શા માટે અમને સુધારેલ EMC સાથે ઔદ્યોગિક સ્વીચોની જરૂર છે?

LAN પર પેકેટો કેમ ખોવાઈ શકે છે? ત્યાં વિવિધ વિકલ્પો છે: આરક્ષણ ખોટી રીતે ગોઠવેલ છે, નેટવર્ક લોડનો સામનો કરી શકતું નથી, અથવા LAN "તોફાની" છે. પરંતુ કારણ હંમેશા નેટવર્ક સ્તરમાં રહેતું નથી.

કંપની Arktek LLC એ એપાટિટ JSC ની રાસવુમચોર્સ્કી ખાણ માટે ઓટોમેટેડ પ્રોસેસ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ અને વિડિયો સર્વેલન્સ સિસ્ટમ્સ બનાવી ફોનિક્સ સંપર્ક સ્વીચો.

નેટવર્કના એક ભાગમાં સમસ્યાઓ હતી. FL સ્વીચ 3012E-2FX સ્વીચો વચ્ચે – 2891120 અને FL સ્વીચ 3006T-2FX - 2891036 સંચાર ચેનલ અત્યંત અસ્થિર હતી.

ઉપકરણોને એક ચેનલમાં નાખેલી કોપર કેબલ દ્વારા 6 kV પાવર કેબલ સાથે જોડવામાં આવ્યા હતા. પાવર કેબલ મજબૂત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે દખલનું કારણ બને છે. પરંપરાગત ઔદ્યોગિક સ્વીચોમાં પૂરતી અવાજ પ્રતિરક્ષા નથી, તેથી કેટલાક ડેટા ખોવાઈ ગયા હતા.

જ્યારે FL SWITCH 3012E-2FX સ્વીચો બંને છેડે ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવી હતી - 2891120, કનેક્શન સ્થિર થયું છે. આ સ્વીચો IEC 61850-3 નું પાલન કરે છે. અન્ય વસ્તુઓની સાથે, આ ધોરણનો ભાગ 3 વિદ્યુત પાવર પ્લાન્ટ્સ અને સબસ્ટેશનોમાં ઇન્સ્ટોલ કરેલા ઉપકરણો માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા (EMC) જરૂરિયાતોનું વર્ણન કરે છે.

શા માટે સુધારેલ EMC સાથે સ્વિચ વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે?

EMC - સામાન્ય જોગવાઈઓ

તે તારણ આપે છે કે LAN પર ડેટા ટ્રાન્સમિશનની સ્થિરતા માત્ર સાધનસામગ્રીની સાચી ગોઠવણી અને સ્થાનાંતરિત ડેટાની માત્રા દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. ડ્રોપ કરેલા પેકેટો અથવા તૂટેલી સ્વીચ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપને કારણે થઈ શકે છે: નેટવર્ક સાધનોની નજીક ઉપયોગમાં લેવાતો રેડિયો, નજીકમાં મૂકેલ પાવર કેબલ અથવા શોર્ટ સર્કિટ દરમિયાન સર્કિટ ખોલતી પાવર સ્વીચ.

રેડિયો, કેબલ અને સ્વીચ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપના સ્ત્રોત છે. ઉન્નત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા (EMC) સ્વીચો જ્યારે આ દખલના સંપર્કમાં આવે ત્યારે સામાન્ય રીતે કામ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપના બે પ્રકાર છે: પ્રેરક અને સંચાલિત.

પ્રેરક હસ્તક્ષેપ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર દ્વારા "હવા દ્વારા" પ્રસારિત થાય છે. આ હસ્તક્ષેપને રેડિયેટેડ અથવા રેડિયેટેડ હસ્તક્ષેપ પણ કહેવામાં આવે છે.

સંચારિત હસ્તક્ષેપ કંડક્ટર દ્વારા પ્રસારિત થાય છે: વાયર, જમીન, વગેરે.

જ્યારે શક્તિશાળી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રના સંપર્કમાં આવે ત્યારે પ્રેરક હસ્તક્ષેપ થાય છે. વર્તમાન સર્કિટ, લાઈટનિંગ સ્ટ્રાઈક, કઠોળ વગેરેને સ્વિચ કરવાને કારણે હાથ ધરવામાં આવેલી દખલગીરી થઈ શકે છે.

સ્વીચો, તમામ સાધનોની જેમ, પ્રેરક અને સંચાલિત અવાજ બંનેથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે.

ચાલો જોઈએ કે ઔદ્યોગિક સુવિધામાં દખલગીરીના વિવિધ સ્ત્રોતો અને તેઓ કેવા પ્રકારની દખલગીરી બનાવે છે.

હસ્તક્ષેપના સ્ત્રોતો

રેડિયો ઉત્સર્જન કરતા ઉપકરણો (વોકી-ટોકી, મોબાઈલ ફોન, વેલ્ડીંગ સાધનો, ઇન્ડક્શન ફર્નેસ વગેરે)
કોઈપણ ઉપકરણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રનું ઉત્સર્જન કરે છે. આ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર સાધનસામગ્રીને પ્રેરક અને વાહક બંને રીતે અસર કરે છે.

જો ક્ષેત્ર પૂરતું મજબૂત બને છે, તો તે કંડક્ટરમાં વર્તમાન બનાવી શકે છે, જે સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન પ્રક્રિયાને વિક્ષેપિત કરશે. ખૂબ જ મજબૂત દખલગીરી સાધનો બંધ થઈ શકે છે. આમ, પ્રેરક અસર દેખાય છે.

ઓપરેટિંગ કર્મચારીઓ અને સુરક્ષા સેવાઓ એકબીજા સાથે વાતચીત કરવા માટે મોબાઈલ ફોન અને વોકી-ટોકીનો ઉપયોગ કરે છે. સ્ટેશનરી રેડિયો અને ટેલિવિઝન ટ્રાન્સમીટર સુવિધાઓ પર કાર્ય કરે છે; બ્લૂટૂથ અને વાઇફાઇ ઉપકરણો મોબાઇલ ઇન્સ્ટોલેશન પર ઇન્સ્ટોલ કરેલા છે.

આ તમામ ઉપકરણો શક્તિશાળી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ જનરેટર છે. તેથી, ઔદ્યોગિક વાતાવરણમાં સામાન્ય રીતે કામ કરવા માટે, સ્વીચો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપને સહન કરવા સક્ષમ હોવા જોઈએ.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વાતાવરણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની શક્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડની પ્રેરક અસરો સામે પ્રતિકાર માટે સ્વીચનું પરીક્ષણ કરતી વખતે, સ્વીચ પર 10 V/m નું ક્ષેત્ર પ્રેરિત થાય છે. આ કિસ્સામાં, સ્વીચ સંપૂર્ણપણે કાર્યરત હોવું આવશ્યક છે.

સ્વીચની અંદરના કોઈપણ કંડક્ટર, તેમજ કોઈપણ કેબલ, નિષ્ક્રિય પ્રાપ્ત કરનાર એન્ટેના છે. રેડિયો ઉત્સર્જન કરતા ઉપકરણો 150 Hz થી 80 MHz ની આવર્તન શ્રેણીમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપનું કારણ બની શકે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર આ વાહકોમાં વોલ્ટેજને પ્રેરિત કરે છે. આ વોલ્ટેજ બદલામાં કરંટનું કારણ બને છે, જે સ્વીચમાં અવાજ બનાવે છે.

સંચાલિત EMI પ્રતિરક્ષા માટે સ્વિચનું પરીક્ષણ કરવા માટે, ડેટા પોર્ટ અને પાવર પોર્ટ પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે. GOST R 51317.4.6-99 ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના ઉચ્ચ સ્તર માટે 10 V નું વોલ્ટેજ મૂલ્ય સેટ કરે છે. આ કિસ્સામાં, સ્વીચ સંપૂર્ણપણે કાર્યરત હોવું આવશ્યક છે.

પાવર કેબલ, પાવર લાઇન, ગ્રાઉન્ડિંગ સર્કિટમાં વર્તમાન
પાવર કેબલ, પાવર લાઇન અને ગ્રાઉન્ડિંગ સર્કિટમાં વર્તમાન ઔદ્યોગિક આવર્તન (50 Hz) નું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રના સંપર્કમાં બંધ વાહકમાં પ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે, જે દખલગીરી છે.

પાવર ફ્રીક્વન્સી ચુંબકીય ક્ષેત્ર વિભાજિત થયેલ છે:

• સામાન્ય ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ પ્રવાહોને કારણે સતત અને પ્રમાણમાં ઓછી તીવ્રતાનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર;
• કટોકટીની પરિસ્થિતિઓમાં પ્રવાહોને કારણે પ્રમાણમાં ઊંચી તીવ્રતાનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર, જ્યાં સુધી ઉપકરણો ટ્રિગર ન થાય ત્યાં સુધી ટૂંકા સમય માટે કાર્ય કરે છે.

જ્યારે પાવર-ફ્રિકવન્સી મેગ્નેટિક ફિલ્ડના એક્સપોઝરની સ્થિરતા માટે સ્વિચનું પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેના પર 100 A/m નું ફીલ્ડ લાંબા ગાળા માટે અને 1000 s ના સમયગાળા માટે 3 A/m લાગુ કરવામાં આવે છે. જ્યારે પરીક્ષણ કરવામાં આવે, ત્યારે સ્વીચો સંપૂર્ણપણે કાર્યરત હોવી જોઈએ.

સરખામણી માટે, પરંપરાગત ઘરગથ્થુ માઇક્રોવેવ ઓવન 10 A/m સુધીની ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત બનાવે છે.

લાઈટનિંગ હડતાલ, વિદ્યુત નેટવર્કમાં કટોકટીની સ્થિતિ
વીજળીની હડતાલ નેટવર્ક સાધનોમાં પણ દખલનું કારણ બને છે. તેઓ લાંબા સમય સુધી ટકી શકતા નથી, પરંતુ તેમની તીવ્રતા ઘણા હજાર વોલ્ટ સુધી પહોંચી શકે છે. આવા હસ્તક્ષેપને સ્પંદનીય કહેવામાં આવે છે.

સ્વીચના પાવર પોર્ટ અને ડેટા પોર્ટ બંને પર પલ્સ નોઈઝ લાગુ કરી શકાય છે. ઉચ્ચ ઓવરવોલ્ટેજ મૂલ્યોને લીધે, તેઓ બંને સાધનોની કામગીરીને વિક્ષેપિત કરી શકે છે અને તેને સંપૂર્ણપણે બાળી શકે છે.

વીજળીની હડતાલ એ આવેગના અવાજનો વિશેષ કેસ છે. તેને ઉચ્ચ-ઊર્જા માઇક્રોસેકન્ડ પલ્સ અવાજ તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

વીજળીની હડતાલ વિવિધ પ્રકારની હોઈ શકે છે: બાહ્ય વોલ્ટેજ સર્કિટ પર વીજળીની હડતાલ, પરોક્ષ હડતાલ, જમીન પર હડતાલ.

જ્યારે વીજળી બાહ્ય વોલ્ટેજ સર્કિટ પર પ્રહાર કરે છે, ત્યારે બાહ્ય સર્કિટ અને ગ્રાઉન્ડિંગ સર્કિટ દ્વારા મોટા ડિસ્ચાર્જ પ્રવાહના પ્રવાહને કારણે હસ્તક્ષેપ થાય છે.

આડકતરી વીજળીની હડતાલ એ વાદળો વચ્ચે વીજળી પડવાને ગણવામાં આવે છે. આવી અસરો દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો ઉત્પન્ન થાય છે. તેઓ વિદ્યુત પ્રણાલીના વાહકમાં વોલ્ટેજ અથવા પ્રવાહોને પ્રેરિત કરે છે. આ તે છે જે દખલનું કારણ બને છે.

જ્યારે વીજળી જમીન પર પડે છે, ત્યારે જમીનમાંથી કરંટ વહે છે. તે વાહન ગ્રાઉન્ડિંગ સિસ્ટમમાં સંભવિત તફાવત બનાવી શકે છે.

બરાબર એ જ હસ્તક્ષેપ કેપેસિટર બેંકોને સ્વિચ કરીને બનાવવામાં આવે છે. આવા સ્વિચિંગ એ સ્વિચિંગ ક્ષણિક પ્રક્રિયા છે. બધા સ્વિચિંગ ટ્રાંઝિયન્ટ્સ ઉચ્ચ-ઊર્જા માઇક્રોસેકન્ડ આવેગ અવાજનું કારણ બને છે.

જ્યારે રક્ષણાત્મક ઉપકરણો કામ કરે છે ત્યારે વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાનમાં ઝડપી ફેરફારો આંતરિક સર્કિટમાં માઇક્રોસેકન્ડ પલ્સ અવાજમાં પરિણમી શકે છે.

પલ્સ અવાજના પ્રતિકાર માટે સ્વીચને ચકાસવા માટે, ખાસ પરીક્ષણ પલ્સ જનરેટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, UCS 500N5. આ જનરેટર પરીક્ષણ હેઠળ સ્વિચ પોર્ટ્સને વિવિધ પરિમાણોની કઠોળ સપ્લાય કરે છે. પલ્સ પરિમાણો કરવામાં આવેલ પરીક્ષણો પર આધાર રાખે છે. તેઓ પલ્સ આકાર, આઉટપુટ પ્રતિકાર, વોલ્ટેજ અને એક્સપોઝર ટાઇમમાં ભિન્ન હોઈ શકે છે.

માઈક્રોસેકન્ડ પલ્સ નોઈઝ ઈમ્યુનિટી ટેસ્ટ દરમિયાન પાવર પોર્ટ પર 2 kV પલ્સ લાગુ કરવામાં આવે છે. ડેટા પોર્ટ માટે - 4 kV. આ પરીક્ષણ દરમિયાન, એવું માનવામાં આવે છે કે ઑપરેશનમાં વિક્ષેપ આવી શકે છે, પરંતુ દખલ અદૃશ્ય થઈ જાય પછી, તે તેના પોતાના પર પુનઃપ્રાપ્ત થશે.

પ્રતિક્રિયાશીલ લોડ્સનું સ્વિચિંગ, રિલે સંપર્કોનું "બાઉન્સિંગ", વૈકલ્પિક પ્રવાહને સુધારતી વખતે સ્વિચ કરવું
વિદ્યુત પ્રણાલીમાં વિવિધ સ્વિચિંગ પ્રક્રિયાઓ થઈ શકે છે: ઇન્ડક્ટિવ લોડ્સમાં વિક્ષેપ, રિલે સંપર્કો ખોલવા વગેરે.

આવી સ્વિચિંગ પ્રક્રિયાઓ પણ આવેગ અવાજ બનાવે છે. તેમની અવધિ એક નેનોસેકન્ડથી એક માઇક્રોસેકન્ડ સુધીની છે. આવા આવેગ અવાજને નેનોસેકન્ડ આવેગ અવાજ કહેવામાં આવે છે.

પરીક્ષણો કરવા માટે, નેનોસેકન્ડ કઠોળના વિસ્ફોટને સ્વીચો પર મોકલવામાં આવે છે. કઠોળ પાવર પોર્ટ અને ડેટા પોર્ટને સપ્લાય કરવામાં આવે છે.

પાવર પોર્ટ 2 kV કઠોળ સાથે પૂરા પાડવામાં આવે છે, અને ડેટા પોર્ટ 4 kV પલ્સ સાથે પૂરા પાડવામાં આવે છે.
નેનોસેકન્ડ બર્સ્ટ અવાજ પરીક્ષણ દરમિયાન, સ્વીચો સંપૂર્ણપણે કાર્યરત હોવા જોઈએ.

ઔદ્યોગિક ઈલેક્ટ્રોનિક સાધનો, ફિલ્ટર અને કેબલનો અવાજ
જો સ્વીચ પાવર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સિસ્ટમ્સ અથવા પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક સાધનોની નજીક ઇન્સ્ટોલ કરેલ હોય, તો તેમાં અસંતુલિત વોલ્ટેજ પ્રેરિત થઈ શકે છે. આવા હસ્તક્ષેપને સંચાલિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ કહેવામાં આવે છે.

હસ્તક્ષેપના મુખ્ય સ્ત્રોતો છે:

• ડીસી અને 50 હર્ટ્ઝ સહિત પાવર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સિસ્ટમ્સ;
• પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક સાધનો.

દખલના સ્ત્રોત પર આધાર રાખીને, તેઓ બે પ્રકારોમાં વહેંચાયેલા છે:

• 50 હર્ટ્ઝની આવર્તન સાથે સતત વોલ્ટેજ અને વોલ્ટેજ. શોર્ટ સર્કિટ અને વિતરણ પ્રણાલીમાં અન્ય વિક્ષેપો મૂળભૂત આવર્તન પર દખલ પેદા કરે છે;
• ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં વોલ્ટેજ 15 Hz થી 150 kHz સુધી. આવા હસ્તક્ષેપ સામાન્ય રીતે પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ્સ દ્વારા પેદા થાય છે.

સ્વીચોને ચકાસવા માટે, પાવર અને ડેટા પોર્ટ સતત 30V ના rms વોલ્ટેજ અને 300 s માટે 1V ના rms વોલ્ટેજ સાથે પૂરા પાડવામાં આવે છે. આ વોલ્ટેજ મૂલ્યો GOST પરીક્ષણોની તીવ્રતાના ઉચ્ચતમ ડિગ્રીને અનુરૂપ છે.

જો સાધન કઠોર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વાતાવરણમાં સ્થાપિત થયેલ હોય તો આવા પ્રભાવોનો સામનો કરવો જ જોઇએ. તે લાક્ષણિકતા ધરાવે છે:

• પરીક્ષણ હેઠળના ઉપકરણો ઓછા-વોલ્ટેજ વિદ્યુત નેટવર્ક અને મધ્યમ-વોલ્ટેજ રેખાઓ સાથે જોડાયેલા હશે;
• ઉપકરણો ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સાધનોની ગ્રાઉન્ડિંગ સિસ્ટમ સાથે જોડાયેલા હશે;
• પાવર કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે ગ્રાઉન્ડિંગ સિસ્ટમમાં નોંધપાત્ર પ્રવાહોને દાખલ કરે છે.

સમાન સ્થિતિ સ્ટેશનો અથવા સબસ્ટેશનો પર મળી શકે છે.

બેટરી ચાર્જ કરતી વખતે એસી વોલ્ટેજ સુધારણા
સુધારણા પછી, આઉટપુટ વોલ્ટેજ હંમેશા ધબકતું રહે છે. એટલે કે, વોલ્ટેજ મૂલ્યો અવ્યવસ્થિત અથવા સમયાંતરે બદલાય છે.

જો સ્વીચો ડીસી વોલ્ટેજ દ્વારા સંચાલિત હોય, તો મોટા વોલ્ટેજ રિપલ્સ ઉપકરણોની કામગીરીને વિક્ષેપિત કરી શકે છે.

એક નિયમ તરીકે, તમામ આધુનિક સિસ્ટમો વિશિષ્ટ એન્ટિ-અલાઇઝિંગ ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ કરે છે અને લહેરિયાંનું સ્તર ઊંચું નથી. પરંતુ જ્યારે પાવર સપ્લાય સિસ્ટમમાં બેટરીઓ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે ત્યારે પરિસ્થિતિ બદલાય છે. બેટરી ચાર્જ કરતી વખતે, લહેર વધે છે.

તેથી, આવી દખલગીરીની શક્યતાને પણ ધ્યાનમાં લેવી આવશ્યક છે.

નિષ્કર્ષ
સુધારેલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા સાથે સ્વિચ તમને કઠોર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વાતાવરણમાં ડેટા ટ્રાન્સફર કરવાની મંજૂરી આપે છે. લેખની શરૂઆતમાં રાસવુમચોર ખાણના ઉદાહરણમાં, ડેટા કેબલ શક્તિશાળી ઔદ્યોગિક આવર્તન ચુંબકીય ક્ષેત્રના સંપર્કમાં આવી હતી અને 0 થી 150 kHz સુધીના ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં હસ્તક્ષેપ કરે છે. પરંપરાગત ઔદ્યોગિક સ્વીચો આવી પરિસ્થિતિઓમાં ડેટા ટ્રાન્સમિશનનો સામનો કરી શક્યા નહીં અને પેકેટો ખોવાઈ ગયા.

જ્યારે નીચેની દખલગીરીના સંપર્કમાં આવે ત્યારે સુધારેલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા સાથેના સ્વીચો સંપૂર્ણપણે કાર્ય કરી શકે છે:

• રેડિયો આવર્તન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો;
• ઔદ્યોગિક આવર્તન ચુંબકીય ક્ષેત્રો;
• નેનોસેકન્ડ આવેગ અવાજ;
• ઉચ્ચ-ઊર્જા માઇક્રોસેકન્ડ પલ્સ અવાજ;
• રેડિયો આવર્તન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રેરિત હસ્તક્ષેપ;
• 0 થી 150 kHz ની આવર્તન શ્રેણીમાં હસ્તક્ષેપ હાથ ધર્યો;
• ડીસી પાવર સપ્લાય વોલ્ટેજ રિપલ.

સોર્સ: www.habr.com