Ограничение перенапряжений и фильтрация помех презентация

сигнала

Ограничители перенапряжения
Ограничение амплитуды импульсов перенапряжения в сигнале

Экраны
Снижение напряженности электромагнитного поля в определенной области пространства

помеха




Фильтр низких частот
и АЧХ фильтра



Результат фильтрации помех

- аналоговые и цифровые фильтры

По элементной базе - активные и пассивные фильтры

По виду амплитудно-частотной характеристики – ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ

По конфигурации схемы Г-, Т- и П - образные

затухание фильтра - отношения напряжения на нагрузке без фильтра и с фильтром U1/U2

без фильтра и с фильтром.
Коэффициент затухания, определенный в децибелах:

ae (дБ) = 20 lg (U1/U2)


Коэффициент передачи фильтра - отношения напряжения на нагрузке с фильтром и к напряжению без фильтра U2/U1


Кп (дБ) = 20 lg (U2/U1)

пропускания фильтра – область частот, при которых
Кп (дБ) = 0 (U2=U1, сигнал таких частот не ослабляется)

Полоса подавления – область частот, в которых
Кп (дБ) → -∞ (U2 → 0, сигнал таких частот подавляется)

Частота среза - частота, лежащая на границе полосы пропускания, определенная при коэффициенте передачи -3 дБ

Крутизна среза – скорость спада АЧХ в полосе подавления (дБ/октаву, дБ/декаду)

Порядок фильтра – параметр, характеризующий крутизну среза. Фильтр первого порядка имеет крутизну среза 6 dB/октава (20 dB на декаду), второго порядка - 12 dB/октава, третьего – 18 dB/октава и т.д.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ФИЛЬТРА

(ФВЧ)

Кп

Кп

дБ

при больших Zi и Zн

Эффективен при малых Zi и Zн

CL - фильтр

Г – образный LС - фильтр

Эффективен при большом Zi и малом Zн

Эффективен при малом Zi и большом Zн

LC - фильтр

П – образный CL - фильтр

Эффективен при больших Zi и Zн

Эффективен при малых Zi и Zн

разрядки конденсатора Сх после снятия напряжения
Конденсаторы Су – для подавления синфазных помех
Синфазный дроссель L – для подавления синфазных помех

Назначение элементов фильтра:

мала
компенсация магнитного
потока, создаваемого
рабочим током

– паразитная индуктивность конденсатора (индуктивность обкладок,
выводов конденсатора и т.п.)

ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

импульс напряжения - резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд;

амплитуда импульса - максимальное мгновенное значение импульса напряжения;

- длительность импульса - интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального или близкого к нему уровня;

ударе молнии (образующееся при этом электромагнитное поле индуцирует напряжение в проводниках цепей)
при ударе молнии в грунт создается разность потенциалов в системе заземления

Коммутационные импульсы перенапряжения появляются в результате:

переключений в мощных системах энергоснабжения
переключений в системах электроснабжения в непосредственной близости от электроустановок зданий
резонансных колебаний напряжения в электрических сетях при работе тиристорных и симисторных устройств
повреждений в системах, например, при коротких замыканиях на землю

В НИЗКОВОЛЬТНЫХ СИЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Устройство для защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП): Устройство, которое предназначено для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока. Это устройство содержит, по крайней мере, один нелинейный элемент.

зазором. При существенном повышении напряжения между пластинами возникает дуговой разряд, обеспечивающий снижение напряжения высоковольтного импульса.

Варистор - резистивный элемент с резко выраженной нелинейной ВАХ. Обладают сильной зависимостью сопротивления от приложенного напряжения. Изготавливаются преимущественно из оксида цинка (ZnO).

Полупроводниковые ограничители (помехоподавляющие диоды, стабилитроны). При превышении рабочего напряжения происходит обратимый лавинный пробой диода, в результате чего он переходит в состояние с низким динамическим сопротивлением.

разрядников – запаздывание срабатывания при большой крутизне фронта импульса перенапряжения (отличие динамического напряжения пробоя от статического). Возможность горения дуги после срабатывания если напряжении сети больше напряжения горения дуги.

Малогабаритные разрядники
фирмы EPCOS

tзап

Реакция разрядника
на импульсное напряжение

U α.
Коэффициент К зависит от размеров (диаметра и толщины диска), а показатель степени α (α• 25) зависит материала варистора.

Достоинства варисторов – отсутствие времени запаздывания при срабатывании.

Недостатки варисторов – значительная внутренняя емкость (десятки нФ).

Энергия, поглощаемая варистором:

малая емкость.

Недостатки полупроводниковых ограничителей – ограниченный диапазон рабочих напряжений и токов.

Вольтамперная характеристика стабилитрона

– варистор. Достоинства – большая поглощаемая энергия, малое остающееся напряжение на выходе фильтра.

Последовательное включение разрядника и
варистора с целью исключения горения дуги
в разряднике после его срабатывания.

электропитания компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от:

- импульсных перенапряжений и выбросов тока, возникающих в результате коммутации и работы промышленного оборудования

- высокочастотных помех, распространяющихся по сетям электропитания

- импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов

вне помещений и трехступенчатую схему включения защитных устройств внутри помещения.

низкого напряжения от перенапряжений, возникающих вследствие попадания разрядов в объекты, находящиеся рядом с воздушными линиями электропередачи или прямо в линию на большом расстоянии от места установки этих ограничителей.

Группа В (Класс I в России). Ограничители группы В - это первая ступень защиты внутри объекта. Главная их задача -ограничение перенапряжений до уровня 4 кВ.

Группа С (Класс II в России). Главной задачей ограничителей группы С (вторая ступень защиты) является уменьшение перенапряжения, пропущенного через ограничители группы В и значение которого все еще велико для защищаемых устройств. Допускаемый уровень перенапряжения не более 2,5 кВ.

Группа D (Класс III в России). Ограничители группы D предназначены для точной защиты потребителей, особенно чувствительных к коротким перенапряжениям и устойчивость изоляции которых не превышает 1,5 кВ.

КЛАССИФИКАЦИЯ УЗИП В СООТВЕТСТВИИ С ЗОННОЙ КОНЦЕПЦИЕЙ

устройствам, находящимся в первой части электропроводки: линии питания главных щитов, для которых импульсная устойчивость изоляции должна быть не менее 6кВ (ввиду прямого риска атмосферного перенапряжения или других видов перенапряжений).

Категория III - относится к устройствам и частям электропроводки (например, соединениям), подвергаемым опасности: атмосферных перенапряжений, сниженных ограничителями перенапряжения (типа А), установленными в первой части электропроводки; Защищаемые потребители энергии ETITEC D - перенапряжений от включения и выключения электрических устройств большой мощности.

Категория II - относится к устройствам, запитанным из распределительных щитов, подвергнутых риску атмосферных перенапряжений, сниженных ограничителями типа В.

Категория I - относится к таким частям электропроводки, в которых уровень перенапряжений определен ограничителями типа С.

низкой частоты. Сетевые помехоподавляющие фильтры.

Ограничение перенапряжений. Элементы УЗИП и их характеристики.

Зонная концепция ограничения перенапряжений. Классы УЗИП и категории электропроводки.

население осуществляется внедрением санитарно-эпидемиологичеких нормативов, исполнение требований которых является обязательным для всех организаций вне зависимости от форм собственности. Согласно СанПиН № 2971-84 и СанПиН 2.1.2.2801-10 «Изменения и дополнения № 1 к СанПиН 2.1.2.2645-10, предельно допустимые уровни (ПДУ) напряжённости Е электрического поля (ЭП) для населения составляют:

– 1 кВ/м, в населённой местности – 5 кВ/м, в ненаселённой местности – 15 кВ/м и в труднодоступной местности – 20 кВ/м.
Согласно ГОСТ 12.1.051-90 ССБТ, устанавливается охранная зона вдоль ВЛ на расстоянии в зависимости от напряжения: до 20 кВ включительно – 10 м, свыше 20 до 35 кВ включительно – 15 м, свыше 35 до 110 кВ включительно – 20 м, свыше 110 до 220 кВ включительно – 25 м, свыше 220 до 500 кВ включительно – 30 м, свыше 500 до 750 кВ включительно – 40 м и свыше 750 до 1150 кВ включительно – 55 м.

составляет:
20 м – для ВЛ напряжением 330 кВ,
30 м – для ВЛ напряжением 500 кВ,
40 м – для ВЛ напряжением 750 кВ,
55 м – для ВЛ напряжением 1150 кВ.

МП 50 Гц для населения по ГН 2.1.8/2.2.4.2262-07, согласно которым временный ПДУ внутри жилых помещений жилых (и приравненных к ним) зданий составляет 5 мкТл (4 А/м), для нежилых помещений тех же зданий и территории жилой застройки предложен ПДУ 10 мкТл (8 А/м), а для населенной местности вне зоны жилой застройки – 20 мкТл (16 А/м), а для ненаселенной и труднодоступной местности – 100 мкТл (80 А/м).

Под опасным будем понимать такое влияние, при котором напряжения и токи, возникающие в заземляющих устройствах электрических сетей высокого напряжения, а также индуктированные напряжения в цепях линий связи (ЛС), транспортных устройствах или других элементах могут создавать опасность для здоровья и жизни обслуживающего персонала, населения и абонентов ЛС; вызывать повреждения аппаратуры и приборов или ложные срабатывания железнодорожной сигнализации.

или нормальных режимах работы сети высокого напряжения При несимметричных коротких замыканиях в сети с глухим заземлением нейтрали возникают большие токи в земле и сильные магнитные поля. Они могут вызвать опасные магнитные влияния. Возникает опасная ЭДС взаимоиндукции в находящихся вблизи воздушных и кабельных линиях связи, в цепях железнодорожной сигнализации и блокировки. В таких случаях необходимо применять специальные меры для их защиты.

на остальных двух фазах напряжения повышаются до линейных. Высокие напряженности электрического поля вблизи ВЛ могут обусловить опасные электрические влияния на воздушные линии связи, находящиеся вблизи от ВЛ.
Под проводами линий СВН и УВН имеет место повышенная напряженность электрического поля Е даже в нормальном режиме работы. При Е ≥ 20 кВ/м прикосновение человека к крупногабаритному транспортному агрегату может оказаться опасным. Через человека будет протекать значительная часть емкостного тока с проводов ВЛ.