Что такое электромагнитные помехи?

Что такое электромагнитные помехи?

Определение электромагнитных помех

Электромагнитные помехи (ЭМП) определяются как возмущение, влияющее на электрическую цепь вследствие электромагнитной индукции или излучения.

Электромагнитные помехи (ЭМП) определяются как нарушение в электрической цепи вследствие электромагнитной индукции или внешнего электромагнитного излучения. Они возникают, когда электромагнитные поля одного устройства вмешиваются в работу другого устройства.

Электромагнитные (ЭМ) волны создаются, когда электрическое поле взаимодействует с магнитным полем. Они распространяются со скоростью 3,0 × 10^8 м/с в вакууме. ЭМ волны могут перемещаться через воздух, воду, твердые тела или даже вакуум.

На рисунке ниже показано ЭМ-спектр, используемый для представления различных типов ЭМ-энергии в зависимости от их частот (или длин волн). ЭМП сталкиваются все мы в нашей повседневной жизни и предполагается, что они столкнутся с экспоненциальным увеличением в будущем из-за растущего числа беспроводных устройств и стандартов, включая мобильные телефоны, GPS, Bluetooth, Wi-Fi и ближнюю связь (NFC).

ЭМП могут происходить в широком диапазоне электромагнитного спектра, включая радио- и микроволновые частоты. Они нарушают работу других электрических устройств. Любое устройство с быстро изменяющимися электрическими токами может создавать электромагнитные излучения.

Таким образом, излучение от одного объекта "вмешивается" в излучение другого объекта. Когда одна ЭМП вмешивается в другую, это приводит к искажению электромагнитных полей. Электромагнитное излучение может вмешиваться и нарушать друг друга, даже если они не находятся на одной частоте. Это вмешательство можно услышать в радиоприемниках при переключении частот и в телевизоре, когда сигнал искажается, изображение становится нарушенным. Поэтому в радиочастотном спектре ЭМП также известна как радиочастотная помеха.

ЭМП легко могут влиять на функционирование электронного устройства. В общем, поскольку в электронных устройствах существует поток электричества через цепи, он склонен создавать некоторое количество электромагнитного излучения. Энергия, созданная устройством 1, распространяется по воздуху в виде излучения или передается по кабелям устройства 2. Это приводит к неправильной работе устройства 2. Энергия от устройства 1, которая вмешивается в работу устройства 2, называется электромагнитными помехами.

Причины ЭМП

ЭМП могут исходить из различных источников, включая естественные события, такие как молния, и искусственные источники, такие как промышленное оборудование.

• Передача от телевизора

• Радио AM, FM и спутниковые

• Солнечная магнитная буря

• Молния, которая сверкает как высокое напряжение и высокий ток

• Аэропортовый радар, электростатический разряд и белый шум

• Импульсные источники питания

• Дуговая сварка, щетки двигателей и электрические контакты

Типы ЭМП

Искусственные ЭМП

Искусственные ЭМП возникают от другого изготовленного электронного устройства. Этот тип помех возникает, когда два сигнала приближаются друг к другу или когда несколько сигналов проходят через одно устройство на тех же частотах. Хороший пример — когда радио в автомобиле одновременно принимает две станции.

Естественные ЭМП

Этот тип ЭМП также влияет на устройства, но они не являются искусственными, а возникают вследствие естественных явлений на Земле и в космосе, таких как молнии, электрические бури, космический шум и т. д.

Второй метод классификации основан на продолжительности ЭМП. Продолжительность помех означает период времени, в течение которого устройство испытывает помехи.

Непрерывные ЭМП

Когда источник непрерывно излучает ЭМП, это называется непрерывными ЭМП. Источник может быть искусственным или естественным. ЭМП возникают, когда существует длительный механизм связи между источником ЭМП и приемником. Этот тип ЭМП возникает от источников, таких как цепь, излучающая непрерывный сигнал.

Импульсные ЭМП

Эти типы ЭМП возникают в течение очень короткого времени, как импульсы. Поэтому они называются импульсными ЭМП. Источник может быть как естественным, так и искусственным, как и в случае непрерывных ЭМП. Хорошие примеры — шум, слышимый от выключателей, освещения и т. д., которые излучают сигналы, способные вызвать нарушения напряжения и тока.

Третий метод классификации основан на полосе пропускания ЭМП. Полоса пропускания ЭМП относится к диапазону частот, который испытывают ЭМП. На основе этого ЭМП делятся на два типа: узкополосные и широкополосные ЭМП.

Узкополосные ЭМП

Этот тип ЭМП возникает на одной частоте, генерируемой от генератора. Он также может возникать из-за различных видов искажений в передатчике. Обычно в системах связи узкополосные ЭМП играют очень незначительную роль и их можно легко исправить. Однако уровень помех должен быть контролируемым.

Широкополосные ЭМП

Основное отличие от узкополосных ЭМП заключается в том, что этот тип ЭМП не возникает на одной частоте. При рассмотрении магнитного спектра этот тип ЭМП охватывает широкий спектр и существует в разных формах. Источник может быть как естественным, так и искусственным. Пример искусственного источника — дуговая сварка, при которой искры излучаются непрерывно. Аналогично, пример естественного источника — солнечные выбросы для системы спутникового телевидения.

Механизмы связи ЭМП

Механизмы связи ЭМП помогают понять, как ЭМП генерируются от источника и достигают приемника. Для устранения проблем, возникающих из-за ЭМП, необходимо четко понимать природу ЭМП и то, как они связаны от источника к приемнику. Несколько типов связи: проводная, радиационная, емкостная и индуктивная. Понимание механизмов связи позволяет уменьшить ЭМП, принимая меры для снижения связи и уровня помех.

Проводная связь

Проводная связь происходит, когда эмиссии ЭМП распространяются по проводникам, проводам и кабелям, соединяющим источник и приемник. Когда происходит проводная связь по пути, по которому проходят сигналы, возникают проводные эмиссии, и это понимается как проводные ЭМП. Они могут возникать по линиям питания или любому межсоединительному кабелю. Проводная связь может происходить в одном из двух режимов,

Общий режим

ЭМП возникают, когда шум развивается в одной фазе, когда используются два проводника. Например: + и - кабеля питания

Дифференциальный режим

Когда используются два проводника, и шум находится вне фазы на проводниках, говорят, что он работает в дифференциальном режиме.

Радиационная связь

Наиболее распространенный тип связи, возникающий, когда источник и приемник разделены большим расстоянием, превышающим длину волны. Между источником и приемником нет физического контакта, так как ЭМП излучается через пространство к приемнику. Таким образом, когда нежелательный сигнал передается от источника к приемнику методом излучения через пространство, это называется радиационными ЭМП.

Емкостная связь

Этот тип связи достигается между двумя подключенными устройствами. Он возникает, когда напряжение, меняющееся от источника, емкостно передает заряд жертве.

Индуктивная связь

Когда один проводник индуцирует помехи в другом проводнике, расположенном рядом, на основе принципа электромагнитной индукции, возникают ЭМП, известные как магнитно-связанные ЭМП. Проще говоря, когда между источником и жертвой присутствует переменное магнитное поле, в цепях жертвы будет индуцирован достаточный ток. Это приводит к передаче сигнала от источника к жертве.

Механизмы связи ЭМП

ЭМП могут передаваться от источника к приемнику через проводную, радиационную, емкостную и индуктивную связь.

Снижение ЭМП

Заземление

В промышленности сигналы и возвратные токи передаются с использованием заземляющих систем. Они также образуют эталоны для аналоговых и цифровых цепей, тем самым защищая человека и оборудование от аварий и молний. Когда ток протекает в заземляющей системе, возникают потенциальные различия.

Когда ударяет молния, она вызывает потенциальное различие в тысячах вольт. С самого начала проектирования цепей система заземления должна быть учтена таким образом, чтобы система работала с необходимыми требованиями безопасности. При составлении схемы заземления или устранении проблемы заземления, сначала необходимо определить, где проходит ток.

Когда различные виды заземлений совпадают, ток может не возвращаться по предполагаемому пути. Правильное заземление зависит от нескольких факторов, таких как частоты и импедансы, длина требуемых кабелей и вопросы безопасности.

Наиболее полезный тип заземления для низкочастотных применений — одноточечное заземление, как показано на рисунке ниже. Когда используется чувствительная схема или кабели, следует избегать последовательного соединения или цепочки, так как возвратные токи от трех цепей протекают через общие импедансы, соединяющие цепи.