P R A C E N A U K O W E P O L I T E C H N I K I W A R S Z A W S K I E J z. 96 Transport 2013

Jacek Pa , Tadeusz Dbrowski

Wojskowa Akademia Techniczna, Wydzia� Elektroniki

POZIOMY BEZPIECZE�STWA PRACY TRANSPORTOWYCH SYSTEMÓW

ELEKTRONICZNYCH W ASPEKCIE ZAK�ÓCE� ELEKTROMAGNETYCZNYCH

R�kopis dostarczono, marzec 2013

Streszczenie:� Wraz z rozwojem elektroniki, w tym transportowych systemów elektronicznych (zawieraj�cych m. in. mikroprocesorowe czujniki ruchu, centrale alarmowe, modu�y mocy, modu�y rozszerze�), nast�puje znacz�ca miniaturyzacja tych urz�dze�. Modu�y systemu elektronicznego wymagaj� coraz mniejszej energii do swego dzia�ania. Pr�dy i napi�cia robocze poszczególnych urz�dze�, które tworz� system, maj� coraz mniejsze warto�ci. Zmniejszenie poziomu sygna�ów u�ytecznych w elektronicznym systemie np. transportowym mo�e skutkowa� tym, i� mniejsza energia zak�ócaj�ca jest potrzebna do zaburzenia ich pracy lub nawet do uszkodzenia [1,2]. W referacie przedstawiono koncepcj� okre�lenia warto�ci poziomów bezpiecze�stwa pracy transportowych systemów elektronicznych dla okre�lonego typu zak�óce� elektromagnetycznych. Zadaniem transportowego systemu elektronicznego jest wykrywanie zagro�e� stanu zdatno�ci technicznej i funkcjonalnej wyst�puj�cych w procesie transportowym [9]. Zagro�enia te wynikaj� z faktu zró�nicowanych warunków klimatycznych i niejednorodnego �rodowiska elektromagnetycznego, w którym systemy te pracuj�. S�owa kluczowe: eksploatacja, zak�ócenia elektromagnetyczne, poziom bezpiecze�stwa

1. WST�P

Prawid�owo�� dzia�ania transportowego systemu elektronicznego jest uwarunkowana utrzymywaniem przez sygna�y u�yteczne okre�lonego poziomu i utrzymywaniem wystarczaj�cego zapasu bezpiecze�stwa gwarantuj�cego poprawne dzia�anie. Zagadnienie to nale�y rozpatrywa� zarówno w dziedzinie czasu jak i cz�stotliwo�ci (rys. 1, rys. 2).

Poj�cie poziomu sygna�u mo�e oznacza� np. amplitud�, moc, energi� sygna�u u�ytecznego (roboczego) i zak�ócaj�cego. Konkretna miara poziomu sygna�u okre�lona zostaje na etapie analizy konkretnej rzeczywistej sytuacji eksploatacyjnej. �

358 Jacek Pa�, Tadeusz D�browski

�

t[h]

As-rob

Az-dop poziom dopuszczalny zak�óce� Az-rzecz poziom zak�óce� rzeczywistych (tj. dzia�ajcych)

�Awym

A[dB]�

noc�

poziom sygna�u Arzecz

nocdzie�

poziom sygna�u roboczego

zapas wymagany zapas rzeczywisty

�Rys. 1. Ilustracja po��danej relacji mi�dzy poziomem sygna�ów u�ytecznych (roboczych)

a poziomami zak�óce� w funkcji czasu, w transportowym systemie elektronicznym

�

f[kHz]

As-rob

Az-dop (wynikajcy z norm)

Az-rzecz

�A"wym

A[dB]

ELF

poziom sygna�u

�A"rzecz

VLF

�A'wym �A'

rzecz

Rys. 2. Ilustracja po��danej relacji mi�dzy poziomem sygna�ów u�ytecznych (roboczych) a poziomami zak�óce� w funkcji cz�stotliwo�ci, w transportowym systemie elektronicznym gdzie:

ELF - zakres cz�stotliwo�ci od 5 do 2000 Hz, VLF - zakres cz�stotliwo�ci od 2 do 100 kHz

W transportowym systemie elektronicznym mo�na zastosowa� nast�puj�ce kryteria stanów funkcjonalno-bezpieczno�ciowych w aspekcie zak�óce� [4]:

1. Warunek stabilnej zdatno�ci funkcjonalnej determinuj�cej stan bezpiecze�stwa

(ºArzecz - ºAwym) > 0 dla ºArzecz > 0 i ºAwym > 0 (1)

2. Warunek niestabilnej zdatno�ci funkcjonalnej skutkuj�cej stanem zagro�enia

(ºArzecz - ºAwym) � 0 dla ºArzecz > 0 i ºAwym > 0 (2)

3. Warunek niezdatno�ci funkcjonalnej skutkuj�cej stanem niebezpiecze�stwa

ºArzecz � 0 (3)

gdzie: ºAwym = (As-rob - Az-dop); ºArzecz = (As-rob - Az-rzecz) (4)

Poziomy bezpiecze�stwa pracy transportowych systemów elektronicznych w aspekcie … 359

Zauwa�my, �e: a) zapas rzeczywisty poziomu sygna�u ºArzecz to odpowiednik dysponowanego potencja�u

bezpiecze�stwa �PB dys systemu w aspekcie zak�óce�; b) zapas wymagany poziomu sygna�u ºAwym to odpowiednik wymaganego potencja�u

bezpiecze�stwa �PB wym systemu w aspekcie zak�óce� [4]. Zapas ºAwym jest zale�ny od nast�puj�cych faktów: � od skuteczno�ci dzia�ania urz�dze�, których niezdatno�� funkcjonalna wywo�ana

zak�óceniami mo�e sprowadzi� zagro�enie dla �ycia ludzkiego (do tej grupy urz�dze� nale�� m. in.: transportowy system elektroniczny, system sygnalizacji po�arowej - SSP, system sterowania ruchem kolejowym – SRK). W tym przypadku wymaga si� zapasu ºAwym o warto�ci co najmniej 20 dB;

� od skuteczno�ci dzia�ania urz�dze�, których niezdatno�� funkcjonalna wywo�ana zak�óceniami mo�e spowodowa� zak�ócenie pracy systemu transportowego (do tej grupy urz�dze� nale�� m. in.: czujki ppo�., czujki ruchu, urz�dzenia sk�adowe SRK wyposa�one w nadmiary strukturalne). W tym przypadku wymaga si� zapasu ºAwym o warto�ci co najmniej 10 dB;

� od skuteczno�ci dzia�ania urz�dze�, których niezdatno�� funkcjonalna wywo�ana zak�óceniami nie powoduje dysfunkcji systemu transportowego. W tym przypadku zaleca si� stosowanie zapasu ºAwym o warto�ci 6 dB.

Przy analizie wymaganego zapasu ºAwym (rys. 1, rys.2) nale�y uwzgl�dni� tak�e nast�puj�ce zmiany spowodowane „normaln�” eksploatacj� transportowych systemów elektronicznych: � starzenie si� elementów sk�adowych tworz�cych transportowy system elektroniczny;

zmiana parametrów elementów optycznych i chemicznych wchodz�cych w sk�ad systemów nadzoru; zmiana parametrów elektrycznych tych elementów; zmiana korozyjna po��cze� masy wewn�trz systemu i systemów zainstalowanych na obszarze kolejowym; uszkodzenie lub zmiana parametrów znamionowych elementów odk�ócaj�cych [2, 3];

� zmiany modernizacyjne w strukturze transportowego systemu elektronicznego np. zmiany w u�o�eniu okablowania, zmiany typów urz�dze� sk�adowych, zmiany sposobu transmisji i kodowania sygna�ów diagnostycznych, alarmowych itd.;

� inne czynniki wewn�trzne lub zewn�trzne, które mog� mie� wp�yw na w�a�ciwo�ci kompatybilno�ciowe transportowego systemu elektronicznego, jak np. zainstalowanie w pobli�u nadajnika RTV, stacji bazowej systemu GSM lub radaru; modernizacja taboru kolejowego poprzez zastosowanie np. elektrowozów lub elektrycznych zespo�ów trakcyjnych o wy�szych mocach znamionowych lub wykorzystuj�cych inne sposoby zasilania energetycznego itp. [3].

� Zak�ócenia wytwarzane na obszarze kolejowym, które oddzia�ywuj� na transportowy system elektroniczny, mo�na podzieli� ze wzgl�du sposób rozchodzenia si� i parametry sygna�ów w sposób przedstawiony na rys. 3.

360 Jacek Pa�, Tadeusz D�browski

��

Rys. 3. Podzia� zak�óce� wytwarzanych na obszarze kolejowym

Istniej�ce zak�ócenia elektromagnetyczne na obszarze kolejowym oddzia�ywaj� na transportowe systemy elektroniczne za pomoc� sprz��e�: � promieniowanych (zakres cz�stotliwo�ci od 30 MHz) – warto�� zak�óce�

proporcjonalna do parametrów pola elektromagnetycznego; � przewodzonych – poziom zak�óce� proporcjonalny do warto�ci pr�du I[A] oraz

napi�cia U[V] sygna�u zak�ócaj�cego; � indukcyjnych – amplituda zak�óce� proporcjonalna do szybko�ci zmian pr�du w

czasie; � pojemno�ciowych – amplituda zak�ócenia proporcjonalna do szybko�ci zmian napi�cia

w czasie [1,2,5].

2. NORMATYWNE WARUNKI BEZPIECZE�STWA SYSTEMU W ASPEKCIE ZAK�ÓCE�

��� W transportowych systemach elektronicznych zainstalowanych na obszarze kolejowym problemem, ze wzgl�du na oddzia�ywanie zak�óce� elektromagnetycznych, s� po��czenia elektryczne wykonane za pomoc� kabli zasilaj�cych, sygna�owych, magistral transmisyjnych. Po��czenia te integruj� m. in. czujki oraz elementy wykonawcze systemu z „sercem” systemu – tj. central� alarmow�. W systemach nadzoru zainstalowanych na obszarze kolejowym kable zasilaj�ce, sygna�owe i magistrale transmisyjne musz� przebiega� przez obszary, na których wst�puj� stacjonarne lub ruchome ród�a zak�óce� [3]. Mog� krzy�owa� si� lub przebiega� w pobli�u linii energetycznych zasilaj�cych systemy sterowania ruchem kolejowym, trakcj� kolejow� lub systemy o�wietlenia. Przewody energetyczne, przez które p�ynie pr�d zasilaj�cy, wytwarzaj� wokó� siebie niezamierzone pole elektryczne i magnetyczne proporcjonalne do napi�cia oraz p�yn�cego pr�du. Pole to stanowi ród�o zak�óce� i w ogólnym przypadku mo�e prowadzi� do zak�ócenia pracy systemu. W celu wskazania jak unikn�� istotnego wp�ywu zak�óce�

Poziomy bezpiecze�stwa pracy transportowych systemów elektronicznych w aspekcie … 361

emitowanych przez wymienione po��czenia opracowano normy, które okre�laj� minimalne, dopuszczalne odleg�o�ci w jakich nale�y uk�ada� w/w okablowanie. W Polsce obowi�zuje rozporz�dzenie Ministra ��czno�ci z dnia 04.09.1997 r. w sprawie wymaga� technicznych i eksploatacyjnych dla urz�dze�, linii i sieci telekomunikacyjnych (za��cznik nr 23 – Wymagania techniczne na okablowanie strukturalne”). W 2002 roku przyj�to now� norm� PE-EN 50174-2:2002 „Technika informacyjna. Instalacja okablowania. Cz��� 2. Planowanie i wykonanie instancji wewn�trz budynku” dotycz�c� okablowania strukturalnego. W tabeli 1 przedstawiono zalecane minimalne odst�py, które okre�la wymieniona norma [12].

Tab. 1 Zalecane odst�py mi�dzy przewodami przesy�u sygna�ów a zasilajcymi w zale�no ci

od mocy pobieranej przez urzdzenia

Warunki prowadzenia kabli P < 2kVA 5kVA � P � 2kVA P � 5 kVA

Nieekranowane linie zasilaj�ce, nieekranowane korytka kabli telekomunikacyjnych 127 mm 305 mm 610 mm

Nieekranowane linie zasilaj�ce, ekranowane metalowe korytka kabli telekomunikacyjnych 64 mm 152 mm 305 mm

Linie zasilaj�ce i telekomunikacyjne prowadzone w oddzielnych uziemionych korytkach - 76 mm 152 mm

�

W innej normie EIA/TIA 568 opracowanej przez Electronic Industries Association and Telecom Comunications Industtries Association w roku 1991, okre�lono dopuszczalne odleg�o�ci dla okablowania sygna�owego i linii energetycznych. Dokument ten okre�la wymagania odnosz�ce si� do okablowania budynków i linii przeznaczonych do przesy�ania sygna�ów akustycznych i transmisji danych. Norma EIA/TIA 568 jest norm� ogóln� i nie odnosi si� do �adnego konkretnego standardu transmisji danych. Okre�la, jakie funkcjonalnie kryteria techniczne maj� spe�nia� instalowane kable i z��cza oraz okre�la wytyczne dotycz�ce dopuszczalnych technik instalowania. W Genewie 1994 roku w oparciu o norm� EIA/TIA 568 zatwierdzono mi�dzynarodow� norm� okre�laj�c� standard budowy systemów okablowania strukturalnego jako ISO/IEC IS 11801. Zalecane odst�py dla ró�nych warto�ci mocy pozornych S przep�ywaj�cych przez kable energetyczne zosta�y przedstawione w tabeli 2 [10,11].

Tab. 2 Minimalne odst�py mi�dzy kablami energetycznymi a okablowaniem strukturalnym

wed�ug normy ISO/IEC IS 11801

Minimalny odst�p od S < 2kVA S = 2 ÷ 5 kVA S � 5 kVA

Kable elektroenergetyczne bez ekranów 125 mm 300mm 600 mm Kable energetyczne prowadzone w uziemionych korytkach, rurach, itp. 40 mm 75 mm 150 mm

Dodatkowo nale�y tak rozmieszcza� trasy kabli, aby zapewni� u�o�enie okablowania strukturalnego w nast�puj�cych odleg�o�ciach od uk�adów zak�ócaj�cych (odst�py minimalne): 300 mm – od o�wietlenia

wysokonapi�ciowego (np. �wietlówek); 1000 mm – od rozdzielni elektrycznych; 1000 mm – od transformatorów i silników.

362 Jacek Pa�, Tadeusz D�browski

Tab. 3 Odst�py mi�dzy kablami elektroenergetycznymi i informatycznymi

rodowisko elektromagnetyczne, w którym wymagania dotycz�ce emisji i odporno�ci przewy�szaj� poziomy zawarte w normach serii PN-EN 50081 i PN-EN 50082, oznaczenie A na rys. 4

Stosowane przewody

Wymagane odst�py A pomi�dzy przewodami Bez separatora lub

z separatorem niemetalowym

Separator aluminiowy

Separator stalowy

Nieekranowany kabel elektroenergetyczny

i nieekranowany kabel informatyczny 200 mm 100 mm 50 mm

Nieekranowany kabel elektroenergetyczny i ekranowany kabel informatyczny 50 mm 20 mm 5 mm

Ekranowany kabel elektroenergetyczny i nieekranowany kabel informatyczny 30 mm 10 mm 2 mm

Ekranowany kabel elektroenergetyczny i ekranowany kabel informatyczny 0 mm 0 mm 0 mm

�

�

� �

����������

���������� ��

��������

odleg�o�� A odleg�o�� A

Kabel elektroenergetyczny Kabel informatyczny bariera wymagane odleg�o�ci A w przypadkach zastosowania separatorów

Rys. 4. Wymagana odleg�o�� w przypadku zastosowania separatorów - tab. 3

W USA obowi�zuj� standardy: IEEE-518 „Instalacja urz�dze� elektrycznych przy

uwzgl�dnieniu minimalizacji zak�óce� elektrycznych“ oraz NFPA – 70. W dokumencie IEEE-518 okre�lono cztery g�ówne klasy okablowania oraz okre�lono poziomy czu�o�ci na wyst�puj�ce zak�ócenia.

3. WYZNACZENIE WARTO�CI DOPUSZCZALNYCH ZAK�ÓCE� W SRODOWISKU TRANSPORTOWEGO

SYSTEMU ELEKTRONICZNEGO

� W celu poznania poziomu wyst�puj�cych zak�óce� w otoczeniu transportowego systemu elektronicznego, wykonano pomiary pola magnetycznego i elektrycznego emitowanego przez kable energetyczne dostarczaj�ce energi� elektryczn� na dworcu kolejowym. W zale�no�ci od rodzaju kabla oraz mocy pobieranej przez urz�dzenie

Poziomy bezpiecze�stwa pracy transportowych systemów elektronicznych w aspekcie … 363

zasilane (tab. 1 – 3) powinny by� spe�nione wymagania okre�laj�ce minimaln� odleg�o�� gwarantuj�c� niezak�ócon� prac� systemu. Warunki i sposób wykonania pomiarów zosta�y przedstawione na rys. 5. Uzyskane warto�ci nat��enia E pola elektrycznego oraz indukcji B pola magnetycznego dla zakresów cz�stotliwo�ci ELF (5-200) Hz oraz VLF(2-100) kHz zosta�y przedstawione w tab. 4 - 6. Pomiary zosta�y wykonane przy zawarto�ci wspó�czynnika harmonicznych h= 2,7 [%] w sieci zasilaj�cej. �

�

Rys. 5. Schemat stanowiska do pomiarów pola elektrycznego i magnetycznego w celu okre�lenia dopuszczalnego poziomu zak�óce�

� W wyniki pomiarów dopuszczalnych poziomów zak�óce� w otoczeniu transportowego systemu elektronicznego przedstawiono w tabelach 5 i 6. Pomiary pola elektromagnetycznego dla zakresu ma�ych cz�stotliwo�ci wykonano mierz�c poszczególne sk�adowe pola tj. odpowiednio: nat��enie E pola elektrycznego oraz indukcj� B pola magnetycznego dla dwóch zakresów cz�stotliwo�ci - ELF i VLF. Przyk�adowe wyniki pomiarów dopuszczalnych poziomów zak�óce� elektromagnetycznych zosta�y przedstawione w tab. 4 (parametry pola elektromagnetycznego dla zakresu cz�stotliwo�ci ELF i VLF w funkcji odleg�o�ci od uk�adów zak�ócaj�cych okre�lonych w tab. 3) oraz w tab. 5 (parametry pola elektromagnetycznego dla zakresu cz�stotliwo�ci ELF i VLF w funkcji mocy pobieranej przez odbiornik). �ród�a zaburze� elektromagnetycznych, które znajduj� si� na dworcu kolejowym mo�na scharakteryzowa� nast�puj�cymi parametrami: amplitud� (poziom zak�óce� zale�ny od mocy ród�a zak�óce�), zakresem cz�stotliwo�ci, czasem oddzia�ywania zak�óce� na system, sposobem sprz��enia ród�a zak�óce� z systemem nadzoru, kszta�tem sygna�ów zak�ócaj�cych (impulsowe – okresowe, nieokresowe, sta�e, zmienne – okresowe, nieokresowe itd.). Na rysunkach 5 i 6 przedstawiono wyniki pomiarów pola elektromagnetycznego dla ró�nych minimalnych odleg�o�ci od ród�a zak�óce�, które nie powoduj� wyst�pienia niepo��danych zjawisk np. w magistralach transmisyjnych systemów (odleg�o�ci okre�lono w tab. 1-3).

364 Jacek Pa�, Tadeusz D�browski

Tab. 4 Parametry pola elektromagnetycznego dla zakresu cz�stotliwo ci ELF i VLF w funkcji

odleg�o ci od uk�adów zak�ócajcych okre lonych w tabeli 3

Parametr pola elektromagnetycznego okre lany podczas pomiarów

Odleg�o od uk�adów (urzdze�) zak�ócajcych

O�wietlenie wysoko-napi�ciowe (�wietlówki)

Rozdzielnie elektryczne

Transformatory i silniki

Zak

res c

z�st

otliw

o ci

EL

F

Indukacja B [4T] pola magnetycznego 0,62 0,61 0,35

Nat��enie E [V/m] pola elektrycznego 20,8 15,3 45,3

VL

F

Indukacja B [nT] pola magnetycznego 1,9 4,1 0,5

Nat��enie E [V/m] pola elektrycznego 2,3 2,2 2,8

Tab. 5

Parametry pola elektromagnetycznego dla zakresu cz�stotliwo ci ELF i VLF w funkcji mocy pobieranej przez odbiornik

Parametr pola elektromagnetycznego okre�lany podczas pomiarów

Moc pobierana przez odbiornik P < 2kVA 5kVA � P � 2kVA P � 5 kVA

Zak

res c

z�st

otliw

o ci

EL

F

Indukcja B [4T] pola magnetycznego

* 0,23 0,24 0,29 ** 0,14 0,16 0,21

Nat��enie E [V/m] pola elektrycznego

* 270 285 350 ** 31,5 33,3 43,1

VL

F

Indukcja B [nT] pola magnetycznego

* 15,6 23,1 24,5 ** 14,1 21,4 19,4

Nat��enie E [V/m] pola elektrycznego

* 2,3 2,4 2,6 ** 1,7 1,8 2,1

* - warto�� pola elektromagnetycznego dla kabli elektroenergetycznych bez ekranów; ** - warto�� pola elektromagnetycznego dla kabli elektroenergetycznych prowadzonych w ekranach � Wykonywanie pomiarów pola elektromagnetycznego w strefie bliskiej (wymiary strefy zale�� od cz�stotliwo�ci sygna�ów zak�ócaj�cych) dla zakresu ma�ych cz�stotliwo�ci zwi�zane jest z pomiarami poszczególnych sk�adowych tego pola tj.: nat��enia E pola elektrycznego oraz indukcji B pola magnetycznego [5]. Oznaczenia wyst�puj�ce na w/w rysunkach zosta�y obja�nione w tab. 6. Na rys. 6a przedstawiono dopuszczalne warto�ci indukcji B pola magnetycznego dla zakresu cz�stotliwo�ci ELF uzyskane podczas pomiarów w warunkach podanych w tabeli 1. Uzyskane dopuszczalne warto�ci indukcji B pola magnetycznego oznaczono odpowiednio: C2B1; C2-5B1; C5B1. Na podstawie tych warto�ci obliczono warto�� �redni�, któr� oznaczono jako CB1 �rednie. Rys. 6b przedstawia dopuszczalne warto�ci indukcji B pola magnetycznego dla warunków przedstawionych w tabeli 3, a rysunek 6c dla wybranych urz�dze� elektrycznych i elektronicznych, które emituj� niezamierzone pola elektromagnetyczne. Pomiary poszczególnych sk�adowych pola elektromagnetycznego wykonano zgodnie z obowi�zuj�cymi normami.

Poziomy bezpiecze�stwa pracy transportowych systemów elektronicznych w aspekcie … 365

��

Rys. 6. Dopuszczalne poziomy zak�óce� w zakresie cz�stotliwo�ci ELF i VLF (indukcja B pola magnetycznego)

4. WNIOSKI

W przypadku oddzia�ywania zak�óce� na transportowe systemy elektroniczne mo�na wyró�ni� cztery stany pracy tego systemu: � system nie reaguje na zak�ócenie zewn�trzne i wewn�trzne – poziom zak�óce�

pomijalnie ma�y; � urz�dzenia wchodz�ce w sk�ad systemu samoczynnie likwiduj� zak�ócenia poprzez

zastosowane elementy ochronne np. filtry; � zak�ócenie powoduje przej�cie systemu ze stanu zdatno�ci funkcjonalnej do stanu

niezdatno�ci – przywrócenie stanu zdatno�ci wymaga interwencji obs�ugi; � zak�ócenie wyst�puj�ce w systemie powoduje uszkodzenie techniczne systemu –

ca�kowite lub cz��ciowe, system staje si� trwale niezdatny (np. wskutek dzia�ania wy�adowania atmosferycznego) [3, 6].

Z przeprowadzonych bada� pola elektromagnetycznego w zakresie ma�ych cz�stotliwo�ci wynikaj� ró�ne dopuszczalne poziomy zak�óce�, które w przypadku oddzia�ywania na system mog� prowadzi� do zak�ócenia jego pracy. Dopuszczalny poziom zak�óce� (rys. 6, 7) zale�y od zakresu cz�stotliwo�ci oraz sk�adowej pola elektromagnetycznego i tak np.: - dla zakresu cz�stotliwo�ci ELF i VLF dopuszczalny poziom zak�óce� wynosi: - EB1 = 3,63�10-3 - indukcja B pola magnetycznego – zakres ELF; - EE1 = 0,55�10-3 - nat��enie E pola elektrycznego – zakres ELF; - EB2 = 342,2�10-6 - indukcja B pola magnetycznego – zakres VLF ; - EE2 = 93,4�10-6 - nat��enie E pola elektrycznego – zakres VLF.

366 Jacek Pa�, Tadeusz D�browski

Na dopuszczalne poziomy zak�óce� maj� istotny wp�yw tak�e nast�puj�ce fakty: � ekranowanie (obudowy elementów, urz�dze� systemu); � zakres cz�stotliwo�ci zak�óce� oraz propagacja fali elektromagnetycznej w o�rodku.

��

Rys. 7. Dopuszczalne poziomy zak�óce� w zakresie cz�stotliwo�ci ELF i VLF (nat��enia E pola elektrycznego)

Tab. 6

Wykaz oznacze� wyst�pujcych na rysunkach 6 i 7 Nr rys. Nazwa rysunku, oznaczenia wyst�puj�ce na rysunku

a)

Zapas C bezpiecze�stwa oddzia�ywania: indukcji B pola magnetycznego - CB1 (rys. 6a), nat��enia E pola elektrycznego - CE1 (rys. 7a) na system dla zakresu cz�stotliwo�ci ELF w funkcji mocy pobieranej przez odbiornik dla kabli elektroenergetycznych bez ekranów Zapas C bezpiecze�stwa Zapas C bezpiecze�stwa dla mocy odbiornika C2B1, C2E1, P < 2kVA C2-5B1, C2-5E1 5kVA � P � 2kVA C5B1, C5E1 P � 5 kVA C B1 �rednie, C E1 �rednie Warto�� �rednia CB1,E1 �rednie =(C2B1,E1+C2-5B1,E1+C5B1,E1)/3

b)

Zapas C bezpiecze�stwa oddzia�ywania: indukcji B pola magnetycznego C’B1 (rys. 6b), nat��enia E

pola elektrycznego C’E1 (rys. 7b) na system dla zakresu cz�stotliwo�ci ELF w funkcji mocy pobieranej

przez odbiornik dla kabli elektroenergetycznych z ekranami. Zapas C bezpiecze�stwa Zapas C bezpiecze�stwa dla mocy odbiornika C’

2B1, C’2E1 P < 2kVA

C’2-5B1, C’

2-5E1 5kVA � P � 2kVA C’

5B1, C’5E1 P � 5 kVA

C’B1, E1 �rednie Warto�� �rednia C’

B1, E1 �rednie =(C’2B1,E1+C’

2-5B1,E1+C’5B1,E1)/3

�

Poziomy bezpiecze�stwa pracy transportowych systemów elektronicznych w aspekcie … 367

c.d.�Tab. 6�

c)

Zapas C bezpiecze�stwa oddzia�ywania: indukcji B pola magnetycznego CB1u (rys. 6c), nat��enia E pola elektrycznego CE1u (rys. 7c) na system dla zakresu cz�stotliwo�ci ELF w funkcji urz�dze� elektrycznych róde� zak�óce� dla transportowego systemu nadzoru Zapas C bezpiecze�stwa Zapas C bezpiecze�stwa dla róde� zak�óce� Ctrafo B1, Ctrafo E1 �ród�o zak�óce� – stacja transformatorowa Crozdz B1, Crozdz E1 �ród�o zak�óce� – rozdzielnia elektryczna C�wietl B1, C�wietl E1 �ród�o zak�óce� – o�wietlenie wysokonapi�ciowe C urz�dze� B1, E1 �rednie Warto�� �redniaCurz�dze�B1,E1 �rednie=(CtrafoB1,E1+CrozdzB1,E1+C�wietl B1,E1)/3

d)

Zapas C bezpiecze�stwa oddzia�ywania: indukcji B pola magnetycznego - CB2 (rys. 6d), nat��enia E pola elektrycznego - CE2 (rys. 7d) na system dla zakresu cz�stotliwo�ci VLF w funkcji mocy pobieranej przez odbiornik dla kabli elektroenergetycznych bez ekranów Zapas C bezpiecze�stwa Zapas C bezpiecze�stwa dla mocy odbiornika C2B2, C2E2, P < 2kVA C2-5B2, C2-5E2 5kVA � P � 2kVA C5B2, C5E2 P � 5 kVA C B2 �rednie, C E2 �rednie Warto�� �rednia CB2,E2 �rednie =(C2B2,E2+C2-5B2,E2+C5B2,E2)/3

e)

Zapas C bezpiecze�stwa oddzia�ywania: indukcji B pola magnetycznego C’B2 (rys. 6e), nat��enia E

pola elektrycznego C’E2 (rys. 7e) na system dla zakresu cz�stotliwo�ci VLF w funkcji mocy pobieranej

przez odbiornik dla kabli elektroenergetycznych z ekranami Zapas C bezpiecze�stwa Zapas C bezpiecze�stwa dla mocy odbiornika C’

2B2, C’2E2 P < 2kVA

C’2-5B2, C’

2-5E2 5kVA � P � 2kVA C’

5B2, C’5E2 P � 5 kVA

C’B2, E2 �rednie Warto�� �rednia C’

B2, E2 �rednie =(C’2B2,E2+C’

2-5B2,E2+C’5B2,E2)/3

f)

Zapas C bezpiecze�stwa oddzia�ywania: indukcji B pola magnetycznego CB2u (rys. 6f), nat��enia E pola elektrycznego CE2u (rys. 7f) na system dla zakresu cz�stotliwo�ci VLF w funkcji urz�dze� elektrycznych róde� zak�óce� dla transportowego systemu nadzoru Zapas C bezpiecze�stwa Zapas C bezpiecze�stwa dla róde� zak�óce� Ctrafo B2, Ctrafo E2 �ród�o zak�óce� – stacja transformatorowa Crozdz B2, Crozdz E2 �ród�o zak�óce� – rozdzielnia elektryczna C�wietl B2, C�wietl E2 �ród�o zak�óce� – o�wietlenie wysokonapi�ciowe C urz�dze� B2, E2 �rednie Warto�� �redniaCurz�dze�B2,E2 �rednie=(CtrafoB2,E2+CrozdzB2,E2+C�wietl B2,E2)/3

Bibliografia

1. Koszmider A. Praktyczny poradnik – Certyfikat CE w zakresie kompatybilno�ci elektromagnetycznej. Wyd. Alfa-Weka 1997

2. Charoy A.: Zak�ócenia w urz�dzeniach elektronicznych WNT 1996 3. Dyduch J., Pa� J.: Zak�ócenia elektromagnetyczne oddzia�ywuj�ce na transportowy system

bezpiecze�stwa. Pomiary Automatyka Robotyka 5/2009 4. D�browski T.: Diagnozowanie systemów antropotechnicznych w uj�ciu potencja�owo-efektowym.

Monogr. habilit. Wojskowa Akademia Techniczna, 2001 5. Korniewicz H., Karpowicz J.: Pomiar pól elektromagnetycznych cz�stotliwo�ci przemys�owej. Projekt

polskiej normy opracowany na podstawie normy IEC 833 6. Markiewicz H., Klajn A.: �ród�a zak�óce� elektromagnetycznych i ich ograniczenie w instalacjach

elektrycznych. PCPM Wroc�aw 2001 7. Pa� J.: Przegl�d unormowa� prawnych dotycz�cych ochrony przed promieniowaniem

elektromagnetycznym z zakresu ma�ych cz�stotliwo�ci. XXII Mi�dzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Ekomilitaris Zakopane 2008

368 Jacek Pa�, Tadeusz D�browski

8. Williams T., Amstrong K.: Installations cabling and earhing technique for EMC 2002 9. Wawrzy�ski W.: Bezpiecze�stwo systemów sterownia w transporcie. Biblioteka Problemów

Eksploatacji Warszawa 2004 10. IEEE Std 518-1982, IEEE Guide for the installation of electrical equipment to minimize electrical noise

inputs to controllers from external source 11. IEEE Std 518-1982, IEEE Guide for the installation of electrical equipment to minimize electrical noise

inputs to controllers from external source 12. PE-EN 50174-2:2002 Technika informacyjna. Instalacja okablowania. Cz��� 2. Planowanie i wykonanie

instancji wewn�trz budynku.

TRANSPORT SAFETY LEVELS OF ELECTRONIC SYSTEMS IN THE CONTEXT OF ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE

Summary: With the development of electronics, including electronic transport systems which contain, inter alia, microprocessor motion detectors, control panels, power modules, expansion modules, there is a significant miniaturization of these devices. Electronic system modules require less and less energy to their actions. Operating currents and voltages of devices which create system, have less and less value. Reducing the level of useful signals in electronic systems such as transport system may result in fact that less disturbing energy is needed to disturb their work or even to damage [1,2]. The paper presents the concept of determining the value of transport safety levels electronic systems for a particular type of electromagnetic interference. The purpose of electronic transport system is to detect threats of electronic and functional usability which occur in transport process. [9]. These threats stem from the fact of different climatic conditions and heterogeneous electromagnetic environment in which these systems work. Keywords: exploitation, electromagnetic interference, level of security