Kodėl LAN gali būti prarasti paketai? Yra įvairių variantų: rezervacija neteisingai sukonfigūruota, tinklas negali susidoroti su apkrova arba LAN yra „audringas“. Tačiau priežastis ne visada slypi tinklo sluoksnyje.
Bendrovė Arktek LLC pagamino automatizuotas procesų valdymo sistemas ir vaizdo stebėjimo sistemas Apatit UAB Rasvumchorrsky kasykloje. .
Vienoje tinklo dalyje kilo problemų. Tarp FL SWITCH 3012E-2FX jungiklių – ir FL SWITCH 3006T-2FX – ryšio kanalas buvo itin nestabilus.
Įrenginiai buvo sujungti variniu kabeliu, nutiestu viename kanale, su 6 kV maitinimo kabeliu. Maitinimo kabelis sukuria stiprų elektromagnetinį lauką, kuris sukelia trikdžius. Įprasti pramoniniai jungikliai neturi pakankamo atsparumo triukšmui, todėl kai kurie duomenys buvo prarasti.
Kai abiejuose galuose buvo sumontuoti FL SWITCH 3012E-2FX jungikliai – , ryšys stabilizavosi. Šie jungikliai atitinka IEC 61850-3. Be kita ko, šio standarto 3 dalyje aprašomi elektromagnetinio suderinamumo (EMS) reikalavimai įrenginiams, kurie montuojami elektros elektrinėse ir pastotėse.
Kodėl jungikliai su patobulintu EMC veikė geriau?
EMC – bendrosios nuostatos
Pasirodo, duomenų perdavimo LAN tinkle stabilumui įtakos turi ne tik teisinga įrangos konfigūracija ir perduodamų duomenų kiekis. Nukritusius paketus arba sugedusį jungiklį gali sukelti elektromagnetiniai trukdžiai: radijas, kuris buvo naudojamas šalia tinklo įrangos, šalia nutiestas maitinimo kabelis arba elektros jungiklis, kuris trumpojo jungimo metu atidarė grandinę.
Radijas, kabelis ir jungiklis yra elektromagnetinių trukdžių šaltiniai. Patobulinto elektromagnetinio suderinamumo (EMC) jungikliai sukurti taip, kad veiktų normaliai, kai juos veikia šie trukdžiai.
Yra dviejų tipų elektromagnetiniai trukdžiai: indukciniai ir laidieji.
Indukciniai trukdžiai perduodami per elektromagnetinį lauką „per orą“. Šie trukdžiai taip pat vadinami spinduliuojamaisiais arba spinduliuojančiais trukdžiais.
Laidieji trukdžiai perduodami laidininkais: laidais, įžeminimu ir kt.
Indukciniai trukdžiai atsiranda veikiant galingam elektromagnetiniam ar magnetiniam laukui. Laiduosius trikdžius gali sukelti perjungimo srovės grandinės, žaibo smūgiai, impulsai ir kt.
Jungiklius, kaip ir visą įrangą, gali paveikti tiek indukcinis, tiek laidinis triukšmas.
Pažvelkime į skirtingus trukdžių šaltinius pramoniniame objekte ir kokius trukdžius jie sukelia.
Trikdžių šaltiniai
Radijo spinduliuotę skleidžiantys įrenginiai (ratos, mobilieji telefonai, suvirinimo įranga, indukcinės krosnys ir kt.)
Bet koks prietaisas skleidžia elektromagnetinį lauką. Šis elektromagnetinis laukas veikia įrangą tiek indukciniu, tiek laidžiu būdu.
Jei laukas sukuriamas pakankamai stiprus, laidininke gali susidaryti srovė, kuri sutrikdys signalo perdavimo procesą. Labai stiprūs trukdžiai gali sukelti įrangos išjungimą. Taigi atsiranda indukcinis efektas.
Operatyvinis personalas ir saugos tarnybos bendraudami tarpusavyje naudoja mobiliuosius telefonus ir racijas. Objektuose veikia stacionarūs radijo ir televizijos siųstuvai, mobiliose instaliacijose įrengti Bluetooth ir WiFi įrenginiai.
Visi šie įrenginiai yra galingi elektromagnetinio lauko generatoriai. Todėl norėdami normaliai veikti pramoninėje aplinkoje, jungikliai turi atlaikyti elektromagnetinius trukdžius.
Elektromagnetinę aplinką lemia elektromagnetinio lauko stiprumas.
Bandant jungiklio atsparumą elektromagnetinių laukų indukciniam poveikiui, ant jungiklio indukuojamas 10 V/m laukas. Šiuo atveju jungiklis turi veikti visiškai.
Visi jungiklio viduje esantys laidininkai, taip pat bet kokie kabeliai, yra pasyvios priėmimo antenos. Radijo spinduliuotę skleidžiantys prietaisai gali sukelti laidų elektromagnetinius trukdžius dažnių diapazone nuo 150 Hz iki 80 MHz. Elektromagnetinis laukas indukuoja šiuose laidininkus įtampą. Šios įtampos savo ruožtu sukelia sroves, kurios jungiklyje sukelia triukšmą.
Norint patikrinti, ar jungiklis yra atsparus EMI, duomenų prievadams ir maitinimo prievadams taikoma įtampa. GOST R 51317.4.6-99 nustato 10 V įtampos vertę aukštam elektromagnetinės spinduliuotės lygiui. Šiuo atveju jungiklis turi veikti visiškai.
Srovė maitinimo kabeliuose, elektros linijose, įžeminimo grandinėse
Srovė maitinimo kabeliuose, elektros linijose ir įžeminimo grandinėse sukuria pramoninio dažnio (50 Hz) magnetinį lauką. Magnetinio lauko poveikis uždarame laidininke sukuria srovę, o tai yra trukdžiai.
Galios dažnio magnetinis laukas skirstomas į:
- pastovaus ir santykinai mažo intensyvumo magnetinis laukas, kurį sukelia srovės normaliomis darbo sąlygomis;
- santykinai didelio intensyvumo magnetinis laukas, kurį sukelia srovės avarinėmis sąlygomis, veikiantis trumpą laiką, kol suveikia įrenginiai.
Bandant jungiklius galios dažnio magnetinio lauko veikimo stabilumui, jam ilgą laiką taikomas 100 A/m laukas, o 1000 s - 3 A/m. Išbandžius jungiklius turi veikti visiškai.
Palyginimui, įprastinė buitinė mikrobangų krosnelė sukuria iki 10 A/m magnetinio lauko stiprumą.
Žaibo trenksmai, avarinės sąlygos elektros tinkluose
Žaibo smūgiai taip pat trikdo tinklo įrangą. Jie tarnauja neilgai, tačiau jų dydis gali siekti kelis tūkstančius voltų. Tokie trukdžiai vadinami impulsiniais.
Impulsinis triukšmas gali būti taikomas tiek jungiklio maitinimo prievadams, tiek duomenų prievadams. Dėl didelių viršįtampių verčių jie gali sutrikdyti įrangos veikimą ir visiškai ją išdegti.
Žaibo kirtis yra ypatingas impulsinio triukšmo atvejis. Jis gali būti klasifikuojamas kaip didelės energijos mikrosekundžių impulsų triukšmas.
Žaibas gali būti įvairių tipų: žaibo trenkimas į išorinės įtampos grandinę, netiesioginis trenkimas, trenkimas į žemę.
Kai žaibas trenkia į išorinės įtampos grandinę, trukdžiai atsiranda dėl didelės iškrovos srovės srauto per išorinę grandinę ir įžeminimo grandinę.
Netiesioginiu žaibo smūgiu laikomas žaibo išlydis tarp debesų. Tokių smūgių metu susidaro elektromagnetiniai laukai. Jie sukelia elektros sistemos laidininkus įtampas arba sroves. Tai sukelia trukdžius.
Kai žaibas trenkia į žemę, srovė teka per žemę. Tai gali sukurti potencialų skirtumą transporto priemonės įžeminimo sistemoje.
Lygiai tokie patys trukdžiai sukuriami perjungiant kondensatorių baterijas. Toks perjungimas yra pereinamasis perjungimo procesas. Visi perjungimo pereinamieji procesai sukelia didelės energijos mikrosekundžių impulsų triukšmą.
Greiti įtampos ar srovės pokyčiai, kai veikia apsauginiai įtaisai, taip pat gali sukelti mikrosekundžių impulsų triukšmą vidinėse grandinėse.
Norint patikrinti jungiklio atsparumą impulsiniam triukšmui, naudojami specialūs bandomieji impulsų generatoriai. Pavyzdžiui, UCS 500N5. Šis generatorius tiekia įvairių parametrų impulsus į bandomus komutatoriaus prievadus. Pulso parametrai priklauso nuo atliktų testų. Jie gali skirtis impulso forma, išėjimo varža, įtampa ir ekspozicijos laiku.
Atliekant mikrosekundžių impulsų atsparumo triukšmui bandymus, į maitinimo prievadus nukreipiami 2 kV impulsai. Duomenų prievadams - 4 kV. Šio bandymo metu daroma prielaida, kad operacija gali būti nutraukta, tačiau trukdžiams išnykus, ji atsigaus savaime.
Reaktyviųjų apkrovų perjungimas, relės kontaktų „atšokimas“, perjungimas išlygiuojant kintamąją srovę
Elektros sistemoje gali vykti įvairūs perjungimo procesai: indukcinių apkrovų nutrūkimai, relės kontaktų atsidarymas ir kt.
Tokie perjungimo procesai taip pat sukuria impulsinį triukšmą. Jų trukmė svyruoja nuo vienos nanosekundės iki vienos mikrosekundės. Toks impulsinis triukšmas vadinamas nanosekundiniu impulsiniu triukšmu.
Norint atlikti bandymus, į jungiklius siunčiami nanosekundžių impulsų pliūpsniai. Impulsai tiekiami į maitinimo ir duomenų prievadus.
Maitinimo prievadai tiekiami 2 kV impulsais, o duomenų prievadai – 4 kV impulsais.
Atliekant nanosekundžių sprogimo triukšmo bandymą, jungikliai turi veikti visiškai.
Triukšmas iš pramoninės elektroninės įrangos, filtrų ir kabelių
Jei jungiklis įrengiamas šalia elektros paskirstymo sistemų ar galios elektroninės įrangos, jose gali atsirasti nesubalansuota įtampa. Tokie trukdžiai vadinami laidaisiais elektromagnetiniais trukdžiais.
Pagrindiniai atliekamų trukdžių šaltiniai yra šie:
- energijos paskirstymo sistemos, įskaitant nuolatinę ir 50 Hz;
- galios elektroninė įranga.
Priklausomai nuo trikdžių šaltinio, jie skirstomi į du tipus:
- nuolatinė įtampa ir įtampa, kurios dažnis yra 50 Hz. Trumpieji jungimai ir kiti trikdžiai skirstomosiose sistemose sukelia trikdžius pagrindiniu dažniu;
- įtampa dažnių juostoje nuo 15 Hz iki 150 kHz. Tokius trikdžius dažniausiai sukelia galios elektroninės sistemos.
Norint išbandyti jungiklius, maitinimo ir duomenų prievadams nuolat tiekiama 30 V efektinė įtampa ir 300 V vidutinė įtampa 1 s. Šios įtampos vertės atitinka aukščiausią GOST testų sunkumo laipsnį.
Įrenginys turi atlaikyti tokį poveikį, jei jis sumontuotas atšiaurioje elektromagnetinėje aplinkoje. Jam būdinga:
- bandomi įrenginiai bus prijungti prie žemos įtampos elektros tinklų ir vidutinės įtampos linijų;
- įrenginiai bus prijungti prie aukštos įtampos įrenginių įžeminimo sistemos;
- naudojami galios keitikliai, kurie į įžeminimo sistemą įleidžia reikšmingas sroves.
Panašias sąlygas galima rasti stotyse ar pastotėse.
Kintamosios srovės įtampos ištaisymas kraunant baterijas
Po ištaisymo išėjimo įtampa visada pulsuoja. Tai yra, įtampos vertės keičiasi atsitiktinai arba periodiškai.
Jei jungikliai maitinami nuolatine įtampa, dideli įtampos bangavimas gali sutrikdyti įrenginių darbą.
Paprastai visose šiuolaikinėse sistemose naudojami specialūs anti-aliasing filtrai, o pulsacijos lygis nėra aukštas. Tačiau situacija pasikeičia, kai į maitinimo sistemą įdedamos baterijos. Įkraunant baterijas, pulsacija didėja.
Todėl taip pat reikia atsižvelgti į tokių trukdžių galimybę.
išvada
Komutatoriai su patobulintu elektromagnetiniu suderinamumu leidžia perduoti duomenis atšiaurioje elektromagnetinėje aplinkoje. Rasvumchorr kasyklos pavyzdyje straipsnio pradžioje duomenų kabelis buvo veikiamas galingo pramoninio dažnio magnetinio lauko ir trukdė dažnių juostoje nuo 0 iki 150 kHz. Įprasti pramoniniai komutatoriai tokiomis sąlygomis negalėjo susidoroti su duomenų perdavimu ir buvo prarasti paketai.
Patobulinto elektromagnetinio suderinamumo jungikliai gali visiškai veikti, kai juos veikia šie trukdžiai:
- radijo dažnių elektromagnetiniai laukai;
- pramoninio dažnio magnetiniai laukai;
- nanosekundinis impulsinis triukšmas;
- didelės energijos mikrosekundžių impulsų triukšmas;
- laidieji trukdžiai, kuriuos sukelia radijo dažnio elektromagnetinis laukas;
- atliekami trukdžiai dažnių diapazone nuo 0 iki 150 kHz;
- Nuolatinės srovės maitinimo įtampos pulsacija.
Šaltinis: www.habr.com