Rušení a odrušení

Rozšiřování všech typů radiokomunikačních služeb spolu se zvětšujícím se počtem zařízení má za následek vznik a nežádoucí působení různých druhů rušivých signálů.

Obrázek vlevo: vznik rušení a rušivé ovlivňování v obytném domě

Základní pojmy:
Elektromagnetická slučitelnost: schopnost zařízení (systému) pracovat v prostředí bez vytváření nepřípustného rušení čehokoliv, co se v prostředí nachází
Elektromagnetické prostředí: souhrn elektromagnetických jevů v daném místě
Rádiové prostředí: elektromagnetické prostředí v pásmu rádiových kmitočtů
Elektromagnetické rušení: elektromagnetický jev, který zhoršuje provoz zařízení, provoz přenosového kanálu nebo systému
Rádiové rušení: nežádoucí ovlivňování rádiového signálu, které zhoršuje příjem užitečného signálu
Odolnost proti rušení:systému) být v provozu bez zhoršení funkce při působení schopnost přístroje (zařízení, elektromagnetického (rádiového) rušení

Obrázek vlevo: Elektromagnetická kompaktibilita závisí na vlastnostech zdroje, přenosové cesty a rušeného zařízení.

Rušivý signál se k rušenému zařízení může dostat těmito vazbami:
Galvanickou: typická pro zařízení připojená k elektrorozvodné síti
Kapacitní: uplatňuje se mezi vodiči, které jsou sice galvanicky odděleny, ale jsou vedeny paralelně ve větší délce
Indukční: rušící proud protéká smyčkou, která má těsnou vazbu se smyčkou v rušeném obvodu
Elektromagnetickým polem: zde působí jednotlivé části přístrojů a zařízení jako vysílací anténa a vyzařují vysokofrekvenční rušivou energii do svého okolí přímo. Síla rušivého pole je závislá na vlastnostech zdroje a hlavně na vzdálenosti. Elektrická složka vysokofrekvenčního pole ubývá v  bezprostřední blízkosti zdroje přibližně s  třetí mocninou. Ve vzdáleném poli platí nepřímá úměrnost.

Odrušení regulátorů
Zařízení s polovodičovými prvky a tyristory jsou nejčastěji používány jako regulátory příkonu různých ze sítě napájených zařízení. Triak (tyristor) pracuje jako elektrický spínač a vytváří vysokofrekvenční rušivé složky jako spínač mechanický. Krátké spínací časy způsobují, že složky rušení zasahují až do kmitočtů desítek MHz. Spektrum rušení se zmenšuje se zvyšujícím se kmitočtem

Obrázek vpravo: Příklad odrušení regulátoru filtrem z dvojité toroidní tlumivky (WN 682 12) 2 x 10 mH a širokopásmového kondenzátoru 100nF + 2 x 25 nF (TC 240)

Často se v praxi setkáváme s amatérsky zhotovenými tyristorovými nebo i triakovými regulátory. Tyto je třeba účinně odrušit, zejména pracují-li s fázovou regulací. Nejlepšího odrušení se dosáhne zabudováním samotného regulátoru do kovové skříňky (pokud je to ovšem možné).
Ale i regulátor v plastové skříňce lze s úspěchem odrušit, nedosáhneme však tak kvalitního odrušení jako při umístění regulátoru do skříňky kovové.

Vedení vysokého, velmi vysokého a ultra vysokého napětí
Zdrojem vysokofrekvenční energie je vždy výboj, což je v principu prudká změna napětí a velmi krátký proudový impuls o délce řádově nanosekund.Tento impuls se šíří po vedení. Výboje způsobují korona na vodičích a zařízeních a potom také kapacitní výboje.

Koronové výboje (obrázek vlevo) rušící rádiový příjem vznikají na vodičích, armaturách nebo zařízení rozvoden vvn. Příčinou rušení jsou krátké, několik milimetrů dlouhé výboje vznikající na nerovnostech povrchu vodičů. Tyto výboje jsou příčinou vzniku vysokofrekvenčních spektrálních složek. Rušení koronou závisí silně na počasí. Za deště se na vodičích a izolátorech vytváří kapičky vody a to jsou další nerovnosti na povrchu vodičů (izolátorů). V důsledku toho se rušení přechodně zvětšuje až o 10 dB (tj. více jak 3krát). Koronu je možné sledovat - projevuje se světelnými efekty na povrchu izolátorů a ostrým praskotem. Korona je neodstranitelnou vlastností vedení vn, vvn a zvn.
Korona ruší hlavně poslech na dlouhovlnných a středovlnných rozsazích. Krátké vlny již ovlivňuje málo a velmi krátké vlny vůbec. I přes poměrně vysokou hladinu rušení je možný poslech místních vysílačů DV a SV v uspokojivé kvalitě.


Kapacitní výboje jsou častým zdrojem rušení na linkách vn, vvn a zvn. Patří sem jiskření na proražených izolátorech, zoxidovaných či uvolněných svorkách, špatně uzemněných předmětů, bublinkách vzduchu v dielektriku transformátorů atd. Rušivé spektrum může zasahovat až do stovek MHz. Rušení se výrazně začíná projevovat už od kmitočtu 30 MHz. Kapacitní výboje signalizují závady na vedení. Nejčastěji se vyskytuje na vedení 22 kV a 35 kV. Dokonale odrušení vedení vyžaduje rozsáhlé a nákladné úpravy. Zásahy k omezení rušení je třeba kombinovat s opatřeními na straně příjmu, tj. volit vhodné umístění přijímací antény, volit jiný přijímaný kanál apod.
Místa kapacitních výbojů lze celkem dobře nalézt pomocí přijímače umožňující poslech v rozsahu VKV. Je-li k dispozici směrová anténa, kapacitní výboje se dají lokalizovat přesně za velmi krátkou dobu.

Potlačení rušení u spektrálních zdrojů
Mechanické kontakty jsou velmi častým zdrojem rušení. Příčinou rušení je jiskření na kontaktech, které vzniká přerušováním proudového obvodu se zátěží indukčního charakteru. Rušivá vysokofrekvenční energie zabírá široké spektrum od akustických kmitočtů až do IV. televizního pásma.Nejčastěji se k potlačení jiskření na kontaktech používá článek RC, označovaný jako zhášecí obvod (poslední obrázek).
Funkce zhášecího obvodu
Při rozpojeném kontaktu S se kondenzátor C nabíjí a vytváří pro magnetickou energii cívky paralelní cestu. Při sepnutém kontaktu se přes něj vybíjí. Tím by ale přispíval k většímu rušení, a proto se do série s tímto kondenzátorem zařazuje rezistor R, který vybíjecí proud omezuje. Člen RC tedy vysokofrekvenční energii netlumí, ale mění charakter spínacího pochodu. Optimální hodnoty RC závisí na indukčnosti a odporu cívky, materiálu kontaktů, na velikosti indukovaného napětí. Běžně se volí kombinace kondenzátor 100nF / 380V + rezistor 50 ohmů.

Příklad 1: Odrušení mikrospínače transformátorové páječky.
Tlumivky TL1 a TL2 jsou navinuty válcově na feritové tyčince o průměru 3 mm, mají 20 závitů drátu o průměru 0.3 – 0,4 mm. Indukčnost tlumivek by se měla pohybovat okolo 10 mH. Kondenzátor má kapacitu 22 nF a je na střídavé napětí nejméně 250 V. Rezistor má hodnotu okolo 50 ohmů a stačí na zatížení 0,25 W.

Příklad 2: Odrušení komutátorového motorku (obrázek vlevo)
Komutátorové motory se vyskytují poměrně často. Jsou základní součástí většiny domácích elektrospotřebičů, jako jsou např. mixéry, vysavače, šicí stroje, elektrické nářadí, vysoušeče vlasů apod. Rušení má spektrální charakter se složkami zasahujícími až do televizních pásem Příčinou zvětšeného rušení bývá nevyhovující mechanický stav samotného motorku - opotřebené uhlíky, ložiska, neokrouhlý komutátor; z elektrických částí mezizávitové zkraty v kotvě apod. K odstranění rušení přistupujeme až po důkladném odstranění mechanických závad. Jako účinné se jeví odrušení zapojením širokopásmového kondenzátoru 47 - 100 nF + 2 x 2,5 nF (TC 240).
Na místo tohoto odrušovacího prvku je možné v nouzi použít i samostatné kondenzátory (1 x 100nF, 2 x 2,5 nF) na úkor menší širokopásmovosti. V žádném případě se nedoporučuje zvětšovat kapacitu kondenzátorů vzhledem k velikosti proudu unikajícího do kostry zařízení. Podstatně účinnějšího odrušení domácích spotřebičů dosáhneme zařazením tlumivek do obvodu. Tlumivky jsou zhotoveny navinutím 15 –20 závity CuL o průměru 0,5 mm na feritových tyčinkách o průměru 2 – 3 mm. Optimální je vysokofrekvenční ferit, postačí však i materiál pro nízké kmitočty.
Filtry jsou průmyslově vyráběny v mnoha provedeních - jako prvky pro odrušení rozvodné sítě určené pro montáž do plošných spojů nebo jako prvky pro odrušení pohyblivých přívodů (montují se na plášť přívodních kabelů "nasunutím"). Specifikem jsou plochá feritová jádra v provedení pro nasunutí na ploché datové kabely. Omezují elektromagnetické vyzařování těchto kabelů.

ZPĚT NA RÁDIA