Zaloguj się
Wszystkie
28 lipca 2023
359
O awariach i ich przyczynach
Zakłócające układy i urządzenia
W dzisiejszych czasach w domu znajduje się wiele urządzeń elektronicznych, które powodują wiele zakłóceń. Możesz z grubsza podzielić te urządzenia na sześć grup:
- Najnowocześniejsze urządzenia z tyrystorami i triakami, na przykład ściemniacze światła i elektroniczne sterowanie silnikami i ogrzewaniem.
- Prostowniki dużych mocy, w których napięcie wyjściowe jest regulowane za pomocą tyrystorów.
- Generatory wysokiej częstotliwości z szybkimi tranzystorami mocy, stosowane w generatorach ultradźwiękowych w przemyśle.
- Zasilacze stabilizowane działające na zasadzie przełączania.
- Urządzenia zawierające silniki, które włączają się i wyłączają w losowych momentach.
- Urządzenia zasilane z sieci 230 V bez transformatora, takie jak ściemnialne lampy energooszczędne i LED.
Elektronika zastosowana w takich układach i urządzeniach powoduje powstawanie napięć zakłócających w sieci prądu przemiennego. Te napięcia zakłócające objawiają się w postaci sygnałów o wysokiej częstotliwości dochodzącej do 20 MHz.
Amplituda tych sygnałów jest czasami 1000 razy większa od oficjalnie dozwolonych wartości. Szczególnie krytyczny jest zakres częstotliwości między 150 kHz a 20 MHz. Linie energetyczne zachowują się jak idealne anteny drutowe dla tych częstotliwości, które emitują w przestrzeń duże pole elektromagnetyczne o wspomnianych częstotliwościach. To promieniowanie elektromagnetyczne może być wychwytywane przez inne przewody przenoszące sygnały i może nakładać się na sygnały przenoszone przez te przewody. Rezultatem może być niepożądane mieszanie sygnału,
Środki tłumienia zakłóceń
Zasadniczo istnieją dwa bardzo różne sposoby eliminacji wpływu sygnałów zakłócających o wysokiej częstotliwości.
- Jest rzeczą oczywistą, że najpierw należy rozwiązać problem u źródła, co oznacza, że należy zainstalować obwody tłumiące przy każdym potencjalnym źródle zakłóceń. Nazywa się je filtrami wyjściowymi, ponieważ zapobiegają one wydostawaniu się sygnałów zakłócających z urządzeń i przenikaniu do sieci.
- Drugim sposobem jest zapobieganie docieraniu sygnałów zakłócających do urządzeń wrażliwych na zakłócenia. Można to zrobić, instalując filtry w przewodach sieciowych takich urządzeń. Oczywiste, że takie filtry nazywane są filtrami wejściowymi.
Pochodzenie sygnałów interferencyjnych
Sygnały interferencyjne o wysokiej częstotliwości powstają w wyniku uniwersalnego prawa fizycznego, które ma zastosowanie do wszystkich zjawisk falowych. Prawo to zostało zbadane i opisane matematycznie przez Fouriera. Prawo Fouriera mówi, że każde zjawisko fali okresowej składa się z pewnej liczby fal sinusoidalnych lub cosinusoidalnych, których częstotliwości są równe wielokrotności częstotliwości podstawowej zjawiska fali okresowej. Fale te nazywane są „harmonicznymi sygnału podstawowego”. Rozkład tych fal nazywany jest „widmem częstotliwościowym sygnału podstawowego”.
Kilka przykładów
Teorię Fouriera wyjaśnia na kilku przykładów, które przedstawiono na poniższym rysunku. Lewe wykresy przedstawiają szereg okresowych zjawisk falowych. Wykresy przedstawiają przebieg amplitudy A w funkcji czasu t. Prawe wykresy przedstawiają widmo częstotliwości sygnałów. W tym widmie sygnały harmoniczne, z których składa się sygnał podstawowy, są reprezentowane przez pionowe linie na osi częstotliwości f. Wysokość linii reprezentuje amplitudę A różnych składowych harmonicznych.
W przykładzie A mamy czysty sygnał sinusoidalny. Widmo częstotliwości składa się tylko z jednej linii. Położenie tej linii na osi poziomej w naturalny sposób odpowiada częstotliwości sygnału sinusoidalnego.
Przykład B pokazuje sygnał sinusoidalny, który jest zanieczyszczony innym sygnałem sinusoidalnym o znacznie wyższej częstotliwości. Ten sygnał pojawia się jako mała zmarszczka na powierzchni zatoki. Widmo częstotliwościowe pokazuje, że ten sygnał składa się z trzech linii widmowych, z których dwie leżą po obu stronach linii podstawowej i mają dość dużą amplitudę.
W przykładzie C mamy sygnał sinusoidalny zanieczyszczony dwoma ostrymi spadkami na okres. Takie zakłócenie może wystąpić na napięciu sieciowym, na przykład, jeśli co pół cyklu włączysz duże obciążenie za pomocą triaka. Ze względu na duży prąd rozruchowy, napięcie sieciowe na krótko „załamie się”, powodując te typowe spadki. Analiza Fouriera pokazuje teraz wiele linii, z których tylko kilka jest narysowanych. W rzeczywistości linie widmowe są tak blisko siebie, że wydają się tworzyć ciągły obszar. Najważniejszą rzeczą do wywnioskowania z analizy Fouriera jest to, że amplituda harmonicznych powoli maleje wraz ze wzrostem ich częstotliwości.
Przykład D pokazuje sinusoidę zanieczyszczoną sygnałami o wąskich szczytach. Taka usterka może wystąpić na przykład, jeśli okresowo włączasz i wyłączasz obciążenie indukcyjne, takie jak silnik. Duża indukcyjność własna uzwojeń silnika generuje wtedy za każdym razem dość wysokie napięcie wsteczne, które nakłada się na napięcie sieciowe. Po raz kolejny analiza harmonicznych pokazuje, że sygnał ten zawiera bardzo dużo harmonicznych, które utrzymują dużą amplitudę aż do zakresu MHz.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
