Měření síťového rušení v praxi

Zajímá vás, jaké rušení se vyskytuje v rozvodné síti? Proč se vůbec zabývat filtrací napájení? Pro názornost jsem měření provedl na čtyřech různých místech. Pro porovnání byl zvolen klasický EURO kabel a RD Power Filter.

Co měříme a čím

Budeme měřit vysokofrekvenční složky v rozvodné síti mezi fází a ochranným vodičem PE. Síťové napětí je do měřící soustavy vedeno klasickým EURO kabelem a RD Power Filterem pro srovnání jeho účinnosti. Měřit budeme spektrálním analyzátorem Rigol DSA875, dále je v cestě signálu útlumový článek 20dB, aby nedošlo k destrukci citlivého vstupu analyzátoru. Poslední součástí měřícího řetězce je VF oddělení od sítě.

Spectral Analyzator RDacoustic
Atenuator 20dB RDacoustic

Proč by nás měly vysoké frekvence vůbec zajímat?

Slyšíme přece pouze do 20 kHz. Ano, to je pravda, nicméně na těchto vysokých frekvencích, neboli nosných frekvencích, mohou být namodulovány frekvence nízké, a ty už slyšitelné jsou. Princip amplitudové modulace, kde je nízkofrekvenční signál namodulován na vysoké frekvenci, používaly první rádia před více než sto lety a hojně se používá dodnes. Vysokofrekvenční rušení velice snadno prochází zdrojovou částí a může rozkmitat citlivé vstupní obvody zesilovače, gramofonového předzesilovače, DA převodníku, atd. Více o amplitudové modulaci naleznete například zde.

Poslechové studio RDacoustic

Konfigurace měřící soustavy: ze síťové zásuvky ve zdi je vyvedena klasická prodlužovačka dlouhá 3 m. Do jedné pozice prodlužovačky je připojen klasický EURO kabel dlouhý 1,5 m, do druhé pozice je připojen stejně dlouhý RD Power Filter. Oba kabely tak mají stejný počáteční bod. Odtud je také napájen spektrální analyzátor.

RDacoustic listening room Line EMI measure configuration 2

Rozsah amplitudy je nastaven na 65 dBuV v rozsahu 150 kHz až 30 MHz. Vzorkování metodou VoltageAVG, tj. aritmetický průměr všech hodnot, doba měření 10 s.

Nejprve zapojuji klasický EURO kabel, který přenáší všechny vysokofrekvenční složky do měřící soustavy. Tohle máme v síti v poslechovce… 🙂 Vrchol (1) má velikost 79,59 dBuV (musíme přičíst 20 dB předřazený útlumový článek) na frekvenci 472,7 kHz, což je o cca 28 dBuV více, než povoluje norma! (Více o EMC a normách jsme psali zde.) Kde toto rušení vzniká jednoduše nezjistíme; může to být tepelné čerpadlo od sousedů, špatně odrušená nabíječka, nebo mixér v kuchyni. Cílem tohoto článku není hledat viníky, ale poukázat na skutečnost, že v síti je dnes opravdu hodně vysokofrekvenčního rušení. Platí zde úměra: čím více elektrospotřebičů se spínanými zdroji, frekvenčními měniči, komutátorovými motory a podobně, tím více „elektrosmogu“ budeme mít v síti tyto spotřebiče napájející. Jak z toho ven?

EMI Line Noise EURO cable
EMI Line Noise RD power filter

Pouze jsem přepojil místo klasického EURO kabelu náš filtr. Pokles rušení je značný, na označené frekvenci 472,7 kHz, kde byla předchozí špička, pokleslo rušení o 35,5 dBuV.

Pozadí

S odpojeným vstupem spektrálního analyzátoru měřím pozadí. Pozadí znamená jakousi pomyslnou nulu, od které se poté vzdalují odchylky v měřeném frekvenčním spektru. Jak vidíte, pozadí není rovná čára. Jeho tvar berme jako referenční nulu pro všechna další měření.

RDacoustic EMI background

Dílna

Měřeno ve stejné konfiguraci.

RDacoustic work room Line EMI measure configuration
RDacoustic work room Line EMI measure configuration 2

EURO kabel: V síti měřím špičku na 924,9 kHz o reálné velikosti 57,3 dBuV, což je opět o cca 8 dBuV více, než je povoleno.

Připojením filtru se celé spektrum rušení redukuje, řekněme až do 10 MHz. Vyšší frekvence v síti nevidíme ani na levém, ani na pravém obrázku.

EMI noise RDacoustic before RD power filter 2
EMI noise RDacoustic after RD power filter 2

U babičky

Opět stejná konfigurace.

RDacoustic home Line EMI measure configuration 3

Zde jsou od pozadí zřetelné špičky dvě. Po zapojení filtru se obě významně redukují. Levá špička na frekvenci 966,7 kHz se z amplitudy 44,7 dBuV snížila až na úroveň pozadí 28 dBuV. Zdá se, že to nic není, ale pozor, dBuV je logaritmická osa.

EMI noise RDacoustic before RD power filter 3
EMI noise RDacoustic after RD power filter 4

Po připojení RD Power Filteru pravý kopec kolem frekvence 2,4 MHz zmizel celý.

EMI noise RDacoustic before RD power filter 4
EMI noise RDacoustic after RD power filter 3

Doma

Konfigurace měřící soustavy opět stejná, napájeno z klasické síťové zásuvky ve zdi.

RDacoustic home Line EMI measure configuration 4

Nejvyšší hladina rušení je tentokrát na frekvencích okolo 2,53 MHz. Špička 44,8 dBuV po připojení filtru klesá téměř na pozadí, na 26,6 dBuV.

EMI noise RDacoustic before RD power filter 5
EMI noise RDacoustic after RD power filter 5

Závěrem

Všechny měření byly provedeny klidného sobotního rána 23. 11. 2019 v Rožnově pod Radhoštěm, mimo průmyslem zatížené lokality.

V každé oblasti měření bylo největší rušení na jiné frekvenci. Velikost a charakter rušení je tedy silně závislý nejen na kvalitě spotřebičů vašich, ale spíše sousedů a sousedů sousedů. Jakmile někdo v širokém okolí, které je vymezeno okruhem uživatelů společné trafostanice, použije neodrušený spotřebič, rušení máme v síti všichni. To by ani tak nevadilo v domácnosti. Audio zařízení jsou ale na vysokofrekvenční šum velmi citlivá a proto kvalitní filtraci považujeme za základní stavební kámen jakéhokoliv audia.

Na závěr podotkněme, že náš síťový filtr neřeší pouze vysokofrekvenční rušení; slouží také jako dokonalá komplexní přepěťová ochrana. Přečtěte si více na stránce produktu.

map

Tabulka mezních hodnot rušivých veličin dle EN 50081-1

Vstup zařízení
(měřená veličina)
Kmitočtový rozsahMezní hodnoty
Kryt
(vyzařované pole, vzdálenost 10 m)
30 ÷ 230 MHz30 dBmV/m
230 ÷ 1000 MHz37 dBmV/m
Svorky signálové, řídicí, napájecí
(spojité napětí)
0,15 ÷ 0,5 MHzQP hodnotaAV hodnota
66 ÷ 56 dBmV56 ÷ 46 dBmV
0,5 ÷ 5 MHz56 dBmV46 dBmV
5 ÷ 30 MHz60 dBmV50 dBmV
Svorky signálové, řídicí, napájecí
(rušivý proud)
0,15 ÷ 0,5 MHz40 ÷ 30 dBmA30 ÷ 20 dBmA
0,5 ÷ 30 MHz30 dBmA20 dBmA