Электромагнитная совместимость

16.08.2021

Электромагнитная совместимость (EMC) – это способность электрических сетей как создавать помехи, так и испытывать помехи через электромагнитное излучение или через соединительные кабели, а также включает помехи сигналу в кабеле, не подключенном к источнику помех, но идущему параллельно кабелю-источнику помех.

Управление ЭМС

Определить, соответствует ли оборудование требованиям ЭМС – сложная и требующая много времени задача, которая начинается с составления списка чувствительного оборудования и проверки его пределов допуска. Затем надо составить список оборудования – возможного источника помех и проверка уровня помех от них. Большая часть этой работы выполняется поставщиком оборудования в рамках схемы официального утверждения типа.

Публикация IEC 60945 определяет критерии чувствительности и способности производить помехи для навигационного и морского оборудования. Цифры в этой публикации даны для нормальных условий, ожидаемых на открытой палубе и внутри рулевой рубки обыкновенного судна. Большинство навигационного и морского оборудования проверяются на возможность работы в таких условиях. Это просто сделать, поскольку окружающая среда (в плане радиопомех) находится под нашим контролем.

Однако, на электромагнитные условия на судне (и судовое оборудование) влияют сигналы радио и радара с других судов или расположенных на берегу систем управления движением.

Разработка и дальнейшее развитие стандартов IEC – совместная задача всей индустрии: поставщиков оборудования, собственников судов, судостроителей, классификационных сообществ и правительства. При этом формируется основа для правил и нормативов всех классификационных сообществ. Стандарт IEC TC18 был опубликован Международной электротехнической комиссией (Intrenational Electro technical Commission, IEC) в Женеве, Швейцария, в серии IEC 60092 и доступен в национальных институтах стандартов.

Для подробной информации и процедур создана ссылка на IEC 60533, электромагнитная совместимость электрических устройств на судах (Electromagnetic Compatibility for Electric Installations onboard Ships). Навигационное и морское оборудование проходит тестирование в соответствии с IEC 60945 и поэтому годится для использования в морских условиях.

Параметры среды для ЭМС

Электромагнитная помехозащищенность означает, что оборудование способно удовлетворительно работать при следующих условиях:

− низкочастотные (до 900 Гц) помехи в проводниках питания переменного тока 50 Гц, до 10%;

− помехи от 900 Гц 10% до 10 кГц 1%; при питании от постоянного тока помехи от 50 Гц до 10 кГц 10%;

− помехи в проводах питания в радиочастотном диапазоне 10 кГц – 80 МГц до 3 В RMS;

− излучаемые помехи 10 В/м в частотном диапазоне 80 МГц – 1 ГГц;

− быстрые переходные процессы (всплески) с перепадом до 2 кВ в цепи питания АС, синфазный сигнал до 1 кВ в сигнальных и управляющих цепях;

− медленные переходные процессы, изменения в параметрах цепи питания, отказ питания, электростатический разряд (явление, которое происходит, когда вы прикасаетесь к заземлённому металлу зимой, в очень сухую погоду). Учитывается статический разряд напряжением до 6000 В. 

Туннель для кабелей и труб. Силовые кабели расположены внизу,
сигнальные и управляющие – сверху над ними

Оборудование не должно распространять по проводам или излучать помехи, которые будут мешать нормальной работе другого оборудования.

Обычно наведенные проводниковые помехи не является проблемой для оборудования. А вот предел радиационной эмиссии между 156 МГц и 165 МГц всего 24 дБ µВ/м, лишь чуть выше современного электромагнитного «шума». Это полоса частот, связанная с аварийной коммуникацией на VHF. Оборудование на борту судов не должно излучать какие-либо сигналы в этом частотном диапазоне.

Также должны проверяться частоты процессоров в программируемых логических устройствах (компьютерах) и других электронных системах управления. Если существует возможность создания помех, должны проводиться соответствующие тесты.

Проводниковые помехи в радиочастотном диапазоне 10 кГц – 80 МГц до 3 В RMS и излучаемые помехи 10 В/м в частотном диапазоне 80 МГц – 1 ГГц – это типичные значения для открытой палубы и рулевой рубки.

Меры для улучшения ЭМС

Чтобы ограничить воздействие на чувствительные к помехам системы, применяются следующие меры: кабели снаружи стальной конструкции судна должны быть заземлены или прокладываться в стальных трубах. Наибольший эффект даёт максимальное ограничение количество кабелей, находящихся под влиянием внешних электромагнитных факторов. Прокладывать их нужно внутри мачт или структурных элементов, выводя кабель наружу только в случае крайней необходимости.

Это предотвратит также и влияние на кабели внешних помех (помимо сокращения помех, выносимых самими кабелями наружу корпуса).

Кабели, расположенные снаружи, работают как принимающие антенны, а затем как передающие антенны внутри корпуса, если они не защищены. Настоящие антенны для приёма радиосигналов и радарных сигналов сконструированы так, чтобы нормально работать в этих условиях. Они не должны повреждаться чрезмерно сильными сигналами, такими как молнии или прямое излучение радара или сигналы трековых (стабилизированных, направленных на спутник) антенн.

Другие мешающие сигналы (помехи) приходят от самого оборудования – от радара, радио и эхолота, или передатчика гидролокатора. Большинство поставщиков дают советы, как установить их оборудование, какой тип кабеля должен быть использован и как он должен быть проложен по отношению к другим кабелям и оборудованию. Эти инструкции касаются оборудования в его проверенном защитном корпусе; следовательно нельзя разбирать оборудование (снимать корпус, защиту), чтобы оно поместилось в консоль, например.

Кабели должны быть разделены по типу и силе передаваемого сигнала и проложены в соответствии с этим. Таким образом, поставщики должны указывать, к какой группе сигнальных кабелей относятся кабели от их оборудования.

Одножильные кабели с током, превышающим 200 А на жилу, должны прокладываться в виде трёхфазного треугольного составного кабеля (все три вместе), чтобы устранить магнитное поле вокруг единичного кабеля.

Эти магнитные поля вызывают помехи на всех (электромагнитных) дисплеях и наводят вихревые токи во всех магнитных материалах наподобие обыкновенной стали, которые могут нагревать их. Поэтому уплотнительные пластины для одножильных кабелей должны быть из немагнитных материалов, наподобие нержавеющей стали.

Приборная консоль в рубке – это набор всех видов оборудования. Большая часть из них проверена на ЭМС. Это оборудование должно быть установлено в оригинальных корпусах, в том виде, в каком оно тестировалось, чтобы быть уверенным, что сохранится требуемая совместимость

1.Одножильные кабели
2.Многокабельное пропускное устройство
3.Переборка
4.Палуба

В этом прохождении кабелей через палубу сумма токов, окруженных магнитными материалами, близка к нулю