Elektromanyetik uyumluluk

Elektromanyetik uyumluluk ( EMC ), bir teknik cihazın istenmeyen elektriksel veya elektromanyetik etkiler yoluyla diğer cihazlara müdahale etmemesi veya diğer cihazlar tarafından müdahale edilmemesi yeteneğini tanımlar. Elektrik mühendisliğinde, istenmeyen karşılıklı etki sadece bir teknoloji sorunu değil, aynı zamanda bir hukuk sorunudur.

Çevresel uyumluluktan farklılaşma

Işık veya yüksek enerjili mikrodalgalar gibi elektromanyetik dalgaların da canlılar ve doğa üzerinde etkisi vardır . EMC, iyonlaştırıcı olmayan elektromanyetik radyasyonun çevre ve insanlar üzerindeki etkileriyle ilgilenen elektromanyetik çevre uyumluluğu (EMC) ile karıştırılmamalıdır .

Temel bilgiler

Elektromanyetik uyumluluk, diğer cihazlar ve tesisler üzerinde, örn. B. elektriksel, manyetik veya elektromanyetik alanlar ve süreçler. Bu zaten akımlardan veya voltajlardan gelen etkileri içerir.

Elektrikli ekipmanın elektromanyetik olarak uyumlu işlevini sağlamak için doğru yapı ve tasarım esastır. Yeterince düşük parazit duyarlılığının ve parazit emisyonlarının kanıtı ve onayı, EMC yönergeleri ve EMC standartları tarafından düzenlenir.

Avrupa EMC aşağıdaki gibi elektromanyetik uyumluluk tanımlar:

Bundan, piyasaya sürülen her elektrikli ekipmanın uyması gereken temel koruma gereksinimleri türetilir. Koruma gereksinimleri, bir yandan ekipmanın parazit emisyonlarının o kadar düşük olmasını şart koşar ki, z. B. Girişim ortamındaki radyo alıcıları veya diğer ekipmanlar, izin verilmeyen bir şekilde etkilenmez. Bu, parazit kaynaklarının bir sınırlamasıdır ( radyo paraziti bastırma olarak adlandırılır ). Öte yandan, ekipmanı etkileyen beklenen bozucu değişkenler (alanlar, bozucu akımlar veya bozulma gerilimleri) işlevini bozmamalıdır. Bu nedenle ekipman, parazite karşı yeterince dayanıklı olarak kurulmalıdır.

İlgili EMC standartlarına uygun ekipman için koruma gereksinimlerinin karşılandığı varsayılabilir. Gelen Almanya, VDE veya DKE standartları oluşturma ve düzenleme sorumludur. Son zamanlarda, standartlar uluslararası düzeyde giderek daha fazla uyumlu hale geldi. IEC , CENELEC ve CISPR gibi uluslararası standardizasyon kuruluşlarının Almanya'da giderek daha önemli bir rol oynamasının nedeni budur .

teori

Farklı bağlantı türleri

Olağan enterferans kuplaj modeli, enterferans kaynağı, kuplaj yolu ve enterferans havuzu terimlerine dayanmaktadır. Girişim üreten düzenek olarak kullanılır parazit kaynağından (Engl. Kaynağı veya suçlu ), kaynak olarak etkilenir gürültü alıcısı (Engl. Kurban veya yük sırasıyla). Lavabonun kaynaktan etkilenebilmesi için, bozulmanın orada bir bozulma değişkeni olarak hareket edebilmesi için lavaboya ulaşması gerekir . Kaynak ve havuz arasındaki yola bağlantı veya bağlantı yolu denir . EMC'de, bir sinyal iletiminin kalitesi için kriter, sinyal-gürültü oranıdır .

Doğal ve teknik parazit kaynakları ve parazit yutakları arasında bir ayrım yapılır. Doğal bir girişim kaynağına bir örnek yıldırımdır , doğal lavabolar canlılar olabilir. Tipik teknik parazit kaynakları örn. B. frekans dönüştürücüler , tipik teknik parazit yutuculardır. B. radyo alıcıları.

Canlılar elektriksel, manyetik veya elektromanyetik değişkenlerden etkilendiğinde, elektromanyetik çevre uyumluluğu veya EMC'den de bahsedilir . Yıldırımdan korunma , yıldırımdan korunma terimi altında ele alınır. Elektrostatik boşalmalara karşı koruma da genellikle ayrı olarak düşünülür.

Aşağıdaki bağlantı mekanizmaları arasında bir ayrım yapılır:

• Galvanik bağlantı , teknik olarak daha kesin bir empedans birleştirme , parazit lavabonun devresi ile girişim devresinin ortak empedansları ortaya çıkar. Bu, z aracılığıyla her iki devrenin ortak bileşenleri veya hat bölümleri olabilir. B. Ortak hat bölümünün empedansı aracılığıyla voltajları birleştiren eşitleyici akımlar. Baskılı devre kartları durumunda, yetersiz boyutlandırılmış toprak yolları ve yedek kapasitörler nedeniyle empedans kuplajı da ortaya çıkabilir. Not: En geç bu noktada, bir kondansatör galvanik bir bağlantı sağlamadığından, empedans kuplaj terimi, genel galvanik kuplaj terimine teknik olarak tercih edilir.
• Kapasitif kuplaj , bir elektrik alanının etkisini tanımlar , örn. B. Bir kablo veya kablo kanalındaki paralel iletkenlere veya bir devre kartı üzerindeki paralel iletkenlere bağlantı. Bu etki, örn. B. yüksek dirençli sonlandırma empedanslarına sahip paralel hatlar arasında meydana gelir.
• Endüktif kuplaj , bir manyetik alanın bir girişim havuzu üzerindeki etkisini tanımlar . Endüktif kuplaj, genellikle iletken halkalarda, örn. B. her biri düşük dirençli sonlandırma empedanslarına sahip paralel iletken döngüler arasında.
• Ki karşılıklı bir araya getirilmesi bir elektromanyetik alan, bir gürültü alıcıya uygulandığında meydana gelir. Bir kablonun veya devre kartlarının elektrik iletkenleri, bir anten ve z olarak hareket edebilir . B. İletkende ortaya çıkan radyo veya radyo sinyallerini girişim sinyalleri olarak alır.

Bozukluk Türleri

• Orada dinamik bozukluklar akım taşıyan iletkenler, değişim zamanla ve ayrıca statik bozuklukları her zaman değişmeden kalır (özellikle manyetik ve kapasitif bozuklukları).

EMC, kablolu ve alana bağlı ayırt edici bozukluklar arasındadır.

• Yapılan girişim olan parazit kaynağı için besleme ya da sinyal hatları üzerinden doğrudan hassas ekipman transfer.

Radyodaki bir çatırtı sesi, örneğin, bir buzdolabının kapatılması, bir sıcaklık anahtarı yardımıyla besleme voltajının kapatılması, sesten radyo frekansı aralığına kadar bir spektrumda voltaj darbeleri üretir. Akım değişikliği sonucunda bu gerilim darbeleri besleme hattı üzerinden radyoya beslenir ve burada demodüle edilirse bir çatlama sesi oluşur.

Tek çare genellikle hazırlanmıştır filtreleme gelmez bozar gerçek kullanışlı sinyali .

• Elektrik veya manyetik alanlar üzerindeki tüm kapasitif ve endüktif etkiler, kısaca alanla ilgili enterferans veya enterferans alanları olarak adlandırılır .

FIELD- ilgili parazit olan iletilen için parazit lavabo bir kablo veya bir iletken yüzey arasında bir elektromanyetik alan olarak örneğin kaynağı müdahalesi , ve bir anten olarak işlev gören bir iletken ile, örneğin, orada alınan.

Alanla ilgili bir bozulmanın bir örneği, bir GSM - cep telefonu iletiminin bir ses cihazına bağlanmasıdır, örn. B. araba radyosunda veya sabit telefonda. Bunun nedeni, cep telefonundan gelen radyo dalgalarının cihaza nüfuz etmesi, cihazların yarı iletken bileşenlerinde demodüle edilmesi (rektifiye edilmesi) ve ardından faydalı sinyal ile güçlendirilerek hoparlöre ulaşmasıdır.

Tipik parazit sesleri, telsiz telefonların bir zaman bölmeli çoğullama yöntemi kullanarak düşük frekansta, yani duyulabilir frekans aralığında HF taşıyıcısını (GSM sinyali) açıp kapatması nedeniyle ortaya çıkar .

Parazitten kaçınma

Girişimi önlemek için EMC uyumlu bir sistem veya cihaz tasarımı kullanılır. biri ayırt eder

1. Kesintileri önlemek için önlemler
2. Kaynaktan yayılmaktan kaçının
3. Rahatsızlıkların etkilerinden kaçınma

İlk iki (aktif) önlemin parazit emisyonları ve üçüncünün (pasif) parazit bağışıklığı veya bağışıklığı ile ilgili olduğu, önlemlerin önceliği vardır.

Akım ve voltaj değişim hızı yeterince küçük tutularak parazit önlenebilir, böylece spektrumda istenmeden yayılan daha yüksek frekanslar görünmez. Ancak bu genellikle mümkün değildir:

• Bilgisayarlar her zamankinden daha yüksek saat frekanslarıyla çalışır.
• Anahtarlamalı güç kaynakları, daha küçük hale getirilebilmesi için yüksek çalışma frekanslarına sahiptir.
• Güç elektroniği, daha verimli olması için dik anahtarlama kenarlarına sahiptir.

Bu nedenle, hızlı değişen akımları kısa devre yaparak ve anten görevi gören yapılardan kaçınarak dahili devrenin (baskılı devre kartının yerleşimi) inşası sırasında parazitin oluşmasını ve yayılmasını önlemek gerekir. Yine de meydana gelen herhangi bir bozulma, koruma ve filtreleme yoluyla yayılmalarında azaltılır.

Büküm kapasitif ve endüktif radyasyon ve etkisi birbirini etkisiz hale getirdikleri için simetrik sinyalleri, bir aktif ve pasif koruma hem de.

Bozulma durumuna bağlı olarak, elektriksel toprak referanslarının kesilmesi veya bağlanması amaca uygundur:

• Sözde zemin döngüler olabilir elektrik izolasyonu ya da bunların içinde akan akımlar vasıtasıyla önlenebilir indirgenmiş ile kullanılarak , bir kılıfı filtre .
• Bir ekranlama muhafazasına girerken her iki tarafa yüksek frekans sızdırmazlığı uygulanan kablo ekranları, yüksek frekanslı nüfuzu ve radyasyonu önleyebilir.
• Düşük endüksiyonlu, geniş topraklama bağlantıları, cihazlar arasındaki potansiyel farkları azaltabilir ve böylece aralarındaki sinyal bağlantılarını daha güvenli hale getirebilir.
• Varistörler , baskılayıcı diyotlar ve parafudrlar , voltaj seviyesi aşağı akış bileşenleri için kritik bir seviyeyi aşarsa, kablo / cihaz arayüzündeki voltaj geçişlerini toprağa dağıtır.

Teknik sonuçlar

Elektromanyetik dalgalar, örneğin devrelerde voltaj veya akım üretebilir. En basit durumda, bunlar televizyonda gürültüye , en kötü durumda elektronik aksamın arızalanmasına neden olabilir.

Elektromanyetik uyumluluk, örneğin kalp pillerinin veya motorlu taşıtların ve uçakların kontrol elektroniklerinin en azından tanımlanmış bir bozulma değişkenine kadar arızalanmamasını sağlar. Cep telefonlarının uçakta kullanılması belirli koşullar altında mümkündür, ancak genel olarak henüz genel olarak izin verilmemektedir (bkz. LuftEBV ). Havacılıktaki gereksinimlerden biri, uçağın mobil iletişim standardı ile elektromanyetik uyumluluğunun kanıtıdır.

Elektromanyetik uyumluluk, endüstriyel makine ve tesis yapımında olduğu kadar deniz gemi yapımında da özel dikkat gerektirir. Burada, güçlü elektromekanik aktüatörler ve hassas sensörler genellikle kapalı bir alanda parazit olmadan birlikte çalışmak zorundadır .

Kanuni düzenlemeler

Milletvekilleri AB'nin yazma commercialisers tarafından Almanya'da, daha önce elektrikli ev aletleri cihazların elektromanyetik uyumluluk Yasası , ilgili güvenlik koşullarına uyulması, değerlerini sınırlayarak dokunulmazlık ya yönelik girişim emisyonu ilgili de standartlara belirtilmiştir.

Bu konu hakkında daha fazla bilgi, genellikle düşük voltaj direktifi ile birlikte kullanılması gereken EMC direktifi hakkında bilgi içeren CE işareti anahtar kelimesi altında bulunabilir .

Kural olarak, tüm müşteriler ve vatandaşlar için elektrikli cihazların sorunsuz çalışmasını garanti etmek için cihaz için geçerli olan uyumlaştırılmış Avrupa standartlarına uyulması durumunda koruma gereksinimlerine uygunluk varsayılır. Bu genellikle Avrupa pazarında bir cihaz sunan kişinin EMC'yi kanıtlamak için EMC testleri veya eşdeğer doğrulama yöntemleri kullanmasına yol açar . Cihazın karmaşıklığına bağlı olarak, eşdeğer doğrulama yöntemleri olarak basit akla yatkınlık değerlendirmeleri uygundur. Örneğin , filaman dışında herhangi bir elektrikli veya elektronik bileşen içermeyen bir akkor lamba , çalışma sırasında tek başına yüksek frekans emisyonları için herhangi bir sınır değerini aşamaz.

Son birkaç yılda, birçok ürün alanı için gereksinimler Avrupa içinde uyumlu hale getirilmiştir, bu nedenle farklı ülkelerdeki sınır değerler ve çerçeve koşulları aynıdır, örn. B. EMC direktifinde şart koşulmuştur.

Almanya'da, Federal Şebeke Ajansı (eski telekomünikasyon ve yazı için düzenleyici otorite ), Radyasyon Koruma Federal Ofisi ve Federal Silahlı Kuvvetler olan koruma gereksinimlerine veya sınır değerlere uyum izlenmesinden sorumlu yetkililer çerçevesinde üzerine kararname elektromanyetik alanları sınırlamak için doğrulama prosedürü .

AB'deki EMC direktifine göre, havacılık ekipmanları CE işaretinden muaftır. 216/2008 / AB Direktifi kapsamındadır. Havacılık sektörü EASA tarafından denetlenmektedir.

normlar

Edebiyat

• Adolf J. Schwab, Wolfgang Kürner: Elektromanyetik Uyumluluk . 6., ar. ve güncellenmiş baskı. Springer, Berlin 2011, ISBN 978-3-642-16609-9 . 
• Georg Durcansky: EMC uyumlu cihaz tasarımı . Franzis, Poing 1999, ISBN 978-3-7723-5385-7 . 
• Tim Williams: EMC yönergeleri ve bunların uygulanması . Elektor, Aachen 2000, ISBN 3-89576-103-6 . 
• Joachim Franz: EMC, elektronik devrelerin hatasız inşası . Teubner, Stuttgart / Leipzig / Wiesbaden 2002, ISBN 3-519-00397-X . 
• Thomas Brander, Alexander Gerfer, Bernhard Rall, Heinz Zenker: Endüktif bileşenlerin üçlemesi - EMC filtreleri, saatli güç kaynakları ve HF devreleri için uygulama kılavuzu , 4. gözden geçirilmiş ve genişletilmiş baskı . Würth Elektronik, Waldenburg 2008, ISBN 978-3-89929-151-3 . 
• Hasse, EU Landers, J. Wiesinger, P. Zahlmann: VDE yayın serisi Cilt 185. EMC - binalardaki elektrik ve elektronik sistemlerin yıldırımdan korunması - VDE 0185-305 serisinin yeni standartlarına göre risk yönetimi, planlama ve uygulama . 2. tamamen revize ve exp. Baskı. VDE, Berlin 2007, ISBN 978-3-8007-3001-8 . 
• Ernst Habiger : EMC Lexicon 2011–2500 EMC dünyasından terimler ve kısaltmalar . CD-ROM ile güncellenmiş ve genişletilmiş 4. baskı. Weka, Öpüşme 2010, ISBN 978-3-8111-7895-3 . 

İnternet linkleri

• Uygulamada CE ve EMC testi - elektromanyetik uyumluluk. Kolter Elektronik, arşivlenmiş orijinal üzerine 5 Nisan 2018 ; 27 Kasım 2018'de erişildi . 
• EMC kolayca elde edilir - Cep Kılavuzu (PDF; 1.1 MB), endüstriyel sistemlerin EMC uyumlu tasarımına ilişkin ZVEI yayını .
• EMC yönergesi (Almanca)
• Alman EMC Teknolojisi Derneği'nin EMC sözlüğü
• EMC sözlüğü
• K.-H. Yüksek katlı: Elektromanyetik uyumluluk (EMC) için mevcut gereksinimler.
• EMC ve PowerQuality ile ilgili temel bilgiler

Bireysel kanıt

1. ↑ Avrupa Standartları. Uyumlaştırılmış Standartlar. Avrupa Komisyonu web sitesi. 14 Eylül 2015'te erişildi.