего предпочитают и для помех. Пересчет периодических
процессов из временной области в частотную выполняют при
помощи ряда Фурье, пересчет однократных импульсных
процессов - при помощи интеграла Фурье.

Представление периодических функций времени в частотной
области. Ряд Фурье.
Синусоидальные или косинусоидальные помехи (гармонические процессы)
могут быть представлены как во временной, так и в частотной областях
непосредственно. В частотной области помеха характеризуется
угловой частотой ω и частотой колебаний
Представление синусоидальной помехи во временной и
частотной областях

Несинусоидальные периодические функции - например,
пилообразной или прямоугольной формы импульсы напряжения
или тока выпрямителей которые, в некоторых случаях,
возможно описать аналитически, - могут быть представлены
в частотной области как бесконечная сумма синусоидальных
и косинусоидальных колебаний, т. е. рядом Фурье.