Зашто су нам потребни индустријски прекидачи са побољшаном ЕМЦ?

Зашто се пакети могу изгубити на ЛАН-у? Постоје различите опције: резервација је погрешно конфигурисана, мрежа не може да се носи са оптерећењем или је ЛАН „олујна“. Али разлог не лежи увек у мрежном слоју.

Компанија Арктек доо је направила аутоматизоване системе управљања процесима и системе видео надзора за рудник Расвумчорски Апатит а.д. Пхоеник Цонтацт прекидачи.

Било је проблема у једном делу мреже. Између прекидача ФЛ СВИТЦХ 3012Е-2ФКС – 2891120 и ФЛ СВИТЦХ 3006Т-2ФКС – 2891036 комуникациони канал је био изузетно нестабилан.

Уређаји су повезани бакарним каблом положеним у једном каналу на кабл за напајање 6 кВ. Кабл за напајање ствара јако електромагнетно поље, које изазива сметње. Конвенционални индустријски прекидачи немају довољну отпорност на буку, па су неки подаци изгубљени.

Када су прекидачи ФЛ СВИТЦХ 3012Е-2ФКС инсталирани на оба краја – 2891120, веза се стабилизовала. Ови прекидачи су у складу са ИЕЦ 61850-3. Између осталог, Део 3 овог стандарда описује захтеве за електромагнетну компатибилност (ЕМЦ) за уређаје који се инсталирају у електроенергетским постројењима и подстаницама.

Зашто су прекидачи са побољшаним електромагнетском компатибилношћу радили боље?

ЕМЦ – опште одредбе

Испоставља се да на стабилност преноса података на ЛАН-у утиче не само исправна конфигурација опреме и количина пренетих података. Отпуштени пакети или покварени прекидач могу бити узроковани електромагнетним сметњама: радио који је коришћен у близини мрежне опреме, кабл за напајање положен у близини или прекидач за напајање који је отворио коло током кратког споја.

Радио, кабл и прекидач су извори електромагнетних сметњи. Прекидачи побољшане електромагнетне компатибилности (ЕМЦ) су дизајнирани да раде нормално када су изложени овим сметњама.

Постоје две врсте електромагнетних сметњи: индуктивне и проводне.

Индуктивна сметња се преноси кроз електромагнетно поље „кроз ваздух“. Ова сметња се назива и зрачена или зрачена интерференција.

Проведене сметње се преносе кроз проводнике: жице, уземљење итд.

Индуктивне сметње настају када су изложене снажном електромагнетном или магнетном пољу. Кондуктоване сметње могу бити узроковане прекидачким струјним круговима, ударима грома, импулсима итд.

Прекидачи, као и сва опрема, могу бити под утицајем индуктивне и кондуктивне буке.

Хајде да погледамо различите изворе сметњи у индустријском објекту и какву врсту сметњи они стварају.

Извори сметњи

Радио-емисиони уређаји (воки-токи, мобилни телефони, опрема за заваривање, индукционе пећи, итд.)
Сваки уређај емитује електромагнетно поље. Ово електромагнетно поље утиче на опрему и индуктивно и проводљиво.

Ако се поље генерише довољно јако, може створити струју у проводнику, што ће пореметити процес преноса сигнала. Веома јаке сметње могу довести до гашења опреме. Тако се појављује индуктивни ефекат.

Оперативно особље и службе безбедности користе мобилне телефоне и воки-токије за међусобну комуникацију. У објектима раде стационарни радио и телевизијски предајници, а на мобилним инсталацијама уграђени су Блуетоотх и ВиФи уређаји.

Сви ови уређаји су снажни генератори електромагнетног поља. Стога, да би нормално радили у индустријским окружењима, прекидачи морају бити у стању да толеришу електромагнетне сметње.

Електромагнетно окружење је одређено јачином електромагнетног поља.

Приликом испитивања прекидача на отпорност на индуктивне ефекте електромагнетних поља, на прекидачу се индукује поље од 10 В/м. У овом случају, прекидач мора бити потпуно функционалан.

Сви проводници унутар прекидача, као и сви каблови, су пасивне пријемне антене. Уређаји који емитују радио могу да изазову проводљиве електромагнетне сметње у фреквенцијском опсегу од 150 Хз до 80 МХз. Електромагнетно поље индукује напон у овим проводницима. Ови напони заузврат изазивају струје, које стварају шум у прекидачу.

Да би се тестирао прекидач на отпорност на електромагнетске сметње, напон се примењује на портове података и портове за напајање. ГОСТ Р 51317.4.6-99 поставља вредност напона од 10 В за висок ниво електромагнетног зрачења. У овом случају, прекидач мора бити потпуно функционалан.

Струја у енергетским кабловима, далеководима, круговима за уземљење
Струја у енергетским кабловима, далеководима и круговима за уземљење ствара магнетно поље индустријске фреквенције (50 Хз). Излагање магнетном пољу ствара струју у затвореном проводнику, што је интерференција.

Магнетно поље фреквенције снаге је подељено на:

• магнетно поље константног и релативно ниског интензитета изазвано струјама у нормалним условима рада;
• магнетно поље релативно високог интензитета изазвано струјама у ванредним условима, које делује кратко док се уређаји не активирају.

Приликом испитивања прекидача на стабилност излагања магнетном пољу снаге-фреквенције, на њега се примењује поље од 100 А/м током дужег периода и 1000 А/м током периода од 3 с. Када се тестирају, прекидачи треба да буду потпуно функционални.

Поређења ради, конвенционална микроталасна пећница за домаћинство ствара јачину магнетног поља до 10 А/м.

Удар грома, ванредне ситуације у електричним мрежама
Удари грома такође изазивају сметње у мрежној опреми. Они не трају дуго, али њихова величина може достићи неколико хиљада волти. Такве сметње се називају пулсне.

Пулсни шум се може применити и на портове за напајање и на портове за податке. Због високих вредности пренапона, они могу и пореметити функционисање опреме и потпуно је изгорети.

Удар грома је посебан случај импулсне буке. Може се класификовати као високоенергетски микросекундни импулсни шум.

Удар грома може бити различитих врста: удар грома у екстерно напонско коло, индиректни удар, удар у земљу.

Када гром удари у екстерно напонско коло, долази до сметњи услед протока велике струје пражњења кроз спољашње коло и коло за уземљење.

Индиректним ударом грома сматра се пражњење грома између облака. При таквим ударима настају електромагнетна поља. Они индукују напоне или струје у проводницима електричног система. То је оно што узрокује сметње.

Када гром удари у земљу, струја тече кроз земљу. Може створити разлику потенцијала у систему уземљења возила.

Потпуно исте сметње стварају се пребацивањем кондензаторских банака. Такво пребацивање је прелазни процес комутације. Сви прекидачки транзијенти узрокују високоенергетски микросекундни импулсни шум.

Брзе промене напона или струје када заштитни уређаји раде такође могу довести до микросекундног импулсног шума у ​​унутрашњим колима.

За тестирање прекидача на отпорност на пулсни шум, користе се специјални генератори тестних импулса. На пример, УЦС 500Н5. Овај генератор испоручује импулсе различитих параметара на портове прекидача који се тестирају. Параметри пулса зависе од извршених тестова. Могу се разликовати по облику импулса, излазном отпору, напону и времену експозиције.

Током тестова отпорности на микросекундни импулс, импулси од 2 кВ се примењују на прикључке за напајање. За портове података - 4 кВ. Током овог теста, претпоставља се да операција може бити прекинута, али након што сметње нестане, она ће се сама опоравити.

Пребацивање реактивних оптерећења, "одскакање" релејних контаката, пребацивање при исправљању наизменичне струје
У електричном систему могу се јавити различити процеси комутације: прекиди индуктивних оптерећења, отварање релејних контаката итд.

Такви процеси пребацивања такође стварају импулсни шум. Њихово трајање се креће од једне наносекунде до једне микросекунде. Такав импулсни шум се назива наносекундни импулсни шум.

Да би се извршили тестови, рафови наносекундних импулса се шаљу на прекидаче. Импулси се доводе до портова за напајање и портова за податке.

Портови за напајање се напајају импулсима од 2 кВ, а портови за податке се напајају импулсима од 4 кВ.
Током тестирања наносекундног рафалног шума, прекидачи морају бити потпуно функционални.

Бука од индустријске електронске опреме, филтера и каблова
Ако је прекидач инсталиран у близини система за дистрибуцију електричне енергије или енергетске електронске опреме, у њима се могу индуковати неуравнотежени напони. Такве сметње се називају дириговане електромагнетне сметње.

Главни извори спроведених сметњи су:

• системи за дистрибуцију електричне енергије, укључујући ДЦ и 50 Хз;
• енергетска електронска опрема.

У зависности од извора сметњи, деле се на два типа:

• константног напона и напона са фреквенцијом од 50 Хз. Кратки спојеви и други поремећаји у дистрибутивним системима стварају сметње на основној фреквенцији;
• напон у фреквенцијском опсегу од 15 Хз до 150 кХз. Такве сметње обично стварају системи енергетске електронике.

За тестирање прекидача, портови за напајање и податке се напајају са ефективним напоном од 30В непрекидно и ефективним напоном од 300В током 1 с. Ове вредности напона одговарају највећем степену озбиљности ГОСТ тестова.

Опрема мора да издржи такве утицаје ако је инсталирана у тешком електромагнетном окружењу. Карактерише га:

• уређаји који се испитују биће прикључени на нисконапонске електричне мреже и средњенапонске водове;
• уређаји ће бити повезани на систем уземљења високонапонске опреме;
• користе се претварачи снаге који убризгавају значајне струје у систем уземљења.

Слични услови се могу наћи на станицама или трафостаницама.

Исправљање наизменичног напона при пуњењу батерија
Након исправљања, излазни напон увек пулсира. То јест, вредности напона се мењају насумично или периодично.

Ако се прекидачи напајају једносмерним напоном, велики таласи напона могу пореметити рад уређаја.

По правилу, сви модерни системи користе специјалне филтере за уклањање алијасинга и ниво таласања није висок. Али ситуација се мења када се батерије уграде у систем напајања. Приликом пуњења батерија, таласање се повећава.

Стога се мора узети у обзир и могућност таквог мешања.

Закључак
Прекидачи са побољшаном електромагнетном компатибилношћу омогућавају вам да преносите податке у тешким електромагнетним окружењима. У примеру рудника Расвумчор на почетку чланка, кабл за пренос података је био изложен снажном магнетном пољу индустријске фреквенције и спровео је сметње у фреквенцијском опсегу од 0 до 150 кХз. Конвенционални индустријски прекидачи нису могли да се носе са преносом података у таквим условима и пакети су изгубљени.

Прекидачи са побољшаном електромагнетном компатибилношћу могу у потпуности да раде када су изложени следећим сметњама:

• радиофреквентна електромагнетна поља;
• магнетна поља индустријске фреквенције;
• наносекундни импулсни шум;
• високоенергетски микросекундни импулсни шум;
• спроведене сметње изазване радио-фреквенцијским електромагнетним пољем;
• спроведене сметње у фреквенцијском опсегу од 0 до 150 кХз;
• таласање напона напајања једносмерном струјом.

Извор: ввв.хабр.цом