7.6 Коэффициент затухания фильтра

Коэффициент затухания, вносимый фильтром, измеряется обычно в системах, согласованных со стороны входа и выхода, причём различают коэффициенты затухания сим­метричных, асимметричных и несимметричных напряжений по­мех (рис. 7.18).

Рис. 7.17 – Распределение электрического поля в безэховой камере при частоте 50 МГц

Рис. 7.18 – Измерение коэффициента затухания фильтра в согласованной систе­ме:

а) - для симметричных помех;

б) - асимметричных помех; в) - несимметричных помех

Получаемое таким образам значение коэффициента затухания фильтра в своей информативности ограничено согласованными системами с определенным сопротивлением (например, 50 Ом, 600 Ом) малым уровнем сигналов, т.е. токами, при которых катушки индуктивности с ферромагнитными элементами ведут себя линейно. Эти условия, как правило, у фильтров, предназначенных для высокочастотных цепей или систем связи и т. д., выполняются. При других сопротивлениях источника и нагрузки получаются совершенно другие значения коэффициентов затухания. Если сопротивление источника и нагрузки существенно меньше 50 Ом, как, например, у сетевых фильтров, то через последовательно включенные катушки индуктивности фильтра течет ток, который может привести к насыщению железные сердечники. В этом случае фильтры с одинаковым паспортным значением коэффициента затухания могут иметь фактические различающиеся коэффициенты.

Кроме того, могут возникать резонансные явления, если источник питания или нагрузка обладает полным сопротивлением с большой реактивной составляющей. Следовательно, более точные характеристики фильтра могут быть получены лишь из конкретной схемы с учетом реальных условий эксплуатации, учитывающих не только частотные линейные свойства, но и значения сигналов. Полезными в этом отношении могут оказаться измерения с подмагничиванием постоянным или переменным током, а также с усилителями мощности [Л.].

8 Некоторые общие проблемы электромагнитной совместимости

8.1 Подавление помех, вызываемых выключением катушек

При обрыве тока в индуктивных контурах, например, при вык­лючении катушек реле и контакторов, магнитных вентилей, си­ловых электромагнитов между контактами возникает дуга, кото­рая с увеличивающимся расстоянием между контактами обрыва­ется и вызывает в контуре быстрое изменение тока . Связан­ное с этим изменение магнитного потока индуктирует в катушке ЭДС самоиндукции, которая в эквивалентной схеме (рис. 8.1) включается последовательно с катушкой. При погасании дуги ЭДС полностью приложена к контактному промежутку и может вызвать одно или несколько повторных за­жиганий. Как большая скорость изменения тока, так и большая ЭДС самоиндукции вызывают интенсивные помехи в близкорас­положенных контурах, имеющих с рассматриваемым контуром емкостные или индуктивные связи. Электрическая дуга вслед­ствие своих малых размеров имеет как источник электромагнит­ного излучения второстепенное значение.

Рис. 8.1 – Возникновение коммутационных перенапряжений при разрыве ин­дуктивных контуров тока

В цепях переменного тока дуга гаснет незадолго до или во время прохождения тока через нуль, в цепях постоянного тока вследствие отсутствия естественных переходов тока через нуль лишь тогда, когда контакты удалились друг от друга настолько, что требуемое для поддержания дуги напряжение горения превосходит рабочее напряжение.

Поэтому в последнем случае возникает проблема сильной эрозии контактов. Ослабление как электромагнитного влияния, так и эрозии контактов достигаются при помощи нижеописанных схем.

Защита катушек индуктивности постоянного тока. Катушки индуктивности, работающие на постоянном токе, включаются с диодами, варисторами или RС-цепями (рис. 8.2).

Параллельно катушке можно включить диод, рассчитанный на ток и обратное напряжение, равные или больше полуторакратного рабочего тока и напряжения катушки. Для индуктированного напряжения диод включен в прямом направлении, представляя фактически короткое замыкание. Протекавший до момента коммутации через выключатель ток катушки попадает в цепь короткого замыкания и затухает в этой цепи с постоянной времени L/Rnp. Вследствие низкого сопротивления диода в прямом направлении Rnp постоянная времени оказывается большой, что ведет, например, у реле, к недопустимым, крайне большим временам отпускания. Для уменьшения постоянной времени ставят сопротивление, включаемое последовательно с диодам (рис. 8.2, б).

Рис. 8.2 – Схемы зашиты катушек индуктивности постоянного тока

При одновременном требовании минимального перенапряжения и малого времени отключения применяются варисторы и RС - цепи. Определение параметров первых осуществляется известным способом, RС - цепь выбирается так, чтобы заряженный до рабочего напряжения конденсатор С при отключении разряжался апериодически, т.е.

, (8.1)

где - сопротивление катушки.

Чтобы воспрепятствовать свариванию контактов при включении, должно соблюдаться дополнительное условие .

Если речь идет только об ограничении коммутационного перенапряжения, то RС - цепь можно включить параллельно катушке или параллельно контактам (рисунок 10.2, д). В последнем случае ток катушки при размыкании включателя переключается в параллельно включенную RС - цепь и используется для заряда емкости С. Если RС-цепь служит исключительно для искрогашения, например, в цепях постоянного тока с активной нагрузкой, то она должна включаться параллельно контактам.

Защита катушек индуктивности, работающих на переменном токе. Из-за меняющейся полярности рабочего напряжения схема с диодом непригодна. Обычно применяются варисторы и RС - цепи (рис. 8.3). Определение параметров варисторов осуществляется известным способом, RС - цепь — с учетом предельного апериодического режима. Во избежание протекания длительного переменного тока через RC-цепь между ней и катушкой индуктивности может быть включен выпрямитель (рис. 8.3,в). У магнитов, работающих на трехфазном переменном токе, вышеприведенные схемы соединяются звездой или треугольником.

Рис. 8.3 – Схемы защиты катушек индуктивности переменного тока

Схемы, приведенные на рис. 8.2 и 8.3, используются наиболее часто. В некоторых схемах применяются стабилитроны, или комбинации нескольких элементов. Выбор метода защиты определяется преимущественно целью — защита катушечной изоляции, защита контактов, подавление помех — и существенно зависит, в особенности у изделий массового производства, от экономических затрат. Дальнейшие сведения по защите катушек индуктивности содержатся в [Л.].