Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

EMC v technické praxi IV: Omezování rušení v oblasti vysokých kmitočtů

číslo 7/2006

EMC v technické praxi IV: Omezování rušení v oblasti vysokých kmitočtů

Jaroslav Žáček, Karel Künzel

Čtvrtá část seriálu o elektromagnetické kompatibilitě (EMC) je zaměřena na problematiku vysokofrekvenčního rušení šířícího se jak elektromagnetickým polem, tak i po vedení. Jsou uvedeny nejběžnější odrušovací prostředky, jejich základní parametry a způsoby použití. Zvláštní pozornost je věnována často se opakujícím chybám, s nimiž se lze setkat v realizovaných systémech. Dále je pojednáno o impulsním rušení a používaných způsobech ochrany před přepětím.

1. Úvod

Vysokofrekvenční rušení je významnou a lze říci „klasickou„ problematikou v oboru EMC. Působí často na větší vzdálenosti a jeho vazební cesty jsou hůře definovatelné než u nízkofrekvenčního rušení zejména proto, že dochází k snadnému přechodu mezi šířením polem a po vedení. Vzhledem k tomu také zpravidla není účelné odrušovací prostředky dělit na prostředky pro zmenšení emisí a prostředky pro zvýšení odolnosti. Vysokofrekvenční rušení může být trvalého nebo impulsního charakteru. U impulsního rušení tvořeného přechodovými přepětími se lze setkat nejen se zhoršením funkce zařízení, ale i s jeho destrukcí. Z tohoto hlediska je zvláště důležité použití vhodných odrušovacích prostředků.

2. Omezování vysokofrekvenčního rušení šířícího se polem

2.1 Základní princip
Účinným prostředkem k omezení přenosu elektromagnetického rušivého signálu šířícího se vyzařováním od zdroje rušení k příjemci je stínění. V principu jde o vložení vhodné přepážky do cesty elektromagnetické vlny, v praxi o realizaci vhodného stínicího krytu nebo o použití skříně zařízení, která vedle dalších konstrukčních cílů zároveň plní funkci stínění. Přitom stínění může fungovat jako ochrana zařízení před přicházejícími rušivými signály nebo jako omezení emisí rušivých signálů ze zařízení. Velmi důležitá je návaznost na stínění kabelů – silových i datových (této problematice bude věnován následující díl).

Účinnost stínění je ovlivňována množstvím faktorů, které mohou výsledek často zcela znehodnotit. V prvním přiblížení, kdy je uvažován idealizovaný případ zařízení dokonale zakrytého stínicí přepážkou, je to materiál stínicí přepážky a její tloušťka.

Účinnost stínění b vyjádřená v decibelech se počítá podle vztahu

b = 20lg(E1/E2)          (1)

kde E1 je intenzita elektrického (popř. magnetického) pole před přepážkou, E2 intenzita ve stíněném prostoru.

Hodnoty tohoto ukazatele lze pro mnoho případů odvodit s použitím Maxwellových rovnic (viz např. [3]).

2.2 Blízké a vzdálené pole
Pro přehled lze vystačit s uvedením některých základních skutečností. Nejprve si připomeňme, že v druhém dílu tohoto seriálu [6] je rozlišeno blízké a vzdálené elektromagnetické pole.

Ve vzdáleném poli je kvalita stínění téměř shodná pro elektrickou i magnetickou složku. Účinnost stínění je ovlivněna různými jevy, ke kterým na stínicí přepážce dochází. Z hlediska požadované funkce je na prvním místě odraz přicházející elektromagnetické vlny. K němu při použití kovové stínicí přepážky dochází na straně přicházející vlny. Účinnost odrazu proto nezávisí na tloušťce stínicí vrstvy, při dobré vodivosti lze použít i tenkou fólii. Klesá s rostoucím kmitočtem o 10 dB na dekádu. Druhým jevem, který podstatně ovlivní účinnost stínění zejména pro vyšší kmitočty, je absorpce. Ta vzniká při šíření elektromagnetické vlny materiálem stínění. Je větší pro feromagnetické kovové materiály a závisí na poměru tloušťky přepážky k hloubce vniku elektromagnetické vlny. Roste tedy s tloušťkou materiálu a velmi výrazně roste s kmitočtem stíněného signálu. Předchozí úvahy platí, pokud je tloušťka stínění srovnatelná nebo větší než hloubka vniku elektromagnetické vlny do stínicího materiálu. V opačném případě pole stíněním proniká a účinnost stínění klesá. Pro přepážku tenčí než desetina hloubky vniku už je pokles účinnosti stínění významný.

V blízkém poli je situace složitější, neboť kvalita stínění se pro obě složky liší. Rozdíl oproti předchozímu případu je v útlumu odrazem, který je větší pro elektrickou složku. Naopak útlum magnetické složky je menší a klesá směrem k nižším kmitočtům, pro které je pouze elektricky vodivá tenká fólie téměř neúčinná, takže v takovém případě je vhodnější použít silnější feromagnetický materiál.

2.3 Otvory, přípojná místa a další nehomogenity
Dosud byla pozornost věnována zejména vlivu použitého stínicího materiálu a jeho tloušťky. Tyto případy lze studovat za zjednodušujících podmínek, zejména co se týče geometrického uspořádání posuzovaného jevu. Situace v praxi je ovšem mnohem složitější. Zejména proto, že stínicí kryt nebo skříň mají konkrétní tvar, a také proto, že jsou složeny z většího počtu částí, které nemusejí být z hlediska kvalitního stínění vhodně spojeny. Nelze např. pominout, že stíněný prostor je dutina, která se může chovat jako rezonátor a v blízkosti rezonančního kmitočtu je velmi citlivá na jakýkoliv rušivý vliv. Takový případ se řeší přeladěním rezonátoru (např. rozdělením prostoru vhodnými přepážkami). Dalším problémem jsou nutné otvory do skříně, např. ventilační, otvory pro ovladače a sdělovače jako obrazovky, displeje apod. Stínění přístroje mohou částečně nebo zcela znehodnotit také nevhodně přivedené kabely anebo nevhodně umístěné a zapojené filtrační prvky.

Především je důležité, aby otvory ve stínicím krytu byly v porovnání s délkou vlny rušivého signálu co nejmenší. V žádném případě nestačí respektovat tento požadavek pouze jedním rozměrem, byť velmi malým, neboť tak může vzniknout štěrbinová anténa, a tudíž výsledek je zcela opačný. Přitom taková štěrbina vznikne velmi snadno, nejen pokud jednotlivé části nedoléhají, ale také není-li mezi nimi kvalitní vodivé spojení. Toho lze dosáhnout např. použitím pružných vodivých prvků – kovových pružin, hřebínkových těsnění, vodivých polymerů nebo pružného materiálu s vodivým povrchem (punčoškou), které utěsňují mezery a zároveň vodivě spojují jednotlivé díly. S výhodou se používají vhodně profilované materiály, někdy kombinované s vodivými lepidly. Užitečným pomocníkem mohou být, zejména při operativním řešení problémů, také samolepicí např. měděné pásky, opět v kombinaci s vodivým lepidlem. Přitom nelze opomenout také kvalitní vodivou úpravu přiléhajících částí např. plechového krytu. Příklad lze nalézt třeba v provedení skříní špičkových počítačových serverů a průmyslových počítačů v ostrém kontrastu s levnými skříněmi běžných osobních počítačů. Zajímavým příkladem „EMC těsnění“, zajišťujícího také další funkce, jsou různé vodivé tmely používané pro spojování částí krytů mobilních zařízení v provedení odolném proti okolnímu prostředí. Naopak zcela nevhodné je propojení jednotlivých částí jednotlivými vodiči nebo úzkými dlouhými pásky.

Větrací a ventilační otvory u vzduchem chlazených zařízení svými rozměry obvykle značně přesahují „povolené rozměry„ z hlediska EMC. Snadného průchodu vzduchu a současně kvalitního stínění lze dosáhnout použitím stínicích krytů složených z trubiček čtvercového, šestiúhelníkového nebo jiného průřezu. Vznikne tak jakýsi „plást„, v němž jednotlivé trubičky tvoří vlnovody navržené jako podkritické, které rušivý signál nejsou schopny přenést. Důležité je opět vodivé spojení se skříní zařízení, obvykle zajištěné již uvedenými postupy.

Velký problém mohou znamenat otvory zajišťující průhled do zařízení. V tomto případě musí být kryt dostatečně průhledný (nezhoršující např. čitelnost displeje) a přitom musí zajišťovat potřebné stínění. Používaná technická řešení využívají vodivou uhlíkovou nebo stříbrnou vrstvu nanesenou na sklo nebo plastový materiál. Je zjevné, že požadavky na stínění a průhlednost jsou v rozporu. Využívá se tudíž především skutečnost, že útlum tenké vrstvy s rostoucím kmitočtem záření klesá a pro světlo dosahuje dostatečně malých hodnot. Opět je třeba připomenout nutnost vodivého spojení s krytem. Ukázku řešení tohoto problému lze nalézt např. na dvířkách mikrovlnné trouby.

Dalšímu zmiňovanému problému, připojování kabelů, bude, jak již bylo řečeno, věnován následující díl seriálu. O vhodném umístění vysokofrekvenčních filtrů je pojednáno dále v článku.

2.4 Dosahované parametry a cena
Špičkově provedené stínění může dosahovat účinnosti 90 až 120 dB; to představuje potlačení rušivého signálu až o šest řádů. V běžné praxi se dosahuje účinnosti 30 až 60 dB, tzn. potlačení rušivých signálů o dva až tři řády.

V této souvislosti je třeba připomenout, že kvalitně provedené stínění respektující všechny zmíněné situace a požadavky, včetně správné kombinace, umístění a napojení na kabelové a filtrační prvky, je poměrně drahé. Snadno se o tom lze přesvědčit v katalozích firem vyrábějících např. skříně rozváděčů. Vhodné technické řešení tak jako vždy znamená najít přijatelný kompromis z technického i ekonomického hlediska. Přitom je také třeba, aby jednotlivé prvky zajišťující elektrické kontakty stínicích dílů byly v uvažovaném prostředí dostatečně trvanlivé; to může vyžadovat periodické kontroly a údržbu. V neposlední řadě je zapotřebí upozornit, že sebelépe navržená a realizovaná opatření lze při provozu znehodnotit např. provozováním rušeného nebo rušícího zařízení s otevřeným nebo odstraněným krytem.

3. Omezování vysokofrekvenčního rušení šířícího se po vedení

3.1 Základní předpoklady
Vedle elektromagnetického pole je další cestou průchodu elektromagnetického rušení do rušeného zařízení přívodní vedení – obvykle napájecí, ale i datové. Do těchto vodičů se rušivý signál dostane přímým galvanickým spojením (např. pokud zdroj rušení je napájen ze stejné sítě), kapacitní nebo indukční vazbou při souběhu rušících a rušených vedení nebo indukcí z rušivého elektromagnetického pole. Jak bylo zmíněno ve druhé části seriálu [6], toto rušení se může objevovat jako symetrické rušivé napětí mezi dvojicí pracovních vodičů vedení nebo nesymetrické rušivé napětí mezi pracovními vodiči (z hlediska nesymetrického rušení na společném potenciálu) a zemí nebo kostrou zařízení.

Obr. 1.

Obr. 1. Schéma zapojení filtru F do obvodu

Odrušovací prostředky (filtry) se zařazují do vedení mezi zdroj rušení a rušené zařízení tak, aby propouštěly pokud možno bez útlumu užitečný pracovní signál, např. napájecí síťové napětí a proud průmyslového kmitočtu, a naopak co nejvíce tlumily nežádoucí vysokofrekvenční rušivé signály. Pracují proto zpravidla jako dolnofrekvenční propusti. Odrušovací filtr F je podle obr. 1 zapojen na jedné straně ke zdroji rušivého napětí U1 s impedancí Z1 a na druhé straně k rušenému zařízení s impedancí Z2 a zbytkovým rušivým napětím U2. Základním parametrem filtru je vložný útlum A, vyjádřený v decibelech

A = 20lg(U20/U2)          (2)

kde U20 je rušivé napětí na vstupu rušeného zařízení bez zařazeného odrušovacího filtru, U2 rušivé napětí snížené filtrem.

Například filtr s vložným útlumem A = 40 dB sníží rušivé napětí na 1/100 původní hodnoty.

Vložný útlum je kmitočtově závislý, podle uspořádání filtru. Jestliže má filtr omezovat vysokofrekvenční rušení, musí být jeho vložný útlum při nízkých kmitočtech užitečného signálu (např. u síťového filtru při kmitočtu sítě) co nejmenší, teoreticky nulový, a naopak při vysokých kmitočtech rušivých signálů co největší – řádově desítky decibelů. Kromě této kmitočtové závislosti je vložný útlum ovlivněn i oběma impedancemi, Z1 a Z2. Obvykle se jeho kmitočtová závislost udává při standardní hodnotě obou impedancí 50 W. Při reálném použití však často velikost těchto impedancí není známa, takže skutečná hodnota vložného útlumu se může od udávané hodnoty lišit.

3.2 Odrušovací tlumivka
Jedním ze základních odrušovacích prostředků je tlumivka. Má-li omezovat vysokofrekvenční rušení, musí být zapojena podélně, tj. vřazena v propojovacích vodičích, a protékána užitečným i rušivým proudem. Pro nízké kmitočty je reaktance tlumivky velmi malá, takže užitečný nízkofrekvenční signál neomezuje. Naopak vysokofrekvenční rušivý signál je velkou reaktancí tlumivky potlačován. Odrušovací funkce tlumivky je zvláště výrazná u obvodů s malou impedancí, kde impedance zdroje i zátěže jsou mnohem menší než reaktance tlumivky. Odrušovací tlumivky jsou obvykle navinuty na feritovém nebo železoprachovém jádru, otevřeném nebo uzavřeném (např. toroidu).

Pro potlačení symetrického rušení, kdy se rušivý proud uzavírá stejně jako užitečný pracovní proud tam i zpět propojovacími vodiči, se do každého vodiče vkládá samostatná tlumivka. Ta musí být nejen dimenzována proudově na plný pracovní proud, ale i její magnetický obvod musí být navržen tak, aby se tímto pracovním proudem (zpravidla mnohem větším, než je rušivý proud) nepřesycoval. Taková tlumivka omezuje i nesymetrické rušení.

Obr. 2.

Obr. 2. Kompenzovaná tlumivka

Pro potlačení nesymetrického rušení, kdy se rušivý proud uzavírá ve stejném směru propojovacími vodiči a vrací se zpět zemí nebo kostrou, lze s výhodou použít tzv. proudově kompenzované tlumivky (obr. 2). Na jednom jádru jsou navinuta vinutí pro všechny propojovací vodiče tak, aby se magnetický tok buzený pracovními proudy vzájemně kompenzoval. Jádro je pak syceno pouze tokem buzeným nesymetrickými rušivými proudy, takže při stejném rozměru jádra lze docílit větší indukčnosti než u nekompenzované tlumivky, ovšem symetrické rušení v tomto uspořádání omezováno není.

Zvláštním případem odrušovacích tlumivek jsou tzv. feritové korálky (kroužky, perličky) navlečené na propojovacích vodičích. Jde vlastně o cívku s jedním závitem. Pokud jsou feritovým kroužkem provlečeny společně všechny propojovací vodiče, jde o proudově kompenzovanou tlumivku omezující pouze nesymetrické rušivé signály. Pro omezování i symetrického rušení musí být pro každý vodič samostatný kroužek.

U odrušovacích tlumivek nelze, vzhledem k vysokým kmitočtům rušivých signálů zasahujícím až do gigahertzových oblastí, zanedbat jejich parazitní parametry. Je to činný odpor vinutí, především však parazitní kapacity – mezizávitové, vinutí proti jádru i proti zemi či kostře zařízení. Takto utvořený RLC kmitavý obvod má svůj vlastní rezonanční kmitočet. Pod tímto kmitočtem se tlumivka chová jako indukčnost a její reaktance vytvářející vložný útlum podle očekávání s kmitočtem vzrůstá. Avšak po překročení rezonančního kmitočtu začne převažovat vliv parazitních kapacit a při dalším zvyšování kmitočtu výsledná reaktance, a tedy i vložný útlum, zcela nežádoucím způsobem klesá. Jedním z důležitých úkolů při konstrukčním návrhu odrušovací tlumivky je umístit tento rezonanční kmitočet co nejvýše, pokud možno výše, než je kmitočtový rozsah omezovaného rušení.

3.3 Odrušovací kondenzátor
Druhým základním odrušovacím prostředkem je kondenzátor. Pokud má omezovat vysokofrekvenční rušení, a působit tedy jako dolnofrekvenční propust, musí být zapojen příčně, a to pro omezení symetrického rušení mezi každou dvojici propojovacích vodičů, pro omezení nesymetrického rušení mezi každý vodič a zem či kostru. Pro nízké kmitočty je reaktance kondenzátoru velká, a užitečný nízkofrekvenční signál tak neovlivňuje. Naopak vysokofrekvenční rušivý signál je malou reaktancí kondenzátoru téměř zkratován, a nepůsobí tak na chráněné rušené zařízení. Odrušovací funkce kondenzátoru je zvláště výrazná pro obvody s velkou impedancí, kdy impedance zdroje i zátěže jsou mnohem větší než reaktance kondenzátoru.

Vzhledem k zapojení odrušovacích kondenzátorů v síťových přívodech je při jejich použití velmi důležité zajistit bezpečnost proti úrazu elektrickým proudem. Z tohoto hlediska se rozlišují následující dvě třídy odrušovacích kondenzátorů.

Kondenzátory třídy X se mohou použít tam, kde jejich průraz neohrožuje bezpečnost osob, tedy zapojené mezi fázemi nebo mezi fází a středním (nulovým) vodičem pro omezení symetrických rušivých signálů.

Kondenzátory třídy Y se používají k zapojení mezi fázový vodič a kostru zařízení pro omezení nesymetrického rušení. Zde by jejich případný průraz zavlekl fázové napětí na kostru a ohrozil tak bezpečnost obsluhy, takže jejich konstrukce musí být proti takové poruše zvlášť zajištěna. Kromě toho proud těchto kondenzátorů představuje tzv. unikající proud neuzavírající se normálními pracovními proudovými smyčkami, který může, při překročení stanovené mezní hodnoty, vyvolat zásah ochranných přístrojů. Z tohoto důvodu je kapacita kondenzátorů třídy Y omezena na jednotky nanofaradů.

Uvedené omezení může sloužit jako příklad řešení možných konfliktů mezi požadavky bezpečnosti a požadavky EMC. V takových případech bez výjimky platí pravidlo, že požadavky bezpečnosti mají vždy přednost a požadavky EMC musí ustoupit.

Obr. 3.

Obr. 3. Jednoduchý jednofázový odrušovací filtr

U odrušovacích kondenzátorů, podobně jako u tlumivek, jsou velmi významné jejich parazitní parametry – vedle činného odporu přívodů a svodového odporu je to především parazitní indukčnost přívodů, popř. elektrod. Reálný kondenzátor tak má svůj rezonanční kmitočet, při jehož překročení převáží vliv parazitní indukčnosti a vložný útlum začne klesat. Dobře zvolený odrušovací kondenzátor má tento rezonanční kmitočet výše, než je kmitočtový rozsah omezovaného rušení. Velmi malou parazitní indukčnost, a tedy vysoký rezonanční kmitočet, mají koaxiální průchodkové kondenzátory určené k omezení nesymetrického rušení.

3.4 Síťové odrušovací filtry
Síťový odrušovací filtr je sestaven z tlumivek a kondenzátorů, přičemž tlumivky jsou zařazeny jako podélné větve a kondenzátory jako příčné větve (mezi pracovními vodiči nebo mezi pracovním vodičem a kostrou). Existuje mnoho různých uspořádání odrušovacích filtrů, lišících se útlumem pro symetrické a nesymetrické rušení a hodnotou jmenovitého pracovního proudu. Na obr. 3 je příklad základního uspořádání jednoduchého jednofázového odrušovacího filtru, obsahujícího dvojici proudově kompenzovaných tlumivek a dva kondenzátory typu Y pro potlačení nesymetrického rušení, dva kondenzátory typu X pro potlačení symetrického rušení a vybíjecí rezistor. Při požadovaném větším vložném útlumu se použije složitější zapojení filtru se zařazenými dalšími tlumivkami a kondenzátory. Je zřejmé, že vzhledem k počtu odrušovacích prvků bude mít filtr několik rezonančních kmitočtů, takže kmitočtové závislosti vložného útlumu pro symetrické a nesymetrické rušení mohou mít několik maxim a minim. Podobně jako jednofázové odrušovací filtry jsou konstruovány i třífázové filtry.

3.5 Datové odrušovací filtry
Charakteristickým znakem datových filtrů, určených k odrušení vedení přenášejících data v některém datovém formátu, je často malý odstup mezi kmitočty užitečných a rušivých signálů. Proto musí mít kmitočtová charakteristika vložného útlumu mnohem strmější průběh, než jaký je požadován u síťových filtrů. V některých případech musí být filtr řešen i jako úzkopásmová propust, s malým útlumem pro oblast pracovních kmitočtů a s velkým útlumem pro rušivé nižší i vyšší kmitočty. To vyžaduje složitější obvod filtru s delšími řetězci tlumivek a kondenzátorů. Výhodou datových filtrů kromě nižších napěťových a proudových úrovní je i to, že hodnoty vstupní i výstupní impedance jsou zpravidla pevně dány.

3.6 Umístění odrušovacích filtrů
Při umístění odrušovacích filtrů v konstrukci zařízení je třeba dbát na to, aby odrušené výstupní vedení z filtru mělo minimální vazby s okolním rušivým prostředím, a to i s neodrušeným vstupním vedením. Nejde jen o prostorové vzdálení odrušeného vedení od jiných rušících vodičů, ale zejména o zamezení rušení tohoto vedení elektromagnetickým polem. Přitom je třeba mít na zřeteli, že při vysokofrekvenčním rušení může i několikacentimetrový vodič mít značnou reaktanci a může působit jako účinná přijímací či vysílací anténa.

Obr. 4.

Obr. 4. Umístění síťových filtrů ve skříni (vlevo nesprávně, uprostřed a vpravo správně)

Na obr. 4 je znázorněno chybné umístění (levá varianta) a správné umístění (obě pravé varianty) filtru v konstrukci zařízení (skříni, rozváděči, ovládacím pultu apod.). U nesprávného umístění jsou vyznačeny možné rušivé vazby elektromagnetickým polem. Pokud nelze umístit filtr tak, aby neodrušené vodiče do skříně vůbec nevstupovaly (prostřední varianta), je třeba celou vstupní část uzavřít stíněním jako neodrušený prostor (pravá varianta).

4. Omezování impulsního rušení a přepěťové ochrany

4.1 Základní předpoklady
Jak bylo uvedeno ve druhém dílu tohoto seriálu [6], spektrum impulsního rušení je z hlediska energetického obsahu, amplitudy i strmosti impulsů velmi rozsáhlé. Pokud toto rušení z hlediska amplitudy napětí nepřesáhne přenášený užitečný signál, chrání se před ním elektrická a elektronická zařízení již uvedenými prostředky, tj. stíněním nebo filtrací, podle charakteru šíření rušivého signálu. Rušivé impulsy však tuto podmínku často výrazně překračují a hrozí nejen zhoršením funkce, ale také poškozením zařízení nebo jeho částí. V takovém případě se pro omezování impulsního rušení používají vhodné způsoby ochrany před přepětím (přepěťové ochrany).

4.2 Druhy přepěťových ochran
Jednotlivé druhy přepěťových ochran se liší podle principu funkce; to úzce souvisí se základními parametry a také s vhodností použití pro určitý účel. Mezi základní parametry přepěťové ochrany patří ochranné napětí, proudová zatížitelnost, absorbovatelná energie a doba reakce. Přepěťové ochrany se zpravidla zapojují mezi pracovní vodiče a zemní vodič. Při jmenovitém pracovním napětí vykazují velkou impedanci a v obvodu se téměř neuplatňují, avšak po překročení ochranného napětí jejich impedance o několik řádů klesá, takže přepětí v místě zapojení se při spolupůsobení reaktance sítě mění na impuls proudu.

Nejvyšší napěťové a výkonové hladiny se týkají ochrany proti atmosférickému přepětí. Nebezpečná mohou být také spínací přepětí vznikající v rozvodné síti. Ochrany před přepětím se řetězí a umísťují do vhodných míst rozvodné sítě na rozhraní tzv. ochranných zón tak, aby bylo postupně omezováno přepětí až na přijatelnou úroveň na svorkách spotřebiče. Nejprve musí zapůsobit ochrany s nejvyšším ochranným (zbytkovým) napětím a nejvyšší proudovou zatížitelností a následně postupně další stupně ochran. Ty jsou navzájem odděleny dostatečně dlouhým vedením nebo uměle přidanou reaktancí. V každém případě se počítá s určitou odolností spotřebiče proti impulsnímu přepětí na napájecích i datových vstupech; to se ověřuje zkoušením podle norem.

Bleskojistky pracují na principu výboje v plynu. Vyrábějí se od nejvyšších napěťových hladin až po nízké napětí, pro přesněji určenou hladinu omezujícího napětí jako výbojky plněné plynem. Vítaná je schopnost zhášení výboje po odeznění přepěťové vlny. Používají se jako nejvyšší stupeň v řetězci přepěťových ochran.

Varistory jsou nelineární, napěťově značně závislé rezistory, které zajistí omezení přepětí na téměř konstantní úroveň. Vyrábějí se pro napětí od jednotek voltů do jednotek kilovoltů. Důležitým parametrem je energie, kterou je varistor schopen bez poškození absorbovat. To úzce souvisí s energií přepěťové vlny a s případným opakováním přepětí.

Obr. 5.

Obr. 5. Řetězec přepěťových ochran

Polovodičové lavinové diody (též supresorové diody, TAZ diody, transily apod.) mají nejrychlejší odezvu a pojmou nejméně energie. Proto se používají především jako poslední stupeň ochrany nejblíže chráněným spotřebičům, zejména elektronickým obvodům.

Příklad možného uspořádání řetězce přepěťových ochran, sestaveného z bleskojistky, varistoru a polovodičové ochrany, je na obr. 5. Poslední stupeň přepěťové ochrany se často kombinuje s odrušovacím filtrem.

5. Závěr

Ačkoliv vysokofrekvenční rušení působí potíže několik desítek let a téměř stejně dlouhou dobu je legislativně omezováno, musí se problémy s ním spojené řešit v technické praxi stále znovu. Způsobuje to hlavně rapidně se zvětšující hustota zdrojů rušení a také citlivost rušených zařízení zpracovávajících užitečné signály na nižších energetických úrovních. Navíc číslicová technika na rušení zpravidla nereaguje pouze okamžitým zhoršením činnosti, ale může dojít k přechodu systému do nežádoucího stavu nebo může být nutný zásah obsluhy. Návrh vhodných omezovacích prostředků je obtížný zejména proto, že exaktní řešení elektromagnetické kompatibility v této oblasti je obvykle nedostupné. Závisí totiž na konkrétní situaci a množství vedlejších obtížně popsatelných vlivů. Uplatní se proto i empirické metody návrhu vycházející ze zkušeností získaných praxí. Nicméně platí určité zásady, jejichž dodržení je hlavní podmínkou úspěšného návrhu. V článku se autoři snažili taková základní pravidla uvést.

Literatura:
[1] VACULÍKOVÁ, P. a kol.: Elektromagnetická kompatibilita elektrotechnických systémů. Grada Publishing, 1998, ISBN 80-7169-568-8.
[2] WILLIAMS, T. – ARMSTRONG, K.: EMC for Systems and Installations. Newnes, 2000, ISBN 0 7506 4167 3.
[3] SVAČINA, J.: Základy elektromagnetické kompatibility 1 – 6. Elektrorevue, 2000–2001, ISSN 1213-1539. Dostupné na http://www.elektrorevue.cz nebo též http://www.urel.feec.vutbr.cz/EncyklopedieEMC/index.php
[4] ARMSTRONG, K.: EMC for Systems and Installations 0–7. Dostupné na http://www.compliance-club.com/keith_armstrong.asp
[5] ŽÁČEK, J. – KÜNZEL, K.: EMC v technické praxi I: Legislativní požadavky. Automa, 2006, roč. 12, č. 2, s. 59–62.
[6] ŽÁČEK, J. – KÜNZEL, K.: EMC v technické praxi II: Rušivé signály, jejich zdroje a šíření. Automa, 2006, roč. 12, č. 3, s. 102–105.
[7] ŽÁČEK, J. – KÜNZEL, K.: EMC v technické praxi III: Omezování rušení v oblasti nízkých kmitočtů. Automa, 2006, roč. 12, č. 6, s. 55–58.

doc. Ing. Jaroslav Žáček, CSc.
(zacek@fel.cvut.cz),
Ing. Karel Künzel, CSc.
(kuenzel@fel.cvut.cz),
katedra elektrotechnologie,
Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze