Fachbegriff für elektromagnetische Verträglichkeit von Stromversorgungen
Elektromagnetische Verträglichkeit ist eine aufstrebende interdisziplinäre, umfassende angewandte Disziplin. Als Spitzentechnologie basiert sie auf der Grundtheorie der Elektro- und Funktechnik und umfasst viele neue technische Bereiche wie Mikrowellentechnik, Mikroelektroniktechnik, Computertechnik, Kommunikations- und Netzwerktechnik sowie neue Materialien. Die Technologie der elektromagnetischen Verträglichkeit hat ein breites Anwendungsspektrum, und fast alle modernen Industriebereiche wie Elektrizität, Kommunikation, Transport, Luft- und Raumfahrt, Militärindustrie, Computer und medizinische Versorgung müssen Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit lösen. Zu den aktuellen Forschungsthemen gehören vor allem: Eigenschaften elektromagnetischer Störquellen und deren Übertragungseigenschaften, schädliche Auswirkungen elektromagnetischer Störungen, Technologie zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen, Nutzung und Management des elektromagnetischen Spektrums, Normen und Spezifikationen der elektromagnetischen Verträglichkeit, Mess- und Prüftechnik, elektromagnetische Streuung und elektrostatische Entladung usw.
Die englische Bezeichnung für elektromagnetische Verträglichkeit lautet Electromagnetic Compatibility, kurz EMC. Unter der sogenannten elektromagnetischen Verträglichkeit versteht man den Koexistenzzustand, in dem Geräte (Subsysteme, Systeme) ihre jeweiligen Funktionen gemeinsam in einer gemeinsamen elektromagnetischen Umgebung erfüllen können. Hier gibt es zwei Bedeutungen: Die bei seiner Arbeit erzeugte elektromagnetische Strahlung muss auf ein bestimmtes Maß begrenzt sein und eine gewisse Entstörungsfähigkeit aufweisen. Dies ist das Kompatibilitätsproblem, das bei der Entwicklung von Geräten gelöst werden muss. Der Frequenzbereich der elektromagnetischen Verträglichkeitstechnologie reicht von 0 GHz bis 400 GHz. Die Forschungsobjekte umfassen neben der klassischen Ausrüstung auch die Chipebene bis hin zur elektromagnetischen Umgebung verschiedener Schiffe, Raumfähren, Interkontinentalraketen und sogar der gesamten Erde.
Die drei Elemente der elektromagnetischen Verträglichkeit sind Störquelle (Störquelle), Koppelweg und empfindlicher Körper. Das Entfernen eines der oben genannten Elemente kann das Problem der elektromagnetischen Verträglichkeit lösen. Zu den häufig verwendeten Methoden zur Lösung der elektromagnetischen Verträglichkeit gehören hauptsächlich Abschirmung, Erdung und Filterung.
2 Fachbegriffe zur elektromagnetischen Verträglichkeit
(1) Elektromagnetische Verträglichkeit
Elektromagnetische Verträglichkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Geräts oder Systems, in seiner elektromagnetischen Umgebung normal zu funktionieren, ohne unzulässige elektromagnetische Störungen in der Umgebung zu verursachen.
(2) Elektromagnetische Störung
Elektromagnetische Störungen beziehen sich auf alle elektromagnetischen Phänomene, die die Leistung von Geräten, Geräten oder Systemen beeinträchtigen oder Schäden an lebenden oder nicht lebenden Substanzen verursachen können. Elektromagnetische Störungen können zu einer Verschlechterung der Geräte-, Übertragungskanal- oder Systemleistung führen. Zu seinen Hauptelementen gehören natürliche und vom Menschen verursachte Störquellen, Kopplung über öffentliche Erdimpedanz/Innenwiderstand, elektromagnetische Störungen und Strahlungsinterferenzen, die entlang der Stromleitung geleitet werden usw. Der Weg der Störungen zum elektronischen System ist: durch die Stromversorgung, durch die Signalleitung oder das Steuerkabel, Felddurchdringung und direkt durch die Antenne; durch Kabelkopplung, Leitungsstörungen durch andere Geräte; interne Feldkopplung des elektronischen Systems; Strahlungsstörungen durch andere Geräte; Externe Ankopplung elektronischer Geräte an interne Felder; Breitband-Sendeantennensysteme; externe Umweltfelder usw.
(3) Elektromagnetische Umgebung
Die elektromagnetische Umgebung ist ein zeitlich veränderliches elektromagnetisches Phänomen, das offenbar keine Informationen übermittelt und sich mit nützlichen Signalen überlagern oder kombinieren kann.
(4) Elektromagnetische Strahlung
Elektromagnetische Strahlung ist das Phänomen, bei dem elektromagnetische Wellen von einer Quelle in den Weltraum emittiert werden. Die Bedeutung des Wortes „elektromagnetische Strahlung“ kann manchmal auf das Phänomen der elektromagnetischen Induktion ausgedehnt werden. RFI/EMI können durch Öffnungen, Lüftungslöcher, Ein- und Ausgänge, Kabel, Messlöcher, Türrahmen, Lukendeckel, Schubladen und Paneele jeglicher Art von Gerätegehäusen sowie nicht ideale Anschlussflächen des Gehäuses ausstrahlen. RFI/EMI können auch von Drähten und Kabeln abgestrahlt werden, die in empfindliche Geräte eindringen, und jeder gute Strahler elektromagnetischer Energie kann auch als guter Empfänger fungieren.
(5) Puls
Ein Impuls ist eine physikalische Größe, die in kurzer Zeit eine plötzliche Änderung erfährt und dann schnell wieder ihren Ausgangswert annimmt.
(6) Gleichtaktstörungen und Gegentaktstörungen
Es gibt zwei Arten von Störungen auf der Stromleitung: Gleichtaktstörungen und Gegentaktstörungen. Gleichtaktstörungen liegen zwischen der relativen Erdung des Netzteils oder zwischen Drähten und Erde vor. Gleichtaktstörungen werden manchmal auch als Longitudinalmodusstörungen, asymmetrische Störungen oder Bodenstörungen bezeichnet. Dies ist die Störung zwischen dem stromdurchflossenen Leiter und der Erde. Zwischen der Phasenleitung und der Neutralleitung der Stromversorgung sowie zwischen der Phasenleitung und der Phasenleitung liegen Gegentaktstörungen vor. Gegentaktinterferenzen werden auch Normalmodusinterferenzen, Transversalmodeinterferenzen oder symmetrische Interferenzen genannt. Dabei handelt es sich um Störungen zwischen stromdurchflossenen Leitern. Gleichtaktstörungen weisen darauf hin, dass die Störungen durch Strahlung oder Übersprechen in den Stromkreis eingekoppelt werden, während Gegentaktstörungen darauf hinweisen, dass die Störungen aus demselben Stromkreis stammen. Normalerweise liegen diese beiden Arten von Interferenzen gleichzeitig vor. Aufgrund des Ungleichgewichts der Leitungsimpedanz werden die beiden Arten von Störungen während der Übertragung ineinander umgewandelt, sodass die Situation sehr kompliziert ist. Nachdem die Störung über eine große Entfernung übertragen wurde, ist die Dämpfung der Gegentaktkomponente größer als die des Gleichtaktanteils, da sich die Impedanz von Leitung zu Leitung von der Impedanz von Leitung zu Erde unterscheidet. Aus dem gleichen Grund werden Gleichtaktstörungen während der Leitungsübertragung auch in angrenzende Räume abgestrahlt, Differenzmodus-Störungen jedoch nicht, so dass Gleichtakt-Störungen eher elektromagnetische Störungen verursachen als Differenzial-Störungen. Unterschiedliche Interferenzmethoden erfordern unterschiedliche Interferenzunterdrückungsmethoden, um wirksam zu sein. Eine einfache Möglichkeit, die Art der Interferenz zu bestimmen, ist die Verwendung einer Stromzange. Die Stromsonde umschließt jeden Draht einzeln, um die Induktivität eines einzelnen Drahtes zu ermitteln, und umrundet dann zwei Drähte (von denen einer geerdet ist), um die Induktivität zu ermitteln. Steigt der Induktionswert, handelt es sich bei dem Störstrom in der Leitung um Gleichtaktstrom; andernfalls handelt es sich um einen Differentialmodus.
(7) Immunitätsniveau und Empfindlichkeitsniveau
Der Immunitätsgrad bezieht sich auf den maximalen Störpegel, wenn eine bestimmte elektromagnetische Störung auf ein bestimmtes Gerät, eine bestimmte Ausrüstung oder ein bestimmtes System einwirkt und dieses weiterhin normal funktionieren und das erforderliche Leistungsniveau aufrechterhalten kann. Das heißt, dass das Gerät, die Ausrüstung oder das System eine verringerte Leistung aufweist, wenn dieser Wert überschritten wird. Die Empfindlichkeitsstufe hingegen ist die Stufe, bei der die Leistungsverschlechterung gerade erst beginnt. Daher sind für ein bestimmtes Gerät, eine bestimmte Ausrüstung oder ein bestimmtes System die Immunitätsstufe und die Anfälligkeitsstufe der gleiche Wert.
(8) Immunitätsmarge
Unter Immunitätsmarge versteht man die Interpolation zwischen dem Grenzwert der Immunitätsstufe von Geräten, Geräten oder Systemen und der elektromagnetischen Verträglichkeitsstufe.
