Часто задаваемые вопросы о применении EMI-фильтров на шинопроводах

Электромагнитные помехи (EMI) могут негативно воздействовать не только на кабели, но и на шинопроводы. Представляем ответы на некоторые распространенные вопросы по данной теме
4664
В избранное

Есть ли необходимость установки EMI-фильтров на шинопроводы?

Да, такая необходимость определенно существует и обусловлена тем, что шинопроводы могут иметь площадь и протяженность, достаточные для наведения помех на другие близлежащие системы. При правильной установке EMI-фильтров в таких системах можно добиться уровня электромагнитных помех ниже требуемого по регламенту, тем самым создав «тихую» электрическую среду для датчиков и систем управления.

Источником электромагнитных помех являются токи, быстро меняющиеся во времени, то есть токи с высоким значением di/dt. Если такой ток протекает в контуре, это может создавать шум, влияющий на близлежащие системы и оборудование. В то же время на сами контуры, в зависимости от их площади, могут воздействовать внешние наводки, что снижает защиту системы от внешнего излучения.

Конечно, можно уменьшить электромагнитные помехи путем снижения скорости переключения транзисторов в системе, однако некоторые аспекты, такие как всплеск во время обратного восстановления диода, мало поддаются контролю и продолжат оказывать негативное влияние. Варианты применения устройств из карбида кремния (SiC) и так называемого метода мягкого переключения являются довольно дорогостоящим решением. Наиболее простой и целесообразный вариант - использование внешних фильтров электромагнитных помех и экранированных корпусов.

Какие типы EMI существуют в шинопроводах?

Существует два типа электромагнитных помех: кондуктивные (Conducted) и излучаемые (Radiated). Кондуктивные EMI подразумевают электромагнитные помехи, возникающие из-за устройств коммутации в системе. Такие помехи в конечном итоге возвращаются обратно к их источнику (рис. 1). Кондуктивные EMI могут носить как дифференциальный характер (воздействуют только на одну шину питания), так и синфазный (воздействуют на обе шины).

 Помехи EMI передаются из промышленной системы в электросеть потребителя и воздействуют на подключенные к ней устройства

Рис. 1. Помехи EMI передаются из промышленной системы в электросеть потребителя и воздействуют на подключенные к ней устройства

Излучаемые (Conducted) EMI – это помехи, излучаемые узлами переключения во внешнюю среду. Они могут влиять на другие устройства в системе, но главное – также могут создавать помехи для таких внешних устройств как радиоприемники, сотовые телефоны, телевизионные станции и прочее.

Существуют специальные регламенты, которые регулируют допустимый уровень обоих типов EMI для защиты потребителей от возможной потери сигнала или его ухудшения. Кроме того, сильное воздействие EMI способно повредить устройство настолько, что оно станет небезопасным в использовании или потеряет свою работоспособность.

Какие имеются рекомендации по снижению EMI для шинопроводов?

Первая и основная рекомендация – это уменьшить площади контуров, то есть расположить шинопроводы максимально близко друг к другу. Однако близкое расположение может спровоцировать эффект приближения (Proximity effect), при котором магнитные поля, создаваемые током в шинопроводах, снизят эффективное сечение проводящего металла. Одним из способов снижения площади контура без возникновения эффекта приближения является использование чередующихся или многослойных шинопроводов с применением изолирующих материалов, приближающих характеристики шинопровода к значениям, демонстрируемым проходящими по воздуху проводниками. Стоит также учесть, что уменьшение площади контура снизит индуктивность в шинопроводах и приведет к незначительному увеличению емкости, однако емкость не оказывает существенного влияния на системы постоянного тока и редко является проблемой в сетях с частотой 50 или 60 Гц.

Существует ли быстрое решение для снижения EMI?

Да, например, одним из таких решений является установка ферритовых петель на шинопроводы (рис. 2). Петли представляют собой более габаритную версию так называемых ферритовых трубок или бусин (от слова beads). Некоторые ферритовые петли для шинопроводов состоят из двух частей, так что их можно установить на уже существующие участки. Другие представляют собой сплошное кольцо, которое можно установить только при сборке системы, иначе для установки придется демонтировать существующие участки.

Установка ферритовой петли вокруг шинопровода. Петля может использоваться в качестве крепежного зажима

Рис. 2. Установка ферритовой петли вокруг шинопровода. Петля может использоваться в качестве крепежного зажима

Если в системе присутствуют EMI, носящие дифференциальный характер, решением может стать подключение конденсаторов между шинопроводами. Опасность такого подхода заключается в том, что в системах переменного тока через эти конденсаторы может происходить утечка. В свою очередь для борьбы с излучаемыми EMI стоит использовать экранированные корпуса, которые предотвратят утечку помех в окружающую среду.

Существуют ли готовые решения?

Хотя ферритовые петли и дискретные конденсаторы могут помочь снизить общий уровень электромагнитных помех, зачастую наилучшим выходом будет использование готового решения, представляющего собой фильтр электромагнитных помех для шинопровода (рисунок 3). Таким образом, в системе будет использоваться компонент, созданный специально для этих целей и изготовленный в соответствии со всеми необходимыми требованиями. Фильтры для шинопроводов также доступны в многополюсной конфигурации (рисунок 4). В конечном итоге в систему можно установить столько фильтров, сколько потребуется для соответствия необходимому уровню EMI.

Готовое решение – фильтр EMI для шинопровода

Рис. 3. Готовое решение – фильтр EMI для шинопровода

Готовое решение – трехфазный фильтр EMI для шинопровода с многополюсной конфигурацией

Рис. 4. Готовое решение – трехфазный фильтр EMI для шинопровода с многополюсной конфигурацией

Стоит учесть, что включение одного подобного фильтра может быть недостаточным для соблюдения необходимых требований и регламентов. Следует уменьшать излучаемые и кондуктивные помехи в каждой подсистеме проекта по мере их подключения. В итоге к тому времени как проект подойдет к стадии тестирования, уровень EMI будет значительно ниже.

Избавит ли готовое решение от всех проблем с ЭМИ?

К сожалению, это маловероятно. Для соответствия EMI существующим регламентам установки внешнего фильтра может быть недостаточно. Многое зависит от проектирования системы, например, снижение площади контуров и использование экранированных корпусов значительно облегчит задачи внешнего фильтра и снизит уровень электромагнитных помех.

Появление силовых устройств на основе карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN) позволило значительно увеличить скорость коммутации, снизить потери и повысить эффективность системы, однако перед их применением следует убедиться, что уровень электромагнитных помех, генерируемых новыми компонентами, не будет превышать допустимые пределы.

Тестирование системы EMI обычно происходит уже при завершении проекта, когда система построена и готова к запуску. Как следствие, возможное несоответствие регламентам, выявленное в ходе такого тестирования, может повлечь за собой внесение изменений в конструктив системы. Лучше с самого начала проектирования придерживаться методов, позволяющих держать EMI в допустимых пределах, а также выделить время и средства на включение в систему внешних дополнительных фильтров. В конце концов, если тестирование покажет, что фильтры и экранированные корпуса являются необязательным элементом, их всегда можно удалить и использовать в других проектах.

Источник: https://www.electronicdesign.com

Производитель: Schaffner Holding Ag.
Наименование
Производитель
Описание Корпус/
Изображение
Цена, руб. Наличие
FN2200-50-34
FN2200-50-34
Schaffner Holding Ag.
Арт.: 852724 ИНФО PDF
Поиск
предложений
POWER LINE FILTER, EMI/RFI, 50A, 1.2KV
FN2200-50-34
-
Поиск
предложений
FN2200-600-99
FN2200-600-99
Schaffner Holding Ag.
Арт.: 1894977 ИНФО PDF
Поиск
предложений
POWER LINE FILTER, EMI/RFI, 600A, 1.2KV
FN2200-600-99
-
Поиск
предложений
FN2200B-25-33
FN2200B-25-33
Schaffner Holding Ag.
Арт.: 2452395 ИНФО PDF
Поиск
предложений
POWER LINE FILTER, EMI/RFI, 25A, 1.2KV
FN2200B-25-33
-
Поиск
предложений
FN2200B-50-34
FN2200B-50-34
Schaffner Holding Ag.
Арт.: 2452399 ИНФО PDF
Поиск
предложений
POWER LINE FILTER, EMI/RFI, 50A, 1.2KV
FN2200B-50-34
-
Поиск
предложений
FN2200-25-33
FN2200-25-33
Schaffner Holding Ag.
Арт.: 2452410 ИНФО PDF
Поиск
предложений
POWER LINE FILTER, EMI/RFI, 25A, 1.2KV
FN2200-25-33
-
Поиск
предложений
FN2200B-400-99
FN2200B-400-99
Schaffner Holding Ag.
Арт.: 2452415 ИНФО PDF
Поиск
предложений
POWER LINE FILTER, EMI/RFI, 400A, 1.2KV
FN2200B-400-99
-
Поиск
предложений

Сравнение позиций

  • ()