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.