Классификация помех

 

Помехи могут быть обусловлены как естественными, так и техногенными причинами. К естественным источникам помех относятся помехи, возникающие из-за электромагнитных процессов в околоземном пространстве, например, грозовые разряды и разряды статического электричества, изменение электромагнитной обстановки на Земле в результате взаимодействия полей в околоземном пространстве с изменяющимся потоком заряженных частиц от Солнца и других космических объектов.

К искусственным, индустриальным источникам помех относятся разнообразные электроэнергетические, электротехнические, радиотехнические и иные устройства, использующие электрическую энергию.

Искусственные помехи изучаются с целью управления ими для ограничения и учета их влияния или отстройки от них.

Естественные помехи воспринимаются как данные природой, которые надо учитывать при проектировании и эксплуатации технических средств.

В целях системного подхода ТК 77 МЭК установил классификацию электромагнитных явлений, которые представлены ниже. Данная классификация также была принята ТК 210 CENELEC.

Кондуктивные низкочастотные электромагнитные явления

  • Гармоники, интергармоники
  • Системы передачи сигналов по сетям электроснабжения
  • Колебания напряжения
  • Провалы и прерывания напряжения
  • Разбаланс напряжения (в многофазных сетях)
  • Изменения частоты электропитания
  • Наведенные низкочастотные напряжения
  • Постоянный ток в сетях переменного тока

Низкочастотные электромагнитные явления в виде полей излучения

  • Магнитные поля
  • непрерывные

  • переходные

  • Электрические поля.

Кондуктивные высокочастотные электромагнитные явления

  • Непосредственно введенные или наведенные напряжения или токи
  • незатухающие колебания
  • модулируемые волны
  • Однонаправленные переходные процессы
  • Колебательные переходные процессы
  • Отдельные или повторяющиеся (пачки).

Высокочастотные электромагнитные явления в виде полей излучения

  • Магнитные поля
  • Электрические поля
  • Электромагнитные поля
  • незатухающие колебания
  • модулируемые волны
  • переходные процессы.

Явления разряда электростатического электричества (ЭСР)

Электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва (ЯЭМИ).

Находят применение и другие способы классификации электромагнитных помех, например, в зависимости от среды распространения. При этом помехи подразделяют на индуктивные и кондуктивные.

Индуктивными излучениями называют электромагнитные помехи, распространяющиеся в виде электромагнитных полей в непроводящих средах. Кондуктивными электромагнитными помехами называют помехи, распространяющиеся по элементам электрической сети.

Деление помех на индуктивные и кондуктивные является условным. Классическим примером кондуктивной помехи является процесс распространения электрического сигнала по линии электропередачи. При этом линия является только волноводом, направляющей, по которой распространяется электромагнитная энергия. При этом вокруг линии создаются электрические, магнитные и электромагнитные поля, т.е. возникают излучаемые помехи. В ходе распространения многие помехи могут превращаться из индуктивных в кондуктивные и наоборот. Так переменное электромагнитное поле способно создавать наводки напряжения на воздушных и кабельных линиях, которые далее распространяются как классические кондуктивные помехи. Наконец помехи по электрическим сетям разных напряжений через силовой трансформатор передаются индуктивным путём, хотя эти помехи считаются кондуктивными. Кондуктивные помехи в цепях, имеющих более одного проводника, принято также делить на помехи «провод – земля» и «провод – провод». В первом случае («провод – земля») напряжение помехи приложено, как следует из названия, между каждым из проводников цепи и землей. Во втором – между различными проводниками одной цепи (см. рис.3.1).

Обычно более опасными для аппаратуры являются помехи «провод - провод», поскольку они оказываются приложенными так же, как и полезный сигнал (рис. 1 а). Реальные помехи обычно представляют собой комбинацию помех «провод – провод» и «провод – земля».

Помехи подразделяются на функциональные и нефункциональные источники помех.

Функциональные источники – это источники, которые вырабатывают и передают в окружающую среду электромагнитные волны с целью передачи полезной информации. Это прежде все радиопередатчики, генераторы высокой частоты для медицинских целей, микроволновые печи и др.

Нефункциональные источники – это устройства, при которых электромагнитный сигнал является «побочным продуктом». Помехи возникают в процессе выполнения заданных функций. Сюда относятся: помехи от люминесцентных ламп, сварочных аппаратов, схем выпрямления и др.

Рис. 1. Схема приложения помехи «провод-земля» (а) и «провод-провод» (б)

Помехи в электрических системах в зависимости от характера их протекания подразделяются на помехи установившегося режима и помехи переходных режимов.

Помехи установившегося режима возникают в нормальном режиме и длительно существуют. Сюда относятся устройства, служащие для производства, передачи и распределения электроэнергии и превращения ее в другие виды энергии, все разнообразие электрических и электронных устройств бытового назначения. Эти помехи носят периодический характер и располагаются в широком диапазоне частот: от нескольких герц до гигагерц.

Помехи переходных режимов возникают при изменении или нарушении нормального режима, могут носить апериодический характер и существуют ограниченное время. Причинами появления таких помех являются: короткие замыкания, коммутации холостых линий, конденсаторных батарей, трансформаторов и т.д.

Помехи подразделяются по их спектральным характеристикам. Во-первых, помехи делятся на узкополосные иширокополосные. К первым обычно относятся помехи от систем связи на несущей частоте, систем питания переменным током и т.п. Их отличительной особенностью является то, что характер изменения помехи во времени является синусоидальным или близким к нему. При этом спектр помехи близок к линейчатому (максимальный уровень – на основной частоте, меньший уровень – на частотах гармоник).

Широкополосные помехи имеют существенно несинусоидальный характер и обычно проявляются в виде либо отдельных импульсов, либо их последовательности. Для периодических широкополосных сигналов спектр состоит из большого набора пиков на частотах, кратных частоте основного сигнала. Для апериодических помех спектр является непрерывным и описывается спектральной плотностью. Типичными широкополосными помехами являются:

- шум, создаваемый в сети питания аппаратуры при работе импульсного блока питания;

- молниевые импульсы;

- импульсы, создаваемые при коммутационных операциях.

Другой спектральной характеристикой является область частот, в которой лежит основная часть спектра помехи. Условно принято делить все помехи на низкочастотные и высокочастотные. К первым обычно относят помехи в диапазоне 0 – 9 кГц. В большинстве случаев они создаются силовыми электроустановками и линиями. Высокочастотные узкополосные помехи (с частотой выше 9 кГц) обычно создаются различными системами связи. Высокочастотными являются все распространенные типы импульсных помех. Иногда также вводят понятия радиочастотной помехи (диапазон от 150 кГц до 1 – 2 ГГц) и СВЧ - помехи (порядка нескольких ГГц).

Назад