Odrušenie motorových vozidiel

5.1 Základné pojmy a veličiny elektromagnetickej kompaktibility

• Zákonné požiadavky na odrušenie vozidiel uvádza vyhláška ministerstva dopravy, pôšt a telekomunikácii Slovenskej republiky č.116/1997 o podmienkach premávky vozidiel na pozemných komunikáciách. V § 52 tejto vyhlášky je o odrušení vozidla uvedené:

• motorové vozidlo musí byť konštrukčne vyhotovené, vyrobené a vybavené tak, aby rušivé vyžarovanie elektromagnetickej energie (ďalej len „rušenie“), vznikajúce pri prevádzke vozidla, neprevýšilo medzné hodnoty rušenia. Z hľadiska odrušenia vozidlo musí spĺňať podmienky ustanovené osobitnými predpismi.

• Motorové vozidlo musí byť konštrukčne vyhotovené, vyrobené a vybavené tak, aby rušivé vyžarovanie elektromagnetickej energie neovplyvňovalo činnosť iných vozidiel, ich výstroj a výbavu alebo iné elektronické zariadenia v ich dosahu.

Špecifické zdroje rušivých polí v motorových vozidlách

• Elektrické zariadenia CMV sú zdrojom prechodných dejov s vysokou rýchlosťou zmeny hodnoty prúdu pri spínaní jednotlivých prístrojov a tieto deje sú zdrojom nepravidelných rádiových vĺn.

• Najväčším zdrojom je elektrický obvod zapaľovania a indukčná záťaž - elektromotory, elektromagnety ako aj samotné vedenie, ktoré má tiež indukčný charakter. To isté platí aj o elektrostatických výbojoch.

• Keďže každé elektrické a elektronické zariadenie vyžaruje tieto vlny a zároveň je nimi ovplyvňované musíme tieto vzájomné vplyvy minimalizovať . Časť elektrotechniky zaoberajúce sa touto problematikou sa nazýva Elektromagnetická kompatibilita

• Súčasne musia byť všetky elektrické a elektronické zariadenia vozidla schopné bezpečne fungovať v elektromagnetickom prostredí, v ktorom sa vozidlo nachádza.

• Do konštrukcie a vyhotovenia mechanizmov vozidla v prevádzke sa nesmú robiť zásahy a pri výmene sa originálne dielce nesmú nahrádzať dielcami, ktoré by zvyšovali rušenie nad ustanovenú hranicu.

Základné pojmyDefinície Smernice komisie 95/54/ES z 31. októbra 1995: • 5.1.1. „Elektromagnetická kompatibilita“ znamená schopnosť

vozidla, komponentov alebo technických jednotiek uspokojujúco fungovať vo svojom elektromagnetickom prostredí bez toho, aby spôsobovalo neprípustné elektromagnetické rušenie pre čokoľvek v tomto prostredí.

• 5.1.2. „Elektromagnetické rušenie“ znamená akýkoľvek elektromagnetický jav, ktorý môže zhoršiť výkon vozidla, komponentov alebo technických jednotiek. Elektromagnetickým rušením môže byť elektromagnetický šum, nežiadúci signál alebo zmena v samotnom prenosovom médiu.

Základné pojmy

• 5.1.3 „Elektromagnetická odolnosť“ znamená

schopnosť vozidla, komponentov alebo technických jednotiek), fungovať za prítomnosti elektromagnetického rušenia bez zhoršenia kvality.

• 5.1.4. „Elektromagnetické prostredie“ znamená súhrn elektromagnetických javov existujúcich v danom mieste.

Špecifické zdroje rušivých elektromagnetických polí v automobile

K hlavným zdrojom rušenia v automobile patria:• iskra zapaľovacej sviečky• komutátory jednosmerných strojov- dynám a

elektromotorčekov• spínače spotrebičov• cyklovač stieračov• elektromagnetické ventily• nedokonalé spoje vodičov veľkých prúdov• spoje karosérií• elektrické náboje na pneumatikách

Iskra zapaľovacej sviečky

• Iskra zapaľovacej sviečky vzniká v obvode zapaľovania a to tak, že na primár zapaľovacej cievky sa privádza elektrický prúd prerušovaný spínacím prvkom - tyristorom, tranzistorom alebo kontaktom prerušovača. Na základe zmeny magnetického poľa pri zmene prúdu sa indukuje v sekundárnom vinutí vysoké napätie a pri iskre v sviečke sa prerušuje prúd. Tento spôsobuje zmenu elektromagnetického poľa ktoré sa šíri do priestoru a spôsobuje rušenie okolitých zariadení.

Komutátory elektromotorčekov a dynám

• Komutátory sprostredkujú prechod prúdu z kotvy elektromotorčeka na stator cez kefky. Pri tomto prepínaní cievok dochádza k iskreniu a tým k prerušovaniu prúdu. Práve toto prerušovanie prúdu vyvoláva vznik elektromagnetického poľa s vysokými frekvenciami a toto sa šíri do priestoru.

Spínače spotrebičov

• Spínače spotrebičov slúžia na spoľahlivé spojenie alebo prerušenie elektrického obvodu.

• Z hľadiska ovládania spotrebičov sú kontakty najdôležitejšou časťou obvodu. Kontakty sú vhodne tvarované vodiče na ktorých vzniká elektrický dotyk. Pri dotyku preteká kontaktmi elektrický prúd, ktorý na kontaktoch vytvorí veľmi malý úbytok napätia Uk=0.

• Pri rozpojení kontaktu sa jednotlivé parametre zmenia. Prúd klesne na hodnotu I=0, pritom napätie na kontaktoch stúpne z nuly na menovité napätie Us pokiaľ vypínaná záťaž je odporová.

Cyklovač stieračov a elektromagnetické ventily

• Tieto elektrické spotrebiče sú indukčného charakteru podobne ako prerušovač, a preto pri rozpojení vzniká na kontaktoch indukované napätie prekračujúce viacnásobne napätie zdroja Us.

Nedokonalé spoje vodičov veľkých prúdov a spoje karosérií

• Spätný vodič prúdu zo spotrebičov vo vozidlách tvorí najčastejšie kovová karoséria. Jednotlivé časti karosérie sú veľmi často spájané mechanickými skrutkovými spojmi. Pri týchto spojoch dochádza vplyvom agresívneho prostredia ku korózii -vzniku kysličníku kovov. Tieto majú zhoršenú vodivosť, a tak na nich vzniká premenlivý odpor. Dôsledkom je premenlivý prúd a následne sa v okolí vodičov objaví rušivé magnetické pole.

Elektrické náboje na pneumatikách

• Pri odvaľovaní kolies po ceste dochádza k nabíjaniu pneumatík nábojmi ktoré pneumatika „zbiera“. Pri nahromadení veľkého množstva nábojov vzniká napätie až niekoľko tisíc voltov ktoré spôsobuje výboje na karosériu a cestu. Pri výboji vzniká iskra spôsobujúca rušenie. V súčasnosti sa tento nedostatok odstraňuje pridávaní vodivých prísad pri výrobe pneumatík.

Základné prostriedky odrušenia.

• Odrušenie je zníženie nežiaducich elektromagnetických vlnení, ktoré spôsobujú elektrické zariadenia pri prudkej zmene prúdu v okolí vodičov a tiež v nich.

• Pre obmedzenie rušenia sa používajú tieto prostriedky:• rezistory• kondenzátory• tlmivky• filtre• polovodičové obmedzovače napätia• tienenia

• Odrušovacie prostriedky musia byť schválené v poverenej organizácii čo musí byť na nich vyznačené . Označenie je v štvorci písmeno E a za ním číslo ktoré značí krajinu v ktorej bolo udelené typové schválenie (Slovensko má pridelené číslo E27). Pre káble platí povinnosť označenia každých maximálne každých 12 cm.

Rezistory• Môžu sa použiť iba v

obvodoch vysokého napätia ( ich hodnoty sú rádovo kΩ).

• Pretože každý odrušovací prostriedok má byť čo najbližšie k miestu rušenia, umiestňujú sa priamo do sviečok alebo do koncoviek vysokonapäťových káblov.

Rezistory

Odrušovacie kondenzátory

• Pre skratovanie vírivých prúdov sa používajú

kondenzátory s rôznym dielektrikom -keramické, metalizovaným papierom, polypropylénové a ďalšími dielektrikami. Kondenzátory sa umiestňujú najbližšie k zdroju rušivého napätia. Pre jednosmerný prúd kondenzátor predstavuje vysoký odpor, ale pre rušivé vysoké frekvencie predstavuje malý odpor, čím zabráni ďalšiemu šíreniu tým, že rušivý prúd zvedie na kostru.

Odrušovacia indukčnosť

• je tvorená feritovým jadrom, cez ktoré

prechádza vodič, niekedy aj viacnásobne-s 2 a viac závitmi. Pre jednosmerný prúd predstavuje odrušovacia indukčnosť malý ohmický odpor, a preto ním jednosmerný prúd preteká bez väčších strát. Pre vysoké rušivé frekvencie predstavuje indukčnosť veľký odpor . Preto sa veľkosť rušivých prúdov na indukčnosti zníži.

Napäťovo závislé polovodičové prvky -varistory

• Tieto prvky majú premenlivý odpor v závislosti na napätí. Pri prekročení menovitého napätia sa zmení odpor varistora na hodnotu 2 Ohmov a tým zabráni prieniku rušivých prúdov po vodiči do zdroja.

Odrušovanie tienením

• Odrušovanie tienením sa používa na odstránenie šírenia rušivého poľa vodiča, ktorým preteká rušivý prúd do okolia v podobe magnetických vĺn. Rušivé prúdy a napätie sa po takomto káble prenášajú.

• Pozostáva z vodiča ,okolo ktorého je dielektrikum , ktoré zaisťuje odizolovanie vodiča od tienenia Vodič môže byť plný alebo vyhotovený v podobe spletaného lanka. Tienenie môže byť vyhotovené ako opletenie tenkým vodičom alebo fóliou. Princípom odrušenia je, že magnetické pole z rušivého prúdu sa zachytáva v tienení .

Tienený kábel

• sa používa najčastejšie na rozvod zapaľovacích impulzom k sviečkam. Zapaľovacie impulzy ktoré sú zdrojom iskry na elektródach zapaľovacej sviečky sú zároveň aj zdrojom rušenia .Pokiaľ je potrebné odrušiť vozidlo na vyšší ako základný stupeň ich použitie najčastejšie. Na ukončenie týchto káblov sa používajú koncovky, ktoré sú tiež odrušené.

• • Pre spájanie káblov sa používajú vložky a spojky, ktoré

môžu byť aj tienené. Pri zapaľovaní sa rušenie znižuje aj zmenou dĺžky kábla, pri elektronickom zapaľovaní ktoré sa montuje priamo na zapaľovacie sviečky tento problém nie je potrebné riešiť preto, lebo vývody zapaľovania sú napojené priamo na elektródu sviečky. Tienenie je možné dosiahnúť aj vedením vodiča v dutinách karosérie, ktorá tak isto pôsobí proti šíreniu rušivých vĺn.

Predpisy a normy pre odrušenie• Medze rušivých svorkových napätí a elektromagnetických

polí určuje STN 34 2875 ktorá v súlade s predpisom č.10 EHK určuje 2 stupne odrušenia:

• • I. stupeň- je základný stupeň- povinný pre všetky motorové vozidlá a je

stanovený medzinárodnými dohodami v predpise č. 10 Európskej hospodárskej komisie (EHK)

• • II. stupeň – je zvláštny stupeň- nepovinný, ale pri dôležitých vozidlách

pre náročné použitie môže byť požadovaný odberateľom-uživateľom vozidla. Týka sa napríklad citlivých rádiostaníc umiestnených vo vozidle. Tento sa môže ďalej rozdeľovať na stupne IIa, IIb, IIc.

•

Základné odrušenie I. stupeň• Základné odrušenie pokrýva rozsah od 0.15 až 1 000 MHz.

Povinnosťou výrobcu vozidiel je zaistiť že každé vozidlo vyhovie týmto požiadavkám ako celok. Cieľom je ochrana telekomunikačných vysokofrekvenčných prijímacích zariadení umiestnené mimo vozidla. Meria sa úroveň poľa vo vzdialenosti 10 metrov od vozidla pri horizontálnej a vertikálnej polohe meracej antény, pričom namerané hodnoty nesmú prekročiť stanovené hodnoty pri jednotlivých kmitočtoch. Podľa doterajších skúseností sa meria iba v rozsahu kmitočtu nad 30MHz do 1000MHz, lebo ak je vyhovujúci výsledok bude vyhovujúci aj v kmitočtoch nižších ako 30MHz.

•

Zvláštne odrušenie II. stupeň

• Tento stupeň odrušenia nie je povinný. Pre uľahčenie komunikácie medzi výrobcom alebo montážou špeciálnych nástavieb bol zavedený druhý stupeň s tromi variantmi a, b, c.

Stupeň IIa

• Stupeň IIa je určený pre vozidlá v ktorých sa používa rozhlasový prijímač alebo iné komunikačné zariadenie pracujúce na rozsahu kmitočtov 0,15 až 30MHz, to je pásmo dlhých, stredných až krátkych vĺn . Okrem obmedzenia vyžarovania podľa stupňa I sa pri stupni IIa požaduje obmedzenie rušivých napätí prenikajúcich do prijímača alebo zariadenia cez obvody napájania. Tieto rušivé napätia sa merajú predpísaným spôsobom na svorkách zariadenia a príslušenstva vozidlá (napr. autorádia) a v rozsahu kmitočtu ,015 až 30MHz a nesmú byť vyššie ako určená medza a meria sa na umelej sieti.

Stupeň IIb

• Stupeň IIb je požadovaný pre vozidlá s prijímačom kmitočtov 0,15 až 150 MHz kde patrí aj rozsah VKV II ( 88- 108 MHz). Pre IIb ešte platí že okrem požiadaviek IIa je, že v rozsahu 30 až 150MHz nesmie špičková hodnota rušivého napätia indukovaná do antény prijímača v pracovnej polohe prekročiť 20μV (2μVkvazišpičkovej hodnoty)

Stupeň IIc

• Stupeň IIc je používaný pre vozidlá so zvláštnymi nárokmi na odrušenie. Na rozdiel od stupňov IIa a IIb je sprísnená hodnota na medzné hodnoty rušivého vyžarovania na svorkách prístrojov