- •В.А. Ощепков электромагнитная совместимость в электроэнергетике
- •Введение
- •Принятые сокращения
- •Основные понятия и определения
- •Экономические аспекты электромагнитной совместимости
- •1 Источники и значения электромагнитных помех на электрических станциях и подстанциях
- •1.1 Электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики
- •1.2 Источники электромагнитных воздействий
- •1.3 Внешние источники помех
- •1.3.1 Грозовой разряд
- •1.3.2 Разряды статического электричества
- •1.4 Технические источники помех
- •1.4.1 Электрические и магнитные поля промышленной частоты, создаваемые силовым оборудованием подстанций
- •1.4.2 Напряжения помех в сетях низкого напряжения
- •2 Характеристики помех
- •2.1 Основные типы помех и диапазон изменения их параметров
- •2.2 Способы описания и представления помех
- •2.2.1 Логарифмические относительные характеристики. Уровни
- •2.2.2 Основные параметры помех
- •2.2.3 Представление периодических функций времени в частотной области. Ряд Фурье
- •2.2.4 Представление непериодических функций времени в частотной области. Интеграл Фурье
- •3 Пассивные помехоподавляющие компоненты
- •3.1 Фильтры
- •3.2 Фильтровые элементы
- •3.3 Сетевые фильтры
- •4 Мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости устройств
- •4.1 Введение
- •4.2 Технические мероприятия. Система электропитания
- •4.3 Проблемы обеспечения качества электроэнергии на современном этапе развития электроэнергетики
- •4.4 Влияние отклонения напряжения на работу различных электроприемников
- •4.5 Методы, способы и средства регулирования напряжения в электрических сетях промышленных предприятий
- •4.6 Определение необходимых диапазонов регулирования напряжения в пунктах приема электроэнергии и допустимых потерь напряжения в распределительных электрических сетях
- •Добавки напряжения трансформаторов с пбв с коэффициентом трансформации 6 - 20/0,4 кВ
- •4.7 Колебания напряжения. Способы и средства уменьшения колебаний напряжения
- •4.8 Несинусоидальность напряжения. Способы и средства компенсации несинусоидальности напряжений
- •4.9 Несимметрия напряжения. Способы и средства симметрирования напряжения в электрических сетях
- •5 Электромагнитная совместимость сетей электроснабжения зданий
- •5.1 Общая характеристика схем сетей электроснабжения
- •6 Защита от перенапряжений в сетях до 1000 в
- •6.1 Импульсы испытательных токов и напряжений
- •6.2 Применение зонной концепции ограничения перенапряжений в сетях электроснабжения напряжением до 1000 в
- •6.3 Схема защиты от перенапряжений в tn-c сети
- •6.4 Схема защиты от перенапряжения в tn-s сети
- •6.5 Схема защиты от перенапряжений в тт сети
- •6.6 Схема защиты от перенапряжений в iт сети
- •7 Экологические аспекты электромагнитной совместимости
- •7.1 Роль электрических процессов в функционировании живых организмов
- •Приложение
- •Перечень подзаконных правовых документов
- •Библиографический список
- •Оглавление
3 Пассивные помехоподавляющие компоненты
3.1 Фильтры
Помехоподавляющие фильтры представляют собой элементы для обеспечения затухания поступающей по проводам помехи. Целесообразное их применение предполагает, что спектральные составляющие полезного сигнала и помехи достаточно отличаются друг от друга. Это позволяет при соответствующих параметрах фильтра обеспечить селективное демпфирование помехи при отсутствии заметного искажения полезного сигнала. При этом эффект демпфирования достигается делением напряжения. Поясним это на простейшем примере.
а) б)
Рисунок 3.1 – Цепь без фильтра (а) и с фильтром F (б)
Если в низкочастотный контур полезного сигнала (полезный сигнал U, I рисунке 3.1, а) поступает высокочастотное напряжение помехи Ut, то на полном сопротивлении приемника Zs появляется составляющая напряжения помехи
. (3.1)
Введение зависящего то частоты продольного полного сопротивления ZF (ωL) (рисунке 3.1, б), представляющего для низкочастотного тока I очень малое сопротивление, а для высокочастотного тока It очень большое сопротивление, обеспечивает ослабление помехи, а составляющая напряжения помехи снижается до уровня
. (3.2)
Достигаемый эффект затухания можно характеризовать коэффициентом затухания отношением падений напряжений на ZS при наличии ZF и без него:
. (3.3)
Коэффициент затухания приводится, как правило, в виде логарифма отношения напряжений и выражается в децибелах:
. (3.4)
Согласно выражению (3.3) эффект затухания зависит не только от сопротивления ZF но и от полных сопротивлений ZQ и ZS.
В общем случае, фильтр F любой структуры представляет собой четырехполюсник, объединяющий источник помехи и приемник. Для расчета фильтров используют известные соотношения для четырехполюсника:
, (3.5)
, (3.6)
где A11, A12, A21, A22 – коэффициенты четырехполюсника. Их конкретные значения для простейших структур фильтров приведены ниже.
Таблица 3.1
Параметры четырехполюсников простейших схем фильтров
Схема |
Коэффициент |
|||
A11 |
A12 |
A21 |
A22 |
|
|
1 |
Z1 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1/Z0 |
1 |
|
1+Z1/Z0 |
Z1 |
1/Z0 |
1 |
|
1 |
Z2 |
1/Z0 |
1+Z2/Z0 |
|
1+Z1/Z0 |
Z1+(Z1Z2/Z0) |
1/Z0 |
1+Z2/Z0 |
|
1+Z0\Z2 |
Z0 |
1/Z1+1/Z2+Z0/Z1Z2 |
1+Z0/Z1 |
Рисунок 3.2 – Токовый контур с фильтром
Для схемы представленной на рисунка 3.2 можно записать:
, (3.7)
. (3.8)
Поэтому коэффициент затухания в фильтре любой структуры в соответствии с
(3.1) – (3.8) можно выразить следующим образом:
. (3.9)
Отсюда следует, что коэффициент затухания зависит, с одной стороны от параметров фильтра A11, A12, A21, A22, а с другой стороны от полных сопротивлений источника и приемника помех. Коэффициент затухания в зависимости от конкретных условий может иметь сильно различающиеся значения для одного и того же фильтра. Поэтому практически невозможно задать общую характеристику фильтра независимо от конкретных условий и приводимые в справочниках значения коэффициента затухания фильтров относится всегда к особому случаю системного согласования ZQ = ZS и к средним значениям ZQ и ZS, например, 50, 60, 150 или 600 Ом.
Если значения ZQ и ZS известны приблизительно, то выбор подходящей фильтровой структуры может производиться по следующим рекомендациям (таблица 3.2).
Таблица 3.2
Рекомендации по выбору структуры фильтра
Сопротивление источника |
Схема |
Сопротивление приемника |
Мало |
|
Мало |
Велико |
|
Велико |
Мало |
|
Велико |
Велико |
|
Мало |
Продолжение таблицы 3.2
Сопротивление источника |
Схема |
Сопротивление приемника |
Мало, неизвестно |
|
Мало, неизвестно |
Велико, неизвестно |
|
Велико, неизвестно |