مقدمه مترجمان
واژه سازگاري الکترومغناطيسي يکي از شاخه‌هاي مهم در علم مهندسي برق مي‌باشد که در خصوص طراحي بهينه تجهيزات الکتريکي و الکترونيکي و عملکرد صحيح اين تجهيزات در محيط‌هاي مملو از ميدان‌هاي الکترومغناطيسي و اختلالات بحث مي‌کند. حداقل نمودن اثرات و تداخلات يک تجهيز بر عملکرد ساير تجهيزات و سيستمهاي الکتريکي، الکترونيکي، مخابراتي، پزشکي و... و نيز حداقل‌سازي اثرپذيري يک سيستم يا تجهيز از محيط اطراف بدليل وجود تداخلات ناخواسته و در نهايت افزايش عملکرد بهينه سيستم‌ها و اجراي صحيح فرايندها و جلوگيري از حوادث ناخواسته ناشي از وجود تداخلات بر تجهيزات و تاسيسات، هدف اصلي از بهبود سازگاري مغناطيسي در صنعت مي‌باشد.
اهميت فراوان EMC در تجهيزات بسيار حساس پزشکي، مخابراتي، امنيتي، صنعتي، نظامي و ... و خسارت‌هاي ناشي از عدم توجه به اين پديده سبب افزايش توجه مهندسان و متخصصان زيادي بر اين حوزه از دانش شده است. امروزه قوانين و استانداردهاي EMC حتي در ساخت لوازم و اسباب بازي‌هاي کودکان مد نظر قرار مي‌گيرند.
حوزه EMC بسيار گسترده مي‌باشد بطوريکه به تعبيري مي‌توان گفت تمام تجهيزاتي که بوسيله منابع الکتريکي تغذيه مي‌شوند را تحت پوشش قرار مي‌دهد. همه سيستمهاي مهندسي، مانند قسمت‌هاي: منابع تغذيه،کابل‌ها، بدنه‌ها، المان‌هاي اکتيو و پسيو، واحدهاي پردازش اطلاعات و ... در اين حوزه درگير هستند.
کتاب حاضر به عنوان يک راهنماي عملي و بسيار ساده پديده EMC را به مخاطبان خود معرفي مي‌کند و بدور از پيچيدگي‌هاي روابط رياضي و قوانين الکترومغناطيس به سادگي راه حل‌ها و اقدامات ضروري را در اختيار خواننده‌گان به جهت جلوگيري از اثرات تداخلات الکترومغناطيس در تجهيزات و تاسيسات محيط ارائه مي‌کند. اين کتاب با توجه به دارا بودن مطالب و توصيه‌هاي بسيار مهم و کاربردي مي‌تواند به عنوان يک مرجع عملي در کليه صنايع برق، کنترل، مخابرات، مهندسي پزشکي، الکترونيک و ... در خدمت مهندسان، متخصصان و علاقمندان اين حوزه باشد.
در اينجا برخود لازم مي‌دانيم تا از استاد گرانقدر جناب دکتر شاهرخ شجاعيان بخاطر کليه زحمات، راهنمائي‌ها، نگارش مقدمه زيبايشان و بازنگري متون کتاب کمال تشکر را داشته باشيم. همچنين از آقاي مهندس حامد ظفري بخاطر ويرايش کتاب و بررسي بخش‌هاي مخابرات آن تشکر مي‌نمائيم .
کتاب حاضر برگرداني از يکي از اسناد شرکت اشنايدر با عنوان Electromagnetic compatibility- Practical Installation guidelines مي‌باشد که در ترجمه آن تمام تلاش براي حفظ امانت داري متون سند مذکور شده است اما در پاره‌اي از موارد به جهت روان‌تر شدن و تسهيل در درک مطالب ارائه شده تغييرات و اصلاحاتي درآن اعمال گرديده است. در خاتمه ضمن سپاسگزاري از خوانندگان محترم، مزيد امتنان خواهد بود که پيشنهادات، انتقادات و راهنمائي‌هاي خود را از ما دريغ ننمايند.
عزت اله پرتوي شال
partoshal@yahoo.com
نگار ميزباني
n.mizbani@gmail.com
در علوم مهندسي، هر چند سال يکبار، به تناسب نياز روز و جهت‌گيري تکنولوژي (که خود منبعث از سلايق جوامع انساني است) جوانه‌اي متولد مي‌شود. اين جوانه نورسته گاهي آنقدر سريع رشد مي‌کند و خود به نهالي و درختي تبديل مي‌شود، که مهندسين با سابقه و تحصيلات قدري کهن‌تر، از دنبال کردن آن باز مي‌مانند. اغلب چنين است که تا نظام آموزشي به خود بجنبد و اين شاخه‌هاي تازه را در برنامه درسي رشته‌هاي مرتبط بگنجاند، سال‌ها طول مي‌کشد. در اين زمان و تا رسيدن به شرايطي که بقدر کافي بستر آموزشي براي شاخه‌هاي مذکور پايه‌ريزي شود، نياز بازار خدمات مهندسي در بالاترين حد و عرضه در اين بازار در حداقل خود است. معمولاً در چنين شرايطي عده قليلي از مهندسين به مدد همت شخصي و با پشتکار و پيگيري عليحده، سعي مي‌کنند تخصص و دانش لازم را به دست آورده و هم نياز بازار را پاسخ دهند و هم مزد تلاش و پرچمداري خود را بگيرند. براي اين افراد، يافتن مراجع خوب و معتبر مي‌تواند هديه‌اي آسماني باشد که راه را برايشان کوتاه‌تر و سختي مسير را کمتر مي‌کند.
مبحث اختلالات الکترومغناطيسي و سازگاري الکترومغناطيسي از جمله همان شاخصه‌هاي نسبتاً نو در مهندسي برق است که تا حدي هم ماهيتي بين رشته‌اي دارد. شايد به همين دليل است که عملاً در برنامه رسمي دروس مقاطع کارشناسي يا تحصيلات تکميلي دانشگاه‌ها هنوز جايگاه محکمي نيافته است. بطور همزمان و با رشد تجهيزات حساس صنعتي، پزشکي و نظامي و ... نياز به افرادي با تخصص در اين زمينه بطور روزافزوني رو به تزايد است. کتاب حاضر که توسط يکي از معتبرترين و خوشنام‌ترين کمپاني‌هاي فعال در زمينه مهندسي برق تهيه شده، مي‌تواند مرجع بسيار خوبي براي مطالعه مهندسين و دانشجويان علاقمند به اين مبحث باشد.
شاهرخ شجاعيان
پاييز 99
عزت اله پرتوي شال
ايشان داراي تحصيلات تكميلي در رشته مهندسي برق و نيز تعليم ديده دوره‌هاي تخصصيسيستم هاي ارتينگ و حفاظت در برابر صاعقه، در كشور آلمان مي‌باشد. عمده فعاليت حرفه‌اي ايشان مشاوره، طراحي و تدريس سيستمهاي ارتينگ و حفاظت در برابر صاعقه بوده و مطالعه و تحقيق حالت‌هاي گذرا در سيستمهاي زمين و سازگاري ميدان‌هاي مغناطيسي از حوزه‌هاي مورد علاقه ايشان مي‌باشد. نامبرده يكي از اعضاي فعال در كارگروه‌هاي تدوين دستورالعمل‌هاي ارتينگ، همبندي الكتريكي، حفاظت در برابر صاعقه و تجهيزات حفاظت در برابر اضافه ولتاژهاي گذرا(SPD) شوراي مركزي نظام مهندسي كشوربوده‌اند. عضويت در كميته ارتينگ سنديكاري صنعت برق و نيز رياست هئيت مديره انجمن صنفي كارفرمائي شركت‌هاي مشاوران و خدمات دهندگان حفاظت فني و ايمني كشور در سوابق ايشان ديده مي شود.
نگار ميزباني
ايشان دانش آموخته‌ي رشته مهندسي برق، داراي تحصيلات تكميلي در رشته كارآفريني فناوري IT هستند. مهندس پايه يك نظام مهندسي ساختمان استان تهران در رشته طراحي و نظارت تاسيسات برقي ساختمان‌ها مي‌باشند. سابقه‌ي فعاليت حرفه‌اي ايشان طراحي و نظارت تاسيسات برقي و اجراي سيستمهاي زمين و ارتينگ در پروژه هاي متعدد ساختماني مي‌باشد. ايشان داراي تحقيقات در زمينه‌ي سيستمهاي منابع تغذيه‌ي سوئيچنگ هستند و بررسي عملكرد حالت‌هاي گذرا و تاثيرات سوئيچينگ در ناپايداري شبكه، از علاقمندي‌هاي ايشان است.
فهرست مطالب
فصل1 - درک مفهوم پديدة سازگاري الکترومغناطيسي............................................. 11
پيشگفتار................................................................................................................. 12
رفتار فركانسي در يك هادي الكتريكي ..................................................................... 13
رفتار فركانسي سلف و خازن................................................................................. 14
سازگاري الكترومغناطيسي يك سيستم............................................................................. 15
سازگاري الكترومغناطيسي (EMC)............................................................................. 15
حوزه كاربرد..................................................................................................... 16
انواع اختلالات الكترومغناطيسي.................................................................................. 17
تعريف اختلال الكترومغناطيسي............................................................................. 17
منشا تداخلات الكترومغناطيسي منتشر شده................................................................ 18
تداخل فركانس پايين (LF).................................................................................... 19
تداخل فركانس بالا (HF)..................................................................................... 19
هارمونيك‌ها....................................................................................................... 20
حالت‌هاي گذرا.................................................................................................. 24
تخليه الكترواستاتيكي (ESD)............................................................................... 26
تاثير اختلالات بر شبکه فشار ضعيف (LV)............................................................. 28
منابع تداخلات الکترومغناطيسي................................................................................... 30
قطع و وصل بارهاي القايي به وسيله کنتاکت‌هاي خشك................................................ 30
قطع و وصل بارهاي القايي به وسيله نيمه هادي‌ها:...................................................... 33
موتورهاي الكتريكي ........................................................................................... 35
لامپ‌هاي فلورسنت............................................................................................. 37
جوش نقطه‌اي: .................................................................................................. 37
توزيع طيفي تداخل‌ها ........................................................................................... 39
روش‌هاي انتقال اختلالات الکترومغناطيسي.................................................................... 40
کوپلينگ يا تزويج:نکات کلي................................................................................. 40
كوپلينگ ( تزويج )هدايتي..................................................................................... 42
کوپلينگ (تزويج) تشعشعي.................................................................................... 44
جداسازي تداخل................................................................................................. 48
زمين..................................................................................................................... 50
مفاهيم عمومي.................................................................................................... 50
نقش اتصال زمين در تاسيسات الكتريكي.................................................................. 50
اتصالات زمين الكتريكي...................................................................................... 51
چيدمان معمول ارتينگ در تاسيسات الکتريکي........................................................... 51
زمين و سازگاري الكترومغناطيسي......................................................................... 52
اتصالات بدنه.......................................................................................................... 52
مفاهيم کلي........................................................................................................ 52
مفاهيم خاص براي تاسيسات وتجهيزات الكتريكي....................................................... 52
بدنه‌هاي هادي و حفاظت از اموال و جان افراد.......................................................... 53
بدنة هادي‌هاي در دسترس و سازگاري الكترومغناطيسي.............................................. 53
ايجاد حلقه بين بدنه‌هاي هادي‌هاي در دسترس............................................................ 56
حلقه هاي اتصال بدنه ......................................................................................... 56
ممنوعيت زمين کردن هادي‌هاي در دسترس در توپولوژي ستاره.................................... 57
کابل‌ها.................................................................................................................... 58
رفتار فركانسي يك هادي....................................................................................... 58
طول و سطح مقطع هادي...................................................................................... 60
اثر آنتني يك هادي.............................................................................................. 61
هادي‌هاي (PE/PEN) با روکش زرد/ سبز .............................................................. 62
اتصال اجزاي بدنه‌هاي دردسترس.......................................................................... 62
فيلترها................................................................................................................... 63
نقش فيلترها....................................................................................................... 63
انواع مختلف فيلترها........................................................................................... 64
هسته‌هاي فريت........................................................................................................ 66
فصل 2 - تحقق سازگاري الکترومغناطيسي در تجهيزات/تاسيسات............................ 67
پيشگفتار................................................................................................................. 68
دستيابي به سازگاري الکترومغناطيسي........................................................................... 69
طراحي تاسيسات جديد يا توسعه تاسيسات قديمي......................................................... 70
حفظ يا ارتقا و بروز رساني تجهيزات نصب شده........................................................ 71
بهبود تاسيسات موجود.......................................................................................... 72
دستورالعمل‌ها.......................................................................................................... 73
سيستم زمين............................................................................................................. 74
مقدمه.............................................................................................................. 74
ساختمان........................................................................................................... 75
كابينت/تابلو ..................................................................................................... 77
اتصالات الكتريكي............................................................................................. 77
اتصالات پيوسته و زنجيروار هادي‌هاي در دسترس.................................................... 78
منبع تغذيه............................................................................................................... 81
هدف............................................................................................................... 81
تحليل............................................................................................................... 82
مشخصات فني................................................................................................... 82
ايزولاسيون بوسيله ترانسفورماتورها....................................................................... 82
چيدمان (آرايش )سيستم زمين................................................................................. 83
چيدمان زمين در عملکرد (EMC)......................................................................... 84
توزيع ارتينگ در تاسيسات................................................................................... 87
زمين كردن بدنة ترانس‌ها..................................................................................... 88
کابينت‌ها /تابلوها...................................................................................................... 89
مراحل تجزيه وتحليل وبررسي در کابينت ها............................................................. 89
صفحه مرجع زمين.............................................................................................. 91
ورودي كابل‌ها................................................................................................... 91
كابل‌كشي.......................................................................................................... 91
روشنايي داخل تابلو............................................................................................. 91
جانمايي اجزا..................................................................................................... 92
كابينت‌هاي كوچك............................................................................................... 92
کابل‌ها.................................................................................................................... 94
كلاس سيگنال‌ها.................................................................................................. 94
انتخاب كابل...................................................................................................... 94
علمکرد کابل‌ها از نظر سازگاري الکترومغناطيسي (EMC)........................................ 96
قواعد سيم و کابل‌كشي................................................................................................ 98
قواعد ده‌گانه...................................................................................................... 98
كابل‌کشي.............................................................................................................. 106
سيني کابل‌ها.................................................................................................... 106
اتصال به كابينت‌ها........................................................................................... 107
اجراي كابل، قرارگيري كابل‌ها........................................................................... 108
براي هر نصب جديد......................................................................................... 109
براي تاسيسات موجود....................................................................................... 109
اتصال در انتهاي سيني‌ها وکاندوئيت‌ها.................................................................. 110
روش‌هاي توصيه شده جهت كابل‌کشي.................................................................... 112
اتصالات.............................................................................................................. 114
نوع و طول اتصالات........................................................................................ 114
ساخت يك اتصال.............................................................................................. 115
اشتباهات رايج و جلوگيري از بروز آنها................................................................ 116
اتصال شيلد ها................................................................................................. 117
فيلترها................................................................................................................. 118
چيدمان در كابينت ها و تابلوها............................................................................. 118
فيلترها........................................................................................................... 119
نصب فيلترها.................................................................................................. 120
برق‌گيرها............................................................................................................. 122
برق‌گيرها يا ماژول‌هاي جلوگيري كننده از تداخلات سيم پيچ‌ها:................................... 122
هسته‌هاي فريت ..................................................................................................... 124
فصل 3 - استانداردها، شرايط و آزمايش‌ها (EMC)..................................................... 127
استانداردها........................................................................................................... 128
مقدمه............................................................................................................ 128
سه نوع استاندارد EMC وجود دارد. ................................................................... 128
نشريات CISPR ............................................................................................ 129
نمونه‌هايي از انتشارات CISPR......................................................................... 129
نشريات IEC.................................................................................................. 130
انتشارات CENELEC..................................................................................... 133
شرايط و تست‌هاي (EMC)................................................................................ 134
شرايط و تست‌هاي EMC ................................................................................. 134
فصل 4 - راهنماي تحليلي جهت نصب تجهيزات/ تاسيسات ......................................... 135
محتوا.................................................................................................................. 136
محيط................................................................................................................... 137
محيط بيروني سايت.......................................................................................... 137
محيط داخلي سايت............................................................................................ 137
شبكه توزيع........................................................................................................... 138
دياگرام توزيع توان داخلي.................................................................................. 138
منبع تغذيه عمومي............................................................................................ 138
تابلوها / منبع تغذيه تجهيزات..................................................................................... 139
منبع تغذيه اصلي.............................................................................................. 139
منبع تغذيه كنترل.............................................................................................. 139
نوع تابلو/ اجزاي تجهيزات....................................................................................... 140
تجهيزات الكترونيكي ولتاژ پائين.......................................................................... 140
تجهيزات قدرت............................................................................................... 140
مدار قدرت..................................................................................................... 141
مدار كنترل ولتاژ پائين...................................................................................... 141
مسير كابل/ هادي: (اطلاعات اضافي)................................................................... 142
كابل‌ها، سيم‌ها، شاخه‌ها، غيره.............................................................................. 143
موتورها......................................................................................................... 144
ساير موارد را درج کنيد:................................................................................... 144
فصل 5 - راه حل‌ها / خطاها.............................................................................. 145
خطاهايي كه در اين فصل پوشش داده شده‌اند:................................................................. 149
مقابله با تداخل الكترومغناطيسي در تاسيسات.......................................................... 150
فصل مشترك................................................................................................... 150
كنترل كننده سرعت الكترونيكي سنسورهاي ولتاژ پائين............................................. 154
كنترل كننده الكترونيكي سرعت خروجي آنالوگ تنظيم كننده....................................... 158
كنترل كننده الكترونيكي سرعت شبكه تلفن، تلفن...................................................... 162
تداخل الكترومغناطيسي، اندازه‌گيري الكتريكي يا ماژول‌هاي كنترلي .......................................... 165
تداخل طبيعي (صاعقه) واسط‌ها يا مبدل‌هاي استاتيك ................................................ 165
تداخل توليد شده توسط سيستم يا تجهيزات سوئيچينگ،كنتاكتورهاي استاتيك يا رله‌ها.......... 165
ديمرها استاترها و ترمزهاي استاتيك،رله‌هاي الكترونيكي اضافه بار............................ 165
1. قطع و وصل كنتاكتور، رله، شيرهاي برقي، تجهيزات با خاصيت القائي.................... 176
2. ترمزهاي استاتيکي، استارترها، ديمرهاي شکل موج‌هاي پيوسته.............................. 176
سنسورهاي "ولتاژ پايين"، ابزار دقيق (اندازه‌گيري، تنظيم، محاسبه...)....................... 176
1- قطع و وصل كنتاكتورها، رله‌ها، شيرهاي برقي، تجهيزات با خاصيت القائي.............. 180
2- ترمزهاي استاتيکي، استارترها، ديمرهاي شکل موج‌هاي پيوسته............................. 180
گيرنده‌هاي فركانس راديوئي.............................................................................. 180
منابع تغذيه‌ايزوله، مبدل DC به DC سنسورهاي ولتاژ پائين.................................... 184
كنترل‌كننده الكترونيكي سرعت گيرنده‌هاي فرکانس راديوئي....................................... 188
كنترل‌كننده الكترونيكي سرعت محافظ‌هاي تفاضلي.................................................. 191
سيستمهاي جوش قوسي، جوش نقطه‌اي كنترل‌كننده‌هاي سرعت الكترونيكي.................... 194
واكي‌تاكي، باندهاي راديويي شهروندي، تلفن‌هاي پرتابل سنسورهاي ولتاژ پائين.............. 197
سيستمهاي جوش قوسي، جوش نقطه‌اي سنسورهاي سطح پايين.................................... 201
اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد‌زني شبکه و صاعقه سنسورهاي ولتاژ پائين..................... 204
واكي‌تاكي، باندهاي راديويي شهروندي، تلفن‌هاي پرتابل كنترل كننده‌هاي الكترونيكي سرعت 207
كنترل‌كننده الكترونيكي سرعت ترانس توزيع.......................................................... 208
