LAN'da paketler neden kaybolabilir? Farklı seçenekler var: rezervasyon yanlış yapılandırılmış, ağ yükle baş edemiyor veya LAN "fırtınalı". Ancak bunun nedeni her zaman ağ katmanında yatmıyor.
Arktek LLC şirketi, Apatit JSC'nin Rasvumchorrsky madeni için otomatik proses kontrol sistemleri ve video gözetim sistemleri yaptı. .
Ağın bir bölümünde sorunlar vardı. FL SWITCH 3012E-2FX anahtarları arasında – ve FL SWITCH 3006T-2FX – iletişim kanalı son derece istikrarsızdı.
Cihazlar, bir kanala döşenen bakır kabloyla 6 kV güç kablosuna bağlandı. Güç kablosu, parazite neden olan güçlü bir elektromanyetik alan oluşturur. Geleneksel endüstriyel anahtarların yeterli gürültü bağışıklığı yoktur, bu nedenle bazı veriler kaybolmuştur.
FL SWITCH 3012E-2FX anahtarlar her iki uca da takıldığında – bağlantı stabil hale geldi. Bu anahtarlar IEC 61850-3'e uygundur. Bu standardın 3. Bölümü, diğer hususların yanı sıra, elektrik santrallerine ve trafo merkezlerine kurulan cihazlar için elektromanyetik uyumluluk (EMC) gerekliliklerini açıklamaktadır.
İyileştirilmiş EMC'ye sahip anahtarlar neden daha iyi performans gösterdi?
EMC - genel hükümler
LAN üzerinden veri aktarımının kararlılığının yalnızca ekipmanın doğru konfigürasyonundan ve aktarılan veri miktarından etkilenmediği ortaya çıktı. Düşen paketler veya bozuk bir anahtar, elektromanyetik parazitten kaynaklanabilir: ağ ekipmanının yakınında kullanılan bir radyo, yakına döşenen bir güç kablosu veya kısa devre sırasında devreyi açan bir güç anahtarı.
Radyo, kablo ve anahtar elektromanyetik girişim kaynaklarıdır. Gelişmiş Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) anahtarları, bu girişime maruz kaldıklarında normal çalışacak şekilde tasarlanmıştır.
İki tür elektromanyetik girişim vardır: endüktif ve iletken.
Endüktif girişim, elektromanyetik alan aracılığıyla “hava yoluyla” iletilir. Bu girişime aynı zamanda yayılan veya yayılan girişim de denir.
İletilen girişim iletkenler aracılığıyla iletilir: teller, toprak vb.
Endüktif girişim, güçlü bir elektromanyetik veya manyetik alana maruz kaldığında meydana gelir. İletilen girişim, akım devrelerinin değiştirilmesi, yıldırım çarpması, darbeler vb. nedeniyle meydana gelebilir.
Tüm ekipmanlar gibi anahtarlar da hem endüktif hem de iletilen gürültüden etkilenebilir.
Endüstriyel bir tesisteki farklı parazit kaynaklarına ve bunların ne tür parazit yarattığına bakalım.
Parazit kaynakları
Radyo yayan cihazlar (telsizler, cep telefonları, kaynak ekipmanları, endüksiyon fırınları vb.)
Herhangi bir cihaz elektromanyetik alan yayar. Bu elektromanyetik alan ekipmanı hem endüktif hem de iletken olarak etkiler.
Alan yeterince güçlü üretilirse iletkende sinyal iletim sürecini bozacak bir akım oluşabilir. Çok güçlü girişim ekipmanın kapanmasına neden olabilir. Böylece endüktif bir etki ortaya çıkar.
Operasyon personeli ve güvenlik hizmetleri birbirleriyle iletişim kurmak için cep telefonları ve telsizler kullanıyor. Tesislerde sabit radyo ve televizyon vericileri çalışmakta, mobil tesislerde ise Bluetooth ve WiFi cihazları kurulmaktadır.
Tüm bu cihazlar güçlü elektromanyetik alan jeneratörleridir. Bu nedenle endüstriyel ortamlarda normal şekilde çalışabilmek için anahtarların elektromanyetik girişimi tolere edebilmesi gerekir.
Elektromanyetik ortam, elektromanyetik alanın gücüne göre belirlenir.
Bir anahtarın elektromanyetik alanların endüktif etkilerine karşı direncini test ederken, anahtar üzerinde 10 V/m'lik bir alan indüklenir. Bu durumda anahtarın tamamen işlevsel olması gerekir.
Anahtarın içindeki tüm iletkenler ve tüm kablolar pasif alıcı antenlerdir. Radyo yayan cihazlar, 150 Hz ila 80 MHz frekans aralığında iletilen elektromanyetik girişime neden olabilir. Elektromanyetik alan bu iletkenlerde voltajı indükler. Bu voltajlar da anahtarda gürültü yaratan akımlara neden olur.
Anahtarın iletilen EMI bağışıklığını test etmek için veri bağlantı noktalarına ve güç bağlantı noktalarına voltaj uygulanır. GOST R 51317.4.6-99, yüksek düzeyde elektromanyetik radyasyon için 10 V'luk bir voltaj değeri belirler. Bu durumda anahtarın tamamen işlevsel olması gerekir.
Güç kablolarında, güç hatlarında, topraklama devrelerinde akım
Güç kabloları, güç hatları ve topraklama devrelerindeki akım, endüstriyel frekansta (50 Hz) bir manyetik alan oluşturur. Manyetik alana maruz kalmak, kapalı bir iletkende girişim anlamına gelen bir akım oluşturur.
Güç frekansı manyetik alanı aşağıdakilere ayrılmıştır:
- normal çalışma koşulları altında akımların neden olduğu sabit ve nispeten düşük yoğunluklu manyetik alan;
- acil durumlarda akımların neden olduğu, cihazlar tetiklenene kadar kısa bir süre etkili olan, nispeten yüksek yoğunluklu bir manyetik alan.
Anahtarları güç frekansı manyetik alanına maruz kalma stabilitesi açısından test ederken, uzun bir süre boyunca 100 A/m'lik bir alan ve 1000 saniyelik bir süre boyunca 3 A/m'lik bir alan uygulanır. Test edildiğinde anahtarların tamamen işlevsel olması gerekir.
Karşılaştırma için, geleneksel bir ev tipi mikrodalga fırın, 10 A/m'ye kadar bir manyetik alan kuvveti oluşturur.
Yıldırım çarpmaları, elektrik şebekelerinde acil durumlar
Yıldırım çarpmaları aynı zamanda ağ ekipmanlarında da girişime neden olur. Uzun süre dayanmazlar ancak büyüklükleri birkaç bin volta ulaşabilir. Bu tür girişime darbeli denir.
Darbe gürültüsü hem anahtarın güç bağlantı noktalarına hem de veri bağlantı noktalarına uygulanabilir. Aşırı gerilim değerlerinin yüksek olması nedeniyle hem ekipmanların çalışmasını bozabilir hem de tamamen yakabilirler.
Yıldırım çarpması, darbe gürültüsünün özel bir durumudur. Yüksek enerjili mikrosaniye darbe gürültüsü olarak sınıflandırılabilir.
Yıldırım çarpması farklı tiplerde olabilir: harici voltaj devresine yıldırım çarpması, dolaylı çarpma, yere çarpma.
Harici bir voltaj devresine yıldırım düştüğünde, harici devre ve topraklama devresi üzerinden büyük bir deşarj akımının akışı nedeniyle girişim meydana gelir.
Dolaylı yıldırım çarpması, bulutlar arasında yıldırım düşmesi olarak kabul edilir. Bu tür darbeler sırasında elektromanyetik alanlar oluşur. Elektrik sisteminin iletkenlerinde gerilimleri veya akımları indüklerler. Parazite neden olan şey budur.
Yıldırım yere düştüğünde topraktan akım geçer. Araç topraklama sisteminde potansiyel fark yaratabilir.
Tam olarak aynı girişim, kapasitör sıralarının değiştirilmesiyle yaratılır. Bu tür anahtarlama, geçici bir anahtarlama işlemidir. Tüm anahtarlama geçişleri yüksek enerjili mikrosaniye darbe gürültüsüne neden olur.
Koruyucu cihazlar çalışırken voltaj veya akımdaki hızlı değişiklikler, dahili devrelerde mikrosaniyelik darbe gürültüsüne de neden olabilir.
Anahtarın darbe gürültüsüne karşı direncini test etmek için özel test darbe üreteçleri kullanılır. Örneğin UCS 500N5. Bu jeneratör, test edilen anahtar bağlantı noktalarına çeşitli parametrelere ait darbeler sağlar. Nabız parametreleri yapılan testlere bağlıdır. Darbe şekli, çıkış direnci, voltaj ve maruz kalma süresi bakımından farklılık gösterebilirler.
Mikrosaniye darbe gürültüsüne bağışıklık testleri sırasında güç bağlantı noktalarına 2 kV darbe uygulanır. Veri bağlantı noktaları için – 4 kV. Bu test sırasında işlemin kesintiye uğrayabileceği ancak parazit ortadan kalktıktan sonra kendiliğinden düzeleceği varsayılmaktadır.
Reaktif yüklerin anahtarlanması, röle kontaklarının "sıçraması", alternatif akımı düzeltirken anahtarlama
Bir elektrik sisteminde çeşitli anahtarlama işlemleri meydana gelebilir: endüktif yüklerin kesilmesi, röle kontaklarının açılması vb.
Bu tür anahtarlama işlemleri aynı zamanda dürtü gürültüsü de yaratır. Süreleri bir nanosaniyeden bir mikrosaniyeye kadar değişir. Bu tür darbe gürültüsüne nanosaniye darbe gürültüsü denir.
Testleri gerçekleştirmek için anahtarlara nanosaniyelik darbe patlamaları gönderilir. Darbeler güç bağlantı noktalarına ve veri bağlantı noktalarına sağlanır.
Güç portları 2 kV darbelerle, veri portları ise 4 kV darbelerle beslenir.
Nanosaniye patlama gürültü testi sırasında anahtarların tamamen işlevsel olması gerekir.
Endüstriyel elektronik ekipmanlardan, filtrelerden ve kablolardan kaynaklanan gürültü
Anahtar, güç dağıtım sistemlerinin veya güç elektroniği ekipmanının yakınına kurulursa, bunlarda dengesiz voltajlar indüklenebilir. Bu tür girişime iletilen elektromanyetik girişim adı verilir.
İletilen parazitin ana kaynakları şunlardır:
- DC ve 50 Hz dahil güç dağıtım sistemleri;
- güç elektroniği ekipmanı.
Parazit kaynağına bağlı olarak iki türe ayrılırlar:
- sabit voltaj ve 50 Hz frekanslı voltaj. Dağıtım sistemlerindeki kısa devreler ve diğer bozukluklar temel frekansta girişime neden olur;
- frekans bandındaki voltaj 15 Hz ila 150 kHz arasındadır. Bu tür girişimler genellikle güç elektroniği sistemleri tarafından üretilir.
Anahtarları test etmek için, güç ve veri bağlantı noktalarına sürekli olarak 30V rms voltajı ve 300 saniye boyunca 1V rms voltajı sağlanır. Bu voltaj değerleri GOST testlerinin en yüksek ciddiyet derecesine karşılık gelir.
Ekipmanın zorlu bir elektromanyetik ortama kurulması durumunda bu tür etkilere dayanması gerekir. Şunlarla karakterize edilir:
- teste tabi tutulan cihazlar alçak gerilim elektrik şebekelerine ve orta gerilim hatlarına bağlanacak;
- cihazlar yüksek gerilim ekipmanlarının topraklama sistemine bağlanacaktır;
- Topraklama sistemine önemli akımlar enjekte eden güç dönüştürücüler kullanılır.
İstasyonlarda veya trafo merkezlerinde benzer koşullar bulunabilir.
Pilleri şarj ederken AC voltaj düzeltmesi
Düzeltmeden sonra çıkış voltajı her zaman titreşir. Yani voltaj değerleri rastgele veya periyodik olarak değişir.
Anahtarlar DC voltajıyla besleniyorsa, büyük voltaj dalgalanmaları cihazların çalışmasını bozabilir.
Kural olarak, tüm modern sistemler özel kenar yumuşatma filtreleri kullanır ve dalgalanma düzeyi yüksek değildir. Ancak güç kaynağı sistemine piller takıldığında durum değişir. Pilleri şarj ederken dalgalanma artar.
Bu nedenle bu tür bir müdahale olasılığının da dikkate alınması gerekir.
Sonuç
Geliştirilmiş elektromanyetik uyumluluğa sahip anahtarlar, zorlu elektromanyetik ortamlarda veri aktarmanıza olanak tanır. Yazının başındaki Rasvumchorr madeni örneğinde veri kablosu güçlü bir endüstriyel frekans manyetik alanına maruz bırakılarak 0 ila 150 kHz frekans bandında girişim iletildi. Geleneksel endüstriyel anahtarlar bu koşullar altında veri iletimiyle baş edemiyordu ve paketler kayboluyordu.
Geliştirilmiş elektromanyetik uyumluluğa sahip anahtarlar, aşağıdaki parazitlere maruz kaldıklarında tam olarak çalışabilir:
- radyo frekansı elektromanyetik alanları;
- endüstriyel frekanslı manyetik alanlar;
- nanosaniyelik dürtü gürültüsü;
- yüksek enerjili mikrosaniye darbe gürültüsü;
- radyo frekansı elektromanyetik alanının neden olduğu yürütülen girişim;
- 0 ila 150 kHz frekans aralığında yürütülen girişim;
- DC güç kaynağı voltajı dalgalanması.
Kaynak: habr.com