Bazele Roboticii curs 11

Compatibilitate Electromagnetica -

CURS 11

1

PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE IN SISTEME DE

TRACTIUNE ELECTRICA


CURS 11

2

PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE IN SISTEME DE TRACTIUNE ELECTRICA


Datorate instalatiilor

fixe

Datorate instalatiilor

mobile

conductive radiative


CURS 11

3


CR

LC

LC LC

FI FA FA

SSTE

PSS

PLP

SSTE

PSS

PLP

PS

VEM

INSTALATII FIXE DE TRACTIUNE ELECTRICA


CURS 11

4

Convertoarele din substatii

Emisiile electromagnetice ale redresoarelor din substaţii se referă la

apariţia curenţilor de comutaţie şi la armonicile injectate în linia de

contact

Spectrul de variaţie este afectat şi de

asimetria sau neechilibrul în circuitul redresorului, generând

componente armonice mici la toate armonicile de frecvenţe utile

amplitudini diferite ale tensiunilor de fază, cauzând producerea

de armonici pare ale frecvenţei utile

condiţii de operare anormale sau neobişnuite, precum situaţiile

de defect



CURS 11

5

Linia trifazată de alimentare a substaţiilor de tracţiune este subiectul

unor efecte fizice precum efectul Corona, produs de întreruperea

câmpului electric în apropierea conductoarelor şi de întreruperea

locală datorată microarcurilor electrice la contactele metalice sau la

suprafaţele izolatoare

Transformatoarele din substaţii introduc aceste efecte în reţeaua de

tracţiune pe lângă introducerea armonicilor superioare datorate

formelor de undă distorsionate ale tensiunii de alimentare



CURS 11

6


Linia de contact şi şinele de cale transmit puterea la şi de la vehiculele de

tracţiune şi pot genera sau mări perturbaţiile electromagnetice, prin:

prezenţa curenţilor vagabonzi şi modificarea sarcinii vehicului de

tracţiune, care determina apariţia unor câmpuri magnetice neechilibrate

în vecinătatea trenului

variaţia în timp a curentului de tracţiune în linie poate actiona ca un

generator de câmp

apariţia unor tensiuni perturbatoare, datorate porţiunilor comune de

circuit


CURS 11

7


Exemple de perturbatii datorate instalatiilor mobile (propulsia şi

convertoarele statice auxiliare de pe vehicolele de tracţiune electrice ):

Pot injecta armonici de audiofrecvenţă generate de modularea

semnalului de către componentele de electronică de putere, în linia de

tracţiune

Se produc radiaţii în radiofrecvenţă datorită modificărilor rapide ale

curentului şi tensiunii în întreruptoare şi în dispozitivele de comutaţie

Producerea de câmpuri apropiate sau indepărtate datorită procesului

de captare a curentului la interfaţa dintre catenară (LC) şi pantograf


CURS 11

8


Perturbaţii electromagnetice capacitive

LC

CLE,

0

CLC,

0

L

C

d

d3

d1

b c

b c

d2

LE LE

CLC,

LE

(a) (b)

Sistemul linie de contact (LC) – linie electrică de joasă tensiune (LE).

fc

LCLE

r

b

cbd

cbd

UU2ln2

)(

)(ln

22

22


CURS 11

9


OBSERVATIE. Pentru valori numerice uzuale în tracţiunea electrică feroviară de c.a. monofazat : b=

6.5m; c= 6m; rfc = 6mm; ULC = 25 KV si d = 10m , rezultă ULE = 1.56 KV, adică o tensiune electrică

suficient de mare pentru a provoca intrarea în funcţiune a aparatelor de protecţie de pe LE de joasă

tensiune. O asemenea influenţă electrostatică perturbatoare apare mai ales în regimul tranzitoriu de

punere sub tensiune a LC din reţeaua de tracţiune electrică.

Ca măsuri de reducere a influenţei electrostatice a LC asupra LE de joasă tensiune din

vecinătate, izolată faţă de pământ:

introducerea LE în cablu ecranat;

mărirea distanţei d dintre LC si LE;

micşorarea înălţimii faţă de sol, c, a LE;

plasarea unui conductor de protecţie legat la pământ în apropierea LE sau între LC şi

LE.


CURS 11

10


Perturbaţii electromagnetice inductive datorate unei LC de c.a.

El

ULC

IS

ILC

ILE = 0

lLS

LLE

LLC

RS

RLE

RLC

Circuit electric echivalent pentru studiul perturbaţiilor inductive în sisteme

de tracţiune electrică de c.a.

Linie de contact de c.a.

Linie electrica

Sina de cale

Pamant


CURS 11

11


LClMkIE

Tensiunea electromotoare indusa in linia electrica

,ILC - pulsaţia, respectiv valoarea efectivă a curentului de tracţiune;

l – lungimea de cvasiparalelism a sistemului linie de contact – linie electrică ;

M - inductanţa mutuală lineică între cele două circuite( circuit de tracţiune- LE de joasă tensiune),

ca funcţie de configuraţia sistemului,

k - coeficient reductor al t.e.m. dat de k = kskcke,unde

ks -coeficient datorat curenţilor induşi în instalaţiile metalice la sol sau îngropate din

vecinătate (0.2-0.9);

kc - coeficient datorat curenţilor induşi în mantaua şi armătura LE în cablu ( 0.5);

ke - factor de ecranare datorat prezenţei în apropierea LC a unor corpuri aflate la potenţialul

pământului.


CURS 11

12


Perturbaţii electromagnetice inductive datorate unei LC de c.c.

(determinate de armobnicele superioare ale curentului de tractiune)

P

r

e d

x

h

I

BP

Câmpul magnetic al armonicii I a curentului de tracţiune în planul dintre şinele de cale.

Sina de

contact

Sine de

cale


CURS 11

13


Tensiunea electromotoare indusa in sinele de cale

22

22

0

)(ln

dh

edhlfIE

este una din armonicele superioare ale curentului redresat de tracţiune


CURS 11

14

ISemnalizare

E R

ISemnalizare

E R

Funcţionarea circuitului de semnalizare şi control la sisteme de

tractiune cu ghidare pe sine metalice


Bloc de sine fara

vehicul

Bloc de sine cu vehicul


CURS 11

15

Pentru reducerea influenţei inductive a circuitului de tracţiune asupra circuitelor de joasă

tensiune din vecinătate se utilizează :

mărirea distanţei între cele două circuite;

ecranarea în cablu a LE de joasă tensiune;

egarea la şina metalică a CR a LE de joasă tensiune şi a echipamentelor aferente

amplasate la distanţe mai mici de 5 m de axa CR, respectiv legarea la prize de pământ a

celor mai îndepărtate;

montarea în circuitele de joasă tensiune a unor transformatoare de separare.



CURS 11

16


Perturbaţii electromagnetice conductive:

perturbaţii conductive între circuite de alimentare, de exemplu, perturbaţiile care apar

în circuitele de semnalizare şi control care se inchid pe şinele de cale

cuplaj galvanic între circuite de alimentare şi circuite de punere la pământ, aşa

numitul cuplaj prin bucla de pământare; acesta apare întotdeauna când tensiunile de

mod comun provoacă curenţi nedoriţi prin puneri la pământ multiple ale conductorului

de referinţă, ale ecranului cablurilor şi ale carcaselor aparatelor, etc

cuplaj galvanic datorat curenţilor vagabonzi


CURS 11

17


ZR ZE

ZS2

ZS1

ISemnalizare

IS2

IS1

E R

e1

e2

Perturbaţii conductive între circuite de alimentare,

Circuit de semnalizare

Bloc de sine

Sina de cale 1

Sina de cale 2

Curentul perurbator asupra circuitului de semnalizare:

RE

p

ZZZZ

eei__

2

_

1

_2

_

1

__


CURS 11

18


Perturbaţii conductive datorate curenţilor vagabonzi

IS

ILC

LC de c.c.

Fî

FA

SSTE

VEM

Zona

catodică

Zona

anodică

Instalaţie

metalică

îngropată

Curenţi de

dispersie

Punct de

racord al FI la

şina de cale


CURS 11

19

Protecţia împotriva electrocoroziunii prin curenţi de dispersie se realizează prin:

Metode pasive, care asigură fie concentrarea unei fracţiuni cât mai mari a curentului de

retur prin şinele metalice ale CR (sudarea sau eclisarea electrică a joantelor, creşterea

rezistenţei electrice şină-sol până la o valoare limită), fie prin evitarea pătrunderii curenţilor

vagabonzi în instalaţiile metalice îngropate (izolarea lor cu învelişuri protectoare izolante);

Metode active, care urmăresc redistribuirea judicioasă a câmpului de curenţi de dispersie

cu scopul imprimării unui potenţial catodic protectiv pe zone cât mai extinse ale instalaţiilor

metalice îngropate. Una din metodele cele mai des utilizate este cea a drenajului electric,

care constă în realizarea unei legături între instalaţia metalică îngropată şi punctul de

racord al fiderului de întoarcere la şina CR. Astfel, curenţii de dispersie, în cea mai mare

parte, sunt drenaţi pe cale electrică prin legătură.

conductoare între instalaţia metalică îngropată şi şina CR.



CURS 11

20


Instalaţie

metalică

îngropată

L

F1

F2

D1

D2 RN R2

R1

A

Şina

metalică

a CR

Celula redresoare care evită pericolul de electrocoroziune în cazul inversării sensului

curenţilor vagabonzi.

Pentru protecţia la supratensiuni accidentale a CR se înseriază un dispozitiv de protecţie între

şina CR şi postul de drenaj (fuzibilul F1 şi eclatorul cu vârfuri F2).

Pentru limitarea curentului de drenaj se înseriază rezistenta R1

pentru ca legătura să nu constituie o punere la pământ se înseriază o bobină de reactantă L1.

Celula de drenaj electric pentru reducerea

curenţilor vagabonzi.


CURS 11

21

INSTALATII MOBILE DE TRACTIUNE ELECTRICA (VEHICULE)

Perturbatii proprii sistemelor de actionare electrica

Sistemul colector- perii

Elemente de comutatie din circuite (contactoare, relee, etc)

Datorate convertoarelor de putere



CURS 11

22

prin perturbaţii conductive,

la frecvenţa de lucru a chopperului sau armonicele

acesteia (respectiv subarmonicele generate de chopper

atunci când funcţioneaza cu frecvenţa de tact sub cea

nominală, în perioada de demaraj a vehiculului electric)

invadează banda de frecvenţă în care operează

echipamentul circuitului de cale; aceste perturbaţii pot fi

evitate prin funcţionarea circuitului de cale fie la

frecvenţă industrială, fie la audiofrecvenţe de ordinul

kHz. În plus,

la anumite viteze ale vehiculului electric, componentele

alternative pot avea frecvenţa de 50 Hz şi, ca urmare, pot

interfera electromagnetic cu semnale utile din circuitele

conexe de semnalizare şi telecomunicaţii de frecvenţă

industrială. De aceea, în filtrul tampon se înglobează,

uzual, un circuit rezonant L-C, acordat pe frecvenţa de 50

Hz;



CURS 11

23

prin perturbaţii inductive, datorită plasării sistemului de propulsie cu

chopper sau/ invertor dedesubtul vehiculului electric, circuitul de cale

aflându-se, astfel, sub înlănţuirea magnetică a bobinelor (de filtrare, de

netezire, de oscilaţie, de limitare a pantei de creştere a curentului) din

circuitul de forţă al vehiculului electric şi sub acţiunea câmpurilor

magnetice de dispersie ale cablurilor de legătură din acest circuit;

limitarea zgomotelor electromagnetice induse în circuitul de cale se

realizează prin ecranarea cu tablă de oţel silicios sau de cupru a

bobinelor (îndeosebi a celor de netezire şi oscilaţie), prin utilizarea

cablurilor de conexiune ecranate şi torsadate, prin înglobarea în

aluminiu sau oţel a carcasei echipamentului de forţă a chopperului, etc;



CURS 11

24

datorită circuitului electric al chopperului şi/sau invertorului , în care

sunt comutaţi curenţi de sute de amperi în cateva s, vehiculul electric

cu convertoare pot perturba, prin radiaţie electromagnetică circuitele de

telecomunicaţii din vecinătate. Reducerea acestora se obţine utilizând

un filtru de paraziţi radio, în serie cu filtrul tampon şi bobine toroidale în

circuitul de comutaţie al chopperului şi/sau invertorului.



CURS 11

25

NORME ŞI STANDARDE RELEVANTE CEM ÎN SISTEME DE

TRANSPORT


CURS 11

26

NORME ŞI STANDARDE RELEVANTE CEM ÎN SISTEME DE TRANSPORT

Principalele standarde şi norme europene în domeniul CEM a

sistemelor de transport se referă la:

identificarea surselor de perturbaţii proprii sistemelor de transport;

identificarea mecanismelor de cuplaj prin care aceste perturbaţii se

regăsesc la nivelul evetualilor receptorilor;

precizarea modului de măsură a emisiilor perturbative şi a imunităţii

sistemelor de transport în ansamblu şi ale elementelor componente,

respectiv ale subansamblurilor acestora;

stabilirea domeniilor de frecvenţă şi a limitelor perturbaţiilor

electromagnetice în sisteme de transport.


CURS 11

27

NORME ŞI STANDARDE RELEVANTE CEM ÎN SISTEME DE TRANSPORT

Directiva Comunităţii Europene 95/54/EC

emisii radiative ale vehiculelor cu propulsie pe bază de motoare cu ardere

internă;

emisii radiative ale subansamblurilor electrice şi electronice aflate la bordul

vehiculelor cu propulsie pe bază de motoare cu ardere internă.


CURS 11

28

pentru vehicul în ansamblu:

acesta trebuie să fie situat într-o zonă de testare, la o

distanţă de 3m, respectiv de 10m faţă de antena de recepţie;

motoarele trebuie turate la 1500 rot/min pentru

motoare în mai mulţi cilindri şi la 2500 rot/min pentru

motoare într-un cilindru;

antenele utiliate sunt polarizate atât în plan orizontal

cât şi în plan vertical;

detectoarele aparatelor de măsură trebuie să fie

detectoare de vârf sau de cuasivârf.


CURS 11

29

se consideră că vehiculul se încadrează în normele europene

dacă emisiile sunt cu 2 dB mai mici decât valorile din tabel;

la măsurătorile în bandă îngustă, se

procedează la un test iniţial în domeniul

88MHz-108MHz şi dacă rezultatele nu

depăşesc limitele impuse se consideră că

vehiculul îndeplineşte normele stabilite.

zgomotul de fond trebuie măsurat şi înainte

şi după măsurarea emisiilor şi trebuie să fie cu

cel mult 10dB mai mic decât limitele impuse.


CURS 11

30

pentru subansamblurile electrice şi electronice aflate la bordul vehicului:

subansamblul este în funcţiune, se alimentează de la sursă

printr-o reţea artificială de 5H/50 şi este legat la pământ;

distanţa între subansamblu şi antenă trebuie să fie de 1 m;

se fac măsurători atât cu polarizare verticală, cât şi cu

polarizare orizontală;

zgomotul de fond trebuie măsurat şi înainte şi după

măsurarea emisiilor şi trebuie să fie cu cel mult 10dB mai

mic decât limitele impuse

pentru măsurătorile în bandă îngustă se urmează acelaşi

procedeu ca pentru vehicul în ansamblu.


CURS 11

31

CISPR 25: Limite şi metode de măsură a perturbaţiilor radio în vederea

protejării receptorilor de pe vehicul - se referă la emisiile datorate

motoarelor electrice şi ale celor cu combustie internă care pot perturba

receptorii proprii prin emisii radiative şi conductive. Standardul acoperă

banda de frecvenţă 150 kHz-1GHz.

metode de măsură a emisiilor electromagnetice determinate de sistemele

electrice ale vehiculului;

modul de testare a componentelor şi modulelor de pe vehicul;

limite ale emisiilor electromagnetice pentru componente şi sisteme electrice ale

vehiculelor pentru a preveni perturbarea receptorilor de la bord.


CURS 11

32

CISPR 26 1995: Interferenţe radio datorate sistemelor de transport pe

cale ferată - se referă strict la sistemele de transport pe cale ferată şi se

referă la identificarea surselor de perturbaţii şi mecanismelor de cuplaj în

astfel de sisteme, prezentarea metodelor de testare şi precizarea limitelor

admise

9kHz-300MHz pentru

instalaţiile mobile, 9kHz-30MHz pentru

instalaţiile fixe

categorii de teste:

teste staţionare, la care antena este plasată la 10m de cel mai apropiat

conductor al reţelei de tracţiune

teste în mişcare, cu antena fixată pe un vehicul care se deplasează odată cu

vehiculul testat.


CURS 11

33

ENV 50121 1996: Aplicaţii în sistemele de transport pe cale ferată –

compatibilitate electromagnetică - specifică:

limitele emisiilor electromagnetice determinate de sistemele de

transport în ansamblu, în conformitate cu Directiva 89/336;

limitele emisiilor şi ale imunităţii echipamentelor componente ale

sistemelor de transport, limite care trebuie să fie compatibile cu

cele ale sistemului în ansamblu;

domeniul de frecvenţă acoperit: de la curent continuu la 400 GHz,

uzual până la 1GHz.

Date post:	18-Jan-2016
Category:	Documents
Upload:	bogdanbalaican
View:	68 times
Download:	0 times

Bazele Roboticii curs 11

Documents