Подавление индустриальных радиопомех

Подавление ИРП включает организационные и (или) технические мероприятия, направленные на ослабление или устранение воздействия ИРП. Эти мероприятия проводят при разработке электроустройств, их установке и эксплуатации. Подавление ИРП может быть выполнено как в самом источнике ИРП и на пути распространения ИРП, так и в радиоприёмном устройстве с помощью помехоподавляющих устройств и помехоподавляющих элементов. К помехоподавляющим элементам относят, например, дроссели, конденсаторы, фильтры, непосредственно осуществляющие подавление или перераспределение энергии ИРП. Совокупность помехоподавляющих элементов, конструктивно объединённых в одно изделие, называют помехоподавляющим устройством. Помехоподавляющее оборудование может состоять из необходимого набора помехоподавляющих устройств и элементов. Каждый помехоподавляющий элемент (устройство, оборудование) имеет полосу рабочих частот, в которой обеспечивается подавление ИРП не менее заданного нормативно-технической документацией на элемент (устройство, оборудование).

Основными методами подавления ИРП являются экранирование и фильтрация.

Экранирование осуществляется с помощью металлических экранов в виде кожухов, стенок, перегородок, перемычек и т.д. Основная задача экранирования заключается в локализации или изоляции электромагнитного поля ИРП, от окружающего пространства. Для подавления ВЧ электромагнитных полей применяют экраны из металлов: стали, меди, алюминия – или используют ферропласты. Низкочастотные поля более ослабляются ферромагнитными материалами: ферритами, пермаллоем и др.

Различают электромагнитный режим работы экранов, основанный на действии в их толще вихревых токов. Электромагнитное экранирование может быть представлено как поглощение и многократное отражение электромагнитной энергии от металлической толщи экрана. Поэтому составляющая экранирования – отражение проявляется на более низких частотах (примерно до 10 МГц), а на более высоких проявляется эффект поглощения. Если источник ИРП создаёт в основном магнитное поле, то сталь экранирует лучше меди. Чем меньше размеры экрана, толще его стенки и больше магнитная проницаемость стали, тем шире область низких частот, в которой сталь экранирует лучше. Качество экранирования в сильной степени зависит от непрерывности экрана. Для выполнения этого условия применяют перемычки, вставки, прокладки, пропаивают или проклеивают проводящим клеем места соединения отдельных конструкций экранов.

Фильтрация ИРП заключается в снижении напряжения помех на сетевых зажимах электроустройств – источников ИРП с помощью фильтров.

Фильтры могут быть ёмкостными, индуктивно-ёмкостными, однозвенными и многозвенными.

Необходимо отметить, что введение средств помехоподавления в электроустройство не должно отрицательно влиять не его работу. Соединительные проводники между помехообразующими элементами и помехоподавляющими средствами должны быть как можно короче. При наличии экрана несимметричные ёмкостные элементы следует устанавливать в местах выхода фильтрующих приборов из экрана. Если устройство – источник ИРП заземляется, то заземление должно представлять собой надёжное электрическое соединение корпуса или кожуха Электроустройства с металлической арматурой или контуром заземления. Колебание сопротивления заземления вызывает дополнительную нерегулярную ИРП. Мероприятия по заземлению должны отвечать всем требованиям по технике безопасности.

Электроустройства бытового назначения с коллекторными двигателями. Это самая многообразная и многочисленная группа источников ИРП, которые находятся в непосредственной близости от радиоприёмников, телевизоров и их антенн. Радиопомехи от коллекторных электродвигателей наиболее интенсивны на низких частотах и уменьшаются с повышением частоты. Средства помехоподавления выбирают с учётом степени подавления ИРП. Уровни напряжения радиопомех на сетевых зажимах от коллекторных электродвигателей достигают 70-100 дБмкВ в полосе частот 150-500 кГц и 60-90 дБмкВ в полосе 500 кГц-30МГц. Эффективность помехоподавляющих устройств на нижних участках нормируемой полосы частот должна составлять 20…30 дБ.

В бытовых электроустройствах широко применяют коммутационные элементы, которые являются источниками ИРП (терморегуляторы, пускатели, переключатели реле и др.). При замыкании и размыкании цепи электрическими контактами коммутационных элементов происходит резкое изменение тока в коммутируемой цепи. Уровень радиопомех определяется крутизной фронтов образующихся импульсов, их амплитудной длительностью и числом переключений, а также процессом разряда в межконтактном промежутке.

В электроустройствах с коммутационными элементами требования к помехоподавляющим фильтрам могут быть значительно ослаблены при непосредственном воздействии на механизм образования ИРП с помощью искрограсительных цепочек на переключаемых контактах.

На работе домашних радиоприёмников и телевизоров могут сказываться ИРП от лифтов. Радиопомехи от лифтов носят редкоимпульсный характер. Источниками ИРП от лифтов являются систему управления и сигнализации. Для реализации норм по напряжению помех устанавливают ёмкостной фильтр на щите питания. Однако большое число контакторов и реле в системе управления и сигнализации лифтов требуют тщательного ухода. Загрязнение или обгорание этих элементов может привести к возрастанию радиопомех на 40 дБ.

Наиболее мощным источников радиопомех в квартире является телевизор. Как известно, получение изображения на экране телевизионного приёмника связано с необходимостью модуляции электронного луча кинескопа, его ускорения и отклонения.

Модуляция луча осуществляется полным цветовым телевизионным сигналом с амплитудой до 40В, подаваемым на управляющий электрод кинескопа. Ускорение луча происходит за счёт подачи на электроды кинескопа высоковольтного постоянного напряжения, получаемого за счёт выпрямления импульсов обратного хода строчной развёртки амплитудой до 25 кВ. Отклонение луча осуществляется магнитными полями, создаваемыми отклоняющими катушками при протекании по ним импульсно-пилообразных токов, которые вырабатывают каскады строчной и кадровой развёрток. Таким образом, в схеме телевизора имеются импульсные токи и высокие импульсные напряжения, которые создают в пространстве вокруг телевизора электромагнитное поле ИРП, напряжённость которого будет зависеть от фазовых и амплитудных соотношений векторов полей отдельных источников.

Кроме того, высококачественные потенциалы и токи возникают в силовом трансформаторе телевизора и связанной с ним электрической сети и антенном кабеле. Наиболее опасными являются связи помехообразующих элементов с электрической сетью и антенным кабелем.

Таким образом, телевизионный приёмник как источник ИРП воздействует на другие радиоприёмные устройства, в том числе на другие телевизионные приёмники, посредством электромагнитного поля излучения элементами схемы, через электросеть питания и антенный кабель.

Количественный анализ электрической и магнитной составляющих поля радиопомех свидетельствует о том, что спектр радиопомех имеет дискретный характер, кратный основной частоте строчной развёртки. Интенсивность радиопомех уменьшается с расстоянием, а также с увеличением частоты. Магнитная составляющая поля уменьшается с частоты 1 МГц, электрическая – с 2,5 МГц. Диаграммы направленности излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях имеют случайный характер, зависящий от частоты излучения. Разница между максимумом и минимумом диаграммы направленности излучения может достигать 15…20 дБ. Напряжение радиопомех на сетевых клеммах телевизоров может достигать 50…60 дБмкВ, а на антенных клеммах 60…70 дБмкВ.

В заключение отметим, что для снижения уровней радиопомех на путях их распространения по проводам разработаны специальные фильтры. Это симметричные П-образные фильтры НЧ типа ФП, серийно выпускаемые нашей промышленностью. В качестве ёмкостных элементов в фильтрах типа ФП использованы проходные конденсаторы КБП и конденсаторы КГБ-МН, в качестве индуктивных элементов применены специальные дроссели.

Для ослабления высококачественных помех с эффективностью не менее 80 дБ в цепях постоянного, пульсирующего и переменного токов с напряжением от 60 до 500 и рабочими нагрузками от 0,1 до 100 A применяется серия широкополосных помехоподавляющих фильтров ФБ (ФБ-2М; ФБ-2Т; ФБ-3М; ФБ-4М).

В полосах частот СВЧ используют широкополосные заградительные фильтры типа ФПС.

Измерение индустриальных радиопомех проводится в регламентированных нормативными документами условиях.