ЖУРНАЛ «СТА» №3/2006

78 СТА 3/2006 www.cta.ru рис. 9 в качестве примера приведена амплитудночастотная характеристи- ка (АЧХ) цифрового фильтра, исполь- зованного в аналоговых модулях NL: фильтр настроен таким образом, что он ослабляет на 120 дБ (на 6 порядков) помеху с частотой 50 Гц. Следует отме- тить, что динамическая погрешность свойственна всем известным методам ослабления помехи нормального вида, хотя она часто не указывается в харак- теристиках аналоговых модулей, что может вводить пользователя в заблуж- дение. При ещё большей инерционности датчиков или контролируемой систе- мы (например, когда датчик стоит в печи, время выхода на режим которой составляет несколько часов) можно более существенно снизить требова- ния к уровню помех, введя процедуру многократных измерений и дополни- тельную цифровую фильтрацию в управляющем контроллере или ком- пьютере. В общем случае, чем больше время измерения, тем точнее можно выделить сигнал на фоне шума. Следует отметить, что наличие фильтра не всегда спасает от влияния помех. Например, если высокочастот- ная помеха, перед тем как попасть на вход модуля ввода, детектируется или выпрямляется на нелинейных элемен- тах, то из сигнала помехи выделяется постоянная или низкочастотная составляю- щая, которая уже не может быть ослаблена фильтром модуля ввода. В качестве не- линейных элементов могут выступать, например, кон- такты разнородных метал- лов, защитные диоды, ста- билитроны, варисторы. Помехи из сети электроснабжения Питающая сеть 220/380 В с частотой 50 Гц и под- ключённые к ней блоки пи- тания являются источниками следую- щих помех: ● фон с частотой 50 Гц; ● выбросы напряжения от разряда молнии (рис. 10 а ); ● кратковременные затухающие коле- бания при переключении индуктив- ной нагрузки (рис. 10 б ); ● высокочастотный шум (например, помеха от работающей радиостан- ции), наложенный на синусоиду 50 Гц (рис. 10 в ); ● инфранизкочастотный шум, прояв- ляющийся как нестабильность во времени величины среднеквадрати- ческого значения сетевого напряже- ния (рис. 11); ● долговременные искажения формы синусоиды и гармоники при насы- щении сердечника трансформатора и по другим причинам. Наибольшее влияние на системы промышленной автоматики оказыва- ют первые три вида помех. Для умень- шения кратковременных выбросов напряжения используют специальные защитные диоды и варисторы. Ин- франизкочастотный шум и искажения синусоиды отфильтровываются стаби- лизатором и сглаживающим фильтром сетевого источника питания и не про- ходят сквозь паразитные ёмкости се- тевого трансформатора. Причинами и источниками сетевых помех могут быть разряды молнии при попадании в линию электропередачи, включение или выключение электро- приборов, тиристорные регуляторы мощности, реле, электромагнитные клапаны, электродвигатели, электро- сварочное оборудование и др. Путь проникновения сетевой помехи показан на рис. 12. Силовой или развя- зывающий трансформатор включён в сеть 220 В (50 Гц). Сеть представлена эквивалентным источником напряже- ния сети Е ~220В и эквивалентным ис- точником помех Е помехи , описанными ранее. Нулевой провод источника сете- вого напряжения заземлён на главном щите у ввода в здание. Если выход ис- точника питания тоже заземлён, что часто необходимо для целей электро- безопасности, то возникает путь проте- кания тока помехи, показанный на рис. 12, включающий сопротивление земли между двумя заземлителями R Земли . Основным звеном в этой цепи является паразитная ёмкость между об- мотками силового трансформатора С пар1 , для уменьшения влияния кото- рой часто используют заземлённый электростатический экран (рис. 13). Ток помехи протекает по общему про- воду источника питания и заземлителю (рис. 12), создавая на их сопротивле- нии падение напряжения помехи, о ко- тором речь пойдёт в следующих разде- лах (на рис. 12 эти участки цепи выде- лены жирной линией). Ток помехи фактически может замыкаться не на подстанции, а через внутреннее сопро- тивление других электроприборов, подключённых к электрической сети, а также через ёмкость кабеля. Наиболее значительной помехой, проникающей в шину заземления из сети 220 В (50 Гц), являются ёмкост- ные токи, протекающие через ёмкость между обмоткой двигателя и его кор- пусом, токи между сетевой обмоткой трансформатора и сердечником, токи через конденсаторы сетевых фильтров. В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Рис. 9. АЧХ SINC 3 фильтра, входящего в состав аналоговых модулей NL а б в Рис. 10. Виды помех, проникающих из сети питания: а — от разряда молнии; б — при переключении индуктивной нагрузки; в — от радиостанций