EMC

Co je to „elektromagnetická kompatibilia„? Slouží dnes k něčemu, nebo to sprosté slovo vůbec nepotřebujeme? Proč většina spotřební elektroniky nevydrží úder blesku

do rozvodné sítě v okolí a proč si lidé na sídlištích pořizují stále silnější WIFI? Má elektromagnetické záření kolem nás (elektro-smog) vliv na živé organismy?

EMC nedovolí Vaší sousedce, aby rušila Vaší televizi, když si zrovna bude fénovat vlasy.

Mezinárodně uznávaná zkratka EMC pochází z anglického „Electromagnetic Compatibility„.
Každé elektrotechnické zařízení vyzařuje do svého okolí elektromagnetické rušení a zároveň je tímto okolím ovlivňováno. Normy EMC definují limity elektromagnetického rušení, které naše spotřebiče mohou vyzařovat do okolí a zároveň limity, na které tyto spotřebiče musí být odolné.

Historie

Elektromagnetická kompatibilita jako samostatná vědecko technická disciplína vznikla v šedesátých letech 20.století v USA a poměrně dlouhou dobu byla v zájmu jen úzkého okruhu odborníků pracujících ve vojenském a kosmickém průmyslu. S prudkým rozvojem elektroniky, zejména mikroprocesorové a komunikační techniky v posledních desetiletích a jejím pronikání do všech oblastí každodenního života se problematika EMC stále více dotýká nás všech.

H. M. Schlike, jeden ze zakladatelů EMC již v roce 1968 řekl: „Systém sám o sobě může být dokonale spolehlivý – bude však prakticky bezcenný v provozu, pokud současně nebude elektromagneticky kompatibilní. Spolehlivost a elektromagnetická kompatibilita jsou neoddělitelné požadavky na systém, který má fungovat v každé době a za všech okolností„.

Katastrofální důsledky nedodržení EMC v praxi

  • Zničení stíhacího letounu NATO typu Tornado v roce 1984. Příčinou katastrofy bylo rušení elektronického řídicího systému letadla elektromagnetickým vlněním. Letadlo letělo ve výšce 230 m rychlostí 800 km/hod. nad vysílačem velkého výkonu v Holkirchenu u Mnichova v Německu. V důsledku selhání automatického systému řízení se letadlo zřítilo. Hmotná škoda byla vyčíslena na 100 miliónů marek.
  • Potopení britského křižníku Sheffield v roce 1982 během falklandské války argentinským letadlem. Příčinou bylo nedodržení elektromagnetické kompatibility mezi palubním komunikačním zařízením lodi a jejím rádiovým obranným protiletadlovým systémem určeným k rušení cílové navigace nepřátelských raket. Tento systém způsoboval tak velké poruchy při vlastní rádiové komunikaci křižníku, že musel být během rádiového spojení lodi s velitelstvím ve Velké Británii vypínán. A právě v takovém okamžiku odpálilo argentinské letadlo raketu Exocet, která křižník potopila. Dvacet lidí přišlo o život.
  • Havárie rakety typu Persching II v Německu v důsledku elektrostatického výboje. Při převozu rakety byl její pohon neúmyslně odpálen elektrostatickou elektřinou z okolní bouřky.
  • Havárie v hutích na východním pobřeží USA v roce 1983. Příčinou havárie bylo rušení mikroprocesorového systému řízení jeřábu, přenášejícího licí pánev s tekutou ocelí příruční vf. vysílačkou. Licí pánev se předčasně převrhla a rozžhavený kov zabil na místě jednoho dělníka a čtyři další vážně zranil.
  • Havárie systému hromadného dálkového ovládání těžních mechanismů na Náchodsku. K havárii došlo při připojení těžního stroje o výkonu 3,4 MW k rozvodné síti 35 kV. Těžní zařízení tvořil pohon s tyristorovou regulací, přičemž jeho měnič byl připojen k rozvodné síti přímo bez odpovídající filtrace a kompenzace. Rušivý zpětný vliv měniče způsobil zhroucení systému hromadného dálkového ovládání (a tím i sama sebe) nejen v okolí dolu, ale prakticky v celé oblasti Náchodska.
  • Z podobných důvodů vznikl havarijní stav v cukrovaru Mělník po instalaci odstředivek s tyristorovými měniči o výkonu 200 kW místo klasických rotačních měničů. Po jejich připojení k napájecí síti 22 kV došlo k takovému kolísání a deformacím napájecího napětí, že nastal skupinový výpadek měničů působením napěťových ochran. Přitom toto zhoršení kvality napájecí sítě vyvolaly vlastně samy měniče, které byly (dle tehdejších zvyklostí) připojeny na síť přímo bez potřebné filtrace a kompenzace. Vznikla tak opět paradoxní situace, při níž se zdroj rušení stal obětí vlastního rušení.
  • Ztráta rádiového spojení mezi vysílači a přijímači na lodích Labské plavby a v dolech na Ostravsku. Ve všech těchto případech docházelo k intenzivnímu rušení zcela znemožňující rádiové spojení na kmitočtech 1 až 2 MHz. Kromě toho, v dolech toto rušení narušilo i funkci automatického havarijního vypínání důlního kombajnu. Zdrojem rušení v dolech byl tyristorový měnič, který byl částí pohonu kombajnu, na lodích byl zdrojem rušení mikroprocesorový řídicí systém obsahující výkonové tranzistorové napáječe.
  • Havárie ve zdravotnických zařízeních. Diagnostická souprava na jednotce intenzivní péče nemocnice v Praze monitorovala dech, tep a teplotu připojených pacientů. Spínání okolních silových spotřebičů však vyvolávalo v kardioskopu přídavné pulsy, které byly vyhodnocovány jako nesynchronní tep srdce. Navíc, vadný startér zářivkového svítidla poblíž jednotky, který spínal každou sekundu, vyvolával trvale hlášení překročení meze tepů a blokoval měření. Celá souprava vzhledem k její naprosté neodolnosti vůči rušení musela být vyměněna za jiný systém od jiného výrobce, splňující požadavky EMC.
  • Při každé bouřce je přepětím poškozována řada telefonních ústředen a koncových zařízení, jako faxy, záznamníky a telefony. Důvodem je nedostatečná odolnost těchto zařízení proti přepětí a nevhodné či chybějící přepěťové ochrany na vedení.

Je tedy zřejmé, že nízká odolnost a celkové nerespektování zásad EMC může mít až tragické následky.

Současnost

Evropská legislativa definuje problematiku EMC základní normou IEC 1000-1-1 a souvisejícími normami. Ve zkratce jde o to, aby jakékoliv elektrotechnické zařízení, které si koupíme bylo použitelné v daném prostředí. Pro domácí prostředí jsou to spotřebiče od elektrického zubního kartáčku, přes počítač, televizi, mikrovlnku až po indukční sporák.

Pojďme se ve zkratce podívat, jaká kritéria jsou zhlediska EMC kladena na naše domácí spotřebiče. Z důvodu honby za co nejnižší cenou jsou většinou výrobců spotřební elektroniky tlačena konstrukční kritéria na samotnou hranici povinných norem. Zákazníkovi potom jen zbývá smířit se s předpokladem, že to či ono za chvíli vyhodí do kontejneru na tříděný dopad.

Odolnost

Zařízení musí být dostatečně odolné proti rušení ze vzduchu a z napájecí sítě a odolné vůči přepětí v síti.

  • Harmonické a meziharmonické síťového napětí energetické sítě (ČSN EN 61000-4-7)
  • Krátkodobé poklesy, krátká přerušení síťového napětí (ČSN EN 61000-4-11)
  • Rázový impulz napětí a proudu (IEC 1000-4)
  • Vysokoenergetický rázový impulz napětí a proudu (ČSN EN 61000-4-5)
  • Skupiny rychlých přechodných jevů (rychlé transienty – burst) (ČSN EN 61000-4-4)
  • Tlumené oscilační vlny (ČSN EN 61000-4-12)
  • Elektrostatické výboje (ČSN EN 61000-4-2)
  • Magnetická pole (ČSN EN 61000-4-8, ČSN EN 61000-4-9, ČSN EN 61000-4-10)
  • Vysokofrekvenční elektromagnetická pole (ČSN EN 61000-4-3)

Rušení

Rušení, které zařízení produkuje nesmí být větší, než definují následující normy

  • Kompatibilní úrovně pro nízkofrekvenční rušení šířené vedením (ČSN EN 61000-2-2)
  • Popis prostředí vyzařovaných jevů a jevů šířených vedením nevztahujících se k síťovému kmitočtu (ČSN IEC 1000-2-3)
  • Meze pro emise harmonických proudů (ČSN EN 61000-3-2)
  • Omezování změn napětí, kolísání napětí a flikru (ČSN EN 61000-3-3)
  • EMC požadavky na spotřebiče pro domácnost, elektrické nářadí (ČSN EN 55014-1)
  • a další…

Problematika EMC je tedy velmi komplexní obor, který se nás všech bezprostředně dotýká.

EMC biologických systémů

se zabývá celkovým „elektromagnetickým pozadím“ našeho životního prostředí a přípustnými úrovněmi rušivých i užitečných elektromagnetických signálů (přírodních i umělých) s ohledem na jejich vlivy na živé organismy. Biofyzikální výzkumy dodnes nejsou jednoznačné v oblasti vlivu elektromagnetického rušení na lidi a ostatní živé organismy. Biologické účinky elektromagnetického pole totiž závisí na jeho charakteru, době působení i na vlastnostech organismu. Protože nejsou známy biologické receptory el.pole, posuzují se tyto účinky jen podle nespecifických reakcí organismu.

Každý člověk reaguje na působení elektromagnetického pole jinak, protože jeho adaptační, kompenzační a regenerační možnosti a schopnosti jsou individuální. Proto je velmi obtížné analyzovat změny v organismu a na základě statistických výsledků dojít k obecně platným závěrům. To je jeden z důvodů, proč je ve světě zatím jen málo konkrétních klinických studií a ty co existují jsou zaměřeny na vyšší expozice elektromagnetickým polem v pracovním procesu. Za nežádoucí vlivy na člověka lze dnes považovat nejen přímé působení elektromagnetického pole na jeho pracovišti (obsluha vysílačů, radiolokátorů apod.), ale i dlouhodobé působení moderního životního prostředí, kde na nás chtě, nebo nechtě kromě vlastních domácích spotřebičů působí také WIFI od sousedů, signál několika mobilních operátorů a podobně.

Problematikou EMC biologických systémů se zabývají některá výzkumná lékařská pracoviště s cílem posoudit odolnost lidského organismu vůči elektromagnetickým vlivům, mechanismy jejich působení apod. U vysokofrekvenčních a mikrovlnných polí jsou relativně objasněny tepelné účinky, které se objeví jako výsledek ohřevu tkání. Účinky elektromagnetického pole na centrální nervový systém, srdečně-cévní, krvetvorný a imunitní systémy se přisuzují tzv. netepelným účinkům, déle trvajícím expozicím polí s relativně nízkou výkonovou úrovní. Ani tyto, ani genetické či karcinogenní účinky však zatím nebyly jednoznačně prokázány. Tyto nejednoznačnosti výzkumů způsobily, že v hygienických normách ve světě existují až (řádově) velké rozdíly v přípustných dávkách elektromagnetického záření.




Facebook
Twitter
Pinterest
Pinterest
LinkedIn

 

 

Odkazy:

https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_compatibility
http://www.elektrorevue.cz/clanky/01025/index.html
http://www.elektrorevue.cz/clanky/01036/index.html
http://www.elektrorevue.cz/clanky/01021/index.html
https://www.radio.feec.vutbr.cz/emc/index.php?src=node73