Prom Electric
СПб, Черниговская, 8В
mail@prom-electric.ru
+7 (812) 952-38-45
+7 (921) 952-38-45
Запрос цен
\/
Благодарим за обращение!

Электромагнитные помехи от преобразователей.


Принцип действия большинства полупроводниковых преобразователей основан на переключении существенно нелинейных элементов с характеристикой релейного типа. Переключение этих элементов вызывает скачкообразное изменение токов и напряжений в электрических цепях преобразователя. В результате возникают электромагнитные помехи в широком спектре частот. Для преобразователей эти явления, особенно ярко выражены, так как в них электрическая энергия подвергается многократному преобразованию посредством ключевых элементов, а режимы работы последних характеризуются значительными напряжениями (например, в преобразователях с бестрансформаторным сетевым входом) и высокой скоростью переключения из одного состояния в другое.


Передача электромагнитных помех происходит как по проводным связям преобразователя с другими объектами электросистемы, так и непосредственно через окружающее пространство. В возникающей при этом проблеме можно выделить следующие основные аспекты: появление шумов в аппаратуре связи и радиовещании, сбой различного рода электронной аппаратуры и нарушение нормального функционирования аппаратуры управления и регулирования самого источника помех — преобразователя.

 

В настоящее время жесткие регламентирующие нормы существуют только на уровень радиопомех в контролируемом частотном диапазоне от 0,15 до 30 МГц. Что же касается вопросов электромагнитной совместимости источников помех с радиоэлектронной аппаратурой, то здесь не существует стандартизованных норм. Поэтому окончательная отработка какого-либо преобразователя с целью обеспечения его электромагнитной совместимости с аппаратурой проводится экспериментально при комплексных испытаниях. Следует отметить, что широкое внедрение в современную технику интегральных микросхем и других чувствительных электронных элементов обусловливает возросшую актуальность проблемы борьбы с помехами на начальных этапах разработки преобразователя и аппаратуры.

 

Основной причиной образования импульсных помех является скачкообразное изменение проводимости ключевого элемента. На спектральный состав помех влияют максимальные значения напряжения и тока, коммутируемых в схеме, а также крутизна фронтов переключения, т. е. скорость изменения проводимости ключевого элемента. Скорость переключения, в свою очередь, зависит от частотных свойств ключевого элемента (с учетом дополнительных RC-цепей, формирующих траекторию переключения), «паразитных» индуктивностей и емкостей, монтажа и конструкции.

 

Основным путем проникновения помех в радиоэлектронной аппаратуре (РЭА) являются подводимые к ней провода. Электромагнитные помехи могут попадать в эти провода непосредственно от источника помех либо через распределенные емкости, разделяющие проводники источника и приемника помех. В распространении помех играет роль и распределенная емкость проводников относительно заземленного корпуса.

 

Связь источника и приемника помех может также осуществляться через общие сопротивления, например через внутреннее сопротивление общего источника питания. Внешнее электромагнитное поле любого преобразователя, входящего в систему электроснабжения РЭА, также наводит помехи в ее цепях.
Для борьбы с электромагнитными помехами на практике используются разнесение и ориентация монтажных соединений, экранирование и заземление, фильтрация и другие методы подавления помех. Для уменьшения влияния электромагнитных помех как на собственные функциональные узлы управления преобразователей, так и на питаемую аппаратуру при разработке преобразователей необходимо соблюдать следующие правила выполнения монтажа:

разделять силовые цепи и цепи управления; их пересечение проводить под прямым углом; силовые соединения осуществлять проводниками минимальной (с учетом конструктивных возможностей) длины; разделять цепи переменного и постоянного токов; трехфазные цепи переменного тока, так же как и двухполюсные цепи постоянного тока, проводить единым Жгутом (при этом происходит уменьшение электромагнитных полей, так как суммарный ток общего жгута равен нулю).

 

Кроме указанных основных правил монтажа применяют различные, специфические приемы с учетом функциональных задач отдельных узлов. В частности, провода, передающие сигналы от датчиков в усилители регуляторов, измерительные устройства и другие высокочувствительные узлы выполняют в виде свитых (скрученных) пар проводов. При этом благодаря транспонированию проводов обеспечивается компенсация токов, наведенных в них источниками помех.

 

Проводную связь и функциональные узлы питаемой РЭА можно защитить от внешнего электромагнитного поля экранами — электростатическими, магнитостатическими и электромагнитными.

 

Электростатический экран обычно выполняется из медной или алюминиевой фольги и окружает источник помех. Металлическая оболочка экрана замыкает электрическое поле провода, ограничивая его распространение в окружающую среду. Однако эффективность такого экрана существенно зависит от качества и принципов заземления экрана. Магнитостатический экран выполняется из магнитных материалов и служит для уменьшения внешнего магнитного поля. Однако из-за вихревых токов эффективность его использования в преобразователях ограниченна. Для экранирования высокочастотных полей можно использовать электромагнитные экраны, защитное действие которых основано на отражении электромагнитной энергии. Однако из-за конструктивной громоздкости и дополнительных потерь активной мощности магнитостатические и электромагнитные экраны в современной преобразовательной технике используются редко. Например, использование такого рода экранов может быть целесообразным при разделении внутри ограниченного объема преобразователя его силовых электромагнитных элементов и микросхем.

 

Основным средством подавления помех в преобразователях является применение электрических фильтров. Существуют различные типы фильтров, отличающихся элементной базой, схемой, конструктивным исполнением. В преобразователях средней мощности наибольшее распространение получили Г-образные фильтры с проходными конденсаторами. Причем функции последовательного элемента обычно выполняют монтажные соединения выходных (входных) шин преобразователя. Если их индуктивности оказываются недостаточными для эффективного подавления помех, то включают дополнительный последовательный дроссель. При этом целесообразно помещать фильтр в заземленный экран. Вследствие различия характеристик конденсаторов разных типов их эффективность как элементов подавляющих фильтров на различных частотах может быть различной. Поэтому может оказаться рациональным использование в фильтре радиопомех конденсаторов различных типов.

 

Следует отметить, что фильтры радиопомех должны предусматриваться в схемах преобразователей и рассчитываться уже на начальных этапах их разработки, однако окончательная корректировка значений их параметров практически всегда проводится экспериментально. Причиной этому является большое количество трудноучитываемых факторов, влияющих на уровень радиопомех, например разводка монтажа, конструктивная компоновка функциональных узлов, организация заземления и др.

 

 



Разработка электроники
Ремонт частотных преобразователей
Ремонт АИД-70
Купить платы управления