کتاب سازگاری الکترومغناطیسی (EMC)

مقدمه مترجمان

واژه سازگاری الکترومغناطیسی یکی از شاخه های مهم در علم مهندسی برق می باشد که در خصوص طراحی بهینه تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی و عملکرد صحیح این تجهیزات در محیط های مملو از میدان های الکترومغناطیسی و اختلالات بحث میکند. حداقل نمودن اثرات و تداخلات یک تجهیز بر عملکرد سایر تجهیزات و سیستم های الکتریکی، الکترونیکی، مخابراتی، پزشکی و... و نیز حداقل سازی اثرپذیری یک سیستم یا تجهیز از محیط اطراف بدلیل وجود تداخلات ناخواسته و در نهایت افزایش عملکرد بهینه سیستم ها و اجرای صحیح فرایندها و جلوگیری از حوادث ناخواسته ناشی از وجود تداخلات بر تجهیزات و تاسیسات، هدف اصلی از بهبود سازگاری مغناطیسی در صنعت می باشد.
اهمیت فراوان EMC در تجهیزات بسیار حساس پزشکی، مخابراتی، امنیتی، صنعتی، نظامی و ... و خسارت های ناشی از عدم توجه به این پدیده سبب افزایش توجه مهندسان و متخصصان زیادی بر این حوزه از دانش شده است. امروزه قوانین و استانداردهای EMC حتی در ساخت لوازم و اسباب بازیهای کودکان مد نظر قرار میگیرند.
حوزه EMC بسیار گسترده می باشد بطوریکه به تعبیری میتوان گفت تمام تجهیزاتی که بوسیله منابع الکتریکی تغذیه میشوند را تحت پوشش قرار میدهد. همه سیستم های مهندسی، مانند قسمت های: منابع تغذیه،کابل ها، بدنه ها، المان های اکتیو و پسیو، واحدهای پردازش اطلاعات و ... در این حوزه درگیر هستند.
کتاب حاضر به عنوان یک راهنمای عملی و بسیار ساده پدیده EMC را به مخاطبان خود معرفی میکند و بدور از پیچیدگیهای روابط ریاضی و قوانین الکترومغناطیس به سادگی راه حل ها و اقدامات ضروری را در اختیار خواننده گان به جهت جلوگیری از اثرات تداخلات الکترومغناطیس در تجهیزات و تاسیسات محیط ارائه میکند. این کتاب با توجه به دارا بودن مطالب و توصیه های بسیار مهم و کاربردی میتواند به عنوان یک مرجع عملی در کلیه صنایع برق، کنترل، مخابرات، مهندسی پزشکی، الکترونیک و ... در خدمت مهندسان، متخصصان و علاقمندان این حوزه باشد.
در اینجا برخود لازم میدانیم تا از استاد گرانقدر جناب دکتر شاهرخ شجاعیان بخاطر کلیه زحمات، راهنمائیها، نگارش مقدمه زیبایشان و بازنگری متون کتاب کمال تشکر را داشته باشیم. همچنین از آقای مهندس حامد ظفری بخاطر ویرایش کتاب و بررسی بخش های مخابرات آن تشکر مینمائیم .
کتاب حاضر برگردانی از یکی از اسناد شرکت اشنایدر با عنوان Electromagnetic compatibility- Practical Installation guidelines  می باشد که در ترجمه آن تمام تلاش برای حفظ امانت داری متون سند مذکور شده است اما در پاره ای از موارد به جهت روان تر شدن و تسهیل در درک مطالب ارائه شده تغییرات و اصلاحاتی درآن اعمال گردیده است. در خاتمه ضمن سپاسگزاری از خوانندگان محترم، مزید امتنان خواهد بود که پیشنهادات، انتقادات و راهنمائیهای خود را از ما دریغ ننمایند.
عزت اله پرتوی شال
partoshal@yahoo.com
نگار میزبانی
n.mizbani@gmail.com

در علوم مهندسی، هر چند سال یکبار، به تناسب نیاز روز و جهت گیری تکنولوژی (که خود منبعث از سلایق جوامع انسانی است) جوانه ای متولد میشود. این جوانه نورسته گاهی آنقدر سریع رشد میکند و خود به نهالی و درختی تبدیل میشود، که مهندسین با سابقه و تحصیلات قدری کهن تر، از دنبال کردن آن باز میمانند. اغلب چنین است که تا نظام آموزشی به خود بجنبد و این شاخه های تازه را در برنامه درسی رشته های مرتبط بگنجاند، سال ها طول میکشد. در این زمان و تا رسیدن به شرایطی که بقدر کافی بستر آموزشی برای شاخه های مذکور پایه ریزی شود، نیاز بازار خدمات مهندسی در بالاترین حد و عرضه در این بازار در حداقل خود است. معمولاً در چنین شرایطی عده قلیلی از مهندسین به مدد همت شخصی و با پشتکار و پیگیری علیحده، سعی میکنند تخصص و دانش لازم را به دست آورده و هم نیاز بازار را پاسخ دهند و هم مزد تلاش و پرچمداری خود را بگیرند. برای این افراد، یافتن مراجع خوب و معتبر میتواند هدیه ای آسمانی باشد که راه را برایشان کوتاه تر و سختی مسیر را کمتر میکند.
مبحث اختلالات الکترومغناطیسی و سازگاری الکترومغناطیسی از جمله همان شاخصه های نسبتاً نو در مهندسی برق است که تا حدی هم ماهیتی بین رشته ای دارد. شاید به همین دلیل است که عملاً در برنامه رسمی دروس مقاطع کارشناسی یا تحصیلات تکمیلی دانشگاه ها هنوز جایگاه محکمی نیافته است. بطور همزمان و با رشد تجهیزات حساس صنعتی، پزشکی و نظامی و ... نیاز به افرادی با تخصص در این زمینه بطور روزافزونی رو به تزاید است. کتاب حاضر که توسط یکی از معتبرترین و خوشنام ترین کمپانیهای فعال در زمینه مهندسی برق تهیه شده، میتواند مرجع بسیار خوبی برای مطالعه مهندسین و دانشجویان علاقمند به این مبحث باشد.
شاهرخ شجاعیان
پاییز 99

عزت اله پرتوی شال

ایشان دارای تحصیلات تکمیلی در رشته مهندسی برق و نیز تعلیم دیده دوره های تخصصیسیستم های ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه، در کشور آلمان می باشد. عمده فعالیت حرفه ای ایشان مشاوره، طراحی و تدریس سیستم های ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه بوده و مطالعه و تحقیق حالت های گذرا در سیستم های زمین و سازگاری میدان های مغناطیسی از حوزه های مورد علاقه ایشان می باشد. نامبرده یکی از اعضای فعال در کارگروه های تدوین دستورالعمل های ارتینگ، همبندی الکتریکی، حفاظت در برابر صاعقه و تجهیزات حفاظت در برابر اضافه ولتاژهای گذرا(SPD) شورای مرکزی نظام مهندسی کشوربوده اند. عضویت در کمیته ارتینگ سندیکاری صنعت برق و نیز ریاست هئیت مدیره انجمن صنفی کارفرمائی شرکت های مشاوران و خدمات دهندگان حفاظت فنی و ایمنی کشور در سوابق ایشان دیده می شود.

نگار میزبانی

ایشان دانش آموخته ی رشته مهندسی برق، دارای تحصیلات تکمیلی در رشته کارآفرینی فناوری IT هستند. مهندس پایه یک نظام مهندسی ساختمان استان تهران در رشته طراحی و نظارت تاسیسات برقی ساختمان ها میباشند. سابقه ی فعالیت حرفه ای ایشان طراحی و نظارت تاسیسات برقی و اجرای سیستم های زمین و ارتینگ در پروژه های متعدد ساختمانی می باشد. ایشان دارای تحقیقات در زمینه ی سیستم های منابع تغذیه ی سوئیچنگ هستند و بررسی عملکرد حالت های گذرا و تاثیرات سوئیچینگ در ناپایداری شبکه، از علاقمندیهای ایشان است.

فهرست مطالب

فصل1 - درک مفهوم پدیدة سازگاری الکترومغناطیسی

• پیشگفتار
• رفتار فرکانسی در یک هادی الکتریکی 
• رفتار فرکانسی سلف و خازن
• سازگاری الکترومغناطیسی یک سیستم
• سازگاری الکترومغناطیسی (EMC)
• حوزه کاربرد
• انواع اختلالات الکترومغناطیسی
• تعریف اختلال الکترومغناطیسی
• منشا تداخلات الکترومغناطیسی منتشر شده
• تداخل فرکانس پایین (LF)
• تداخل فرکانس بالا (HF)
• هارمونیک ها
• حالت های گذرا
• تخلیه الکترواستاتیکی (ESD)
• تاثیر اختلالات بر شبکه فشار ضعیف (LV)
• منابع تداخلات الکترومغناطیسی
• قطع و وصل بارهای القایی به وسیله کنتاکت های خشک
• قطع و وصل بارهای القایی به وسیله نیمه هادیه
• موتورهای الکتریکی
• لامپ های فلورسنت
• جوش نقطه ای
• توزیع طیفی تداخل ها 
• روش های انتقال اختلالات الکترومغناطیسی
• کوپلینگ یا تزویج:نکات کلی
• کوپلینگ ( تزویج )هدایتی
• کوپلینگ (تزویج) تشعشعی
• جداسازی تداخل
• زمین
• مفاهیم عمومی
• نقش اتصال زمین در تاسیسات الکتریکی
• اتصالات زمین الکتریکی
• چیدمان معمول ارتینگ در تاسیسات الکتریکی
• زمین و سازگاری الکترومغناطیسی
• اتصالات بدنه
• مفاهیم کلی
• مفاهیم خاص برای تاسیسات وتجهیزات الکتریکی
• بدنه های هادی و حفاظت از اموال و جان افراد
• بدنه هادیهای در دسترس و سازگاری الکترومغناطیسی
• ایجاد حلقه بین بدنه های هادیهای در دسترس
• حلقه های اتصال بدنه
• ممنوعیت زمین کردن هادیهای در دسترس در توپولوژی ستاره
• کابل ها
• رفتار فرکانسی یک هادی
• طول و سطح مقطع هادی
• اثر آنتنی یک هادی
• هادیهای (PE/PEN) با روکش زرد/ سبز
• اتصال اجزای بدنه های دردسترس
• فیلترها
• نقش فیلترها
• انواع مختلف فیلترها
• هسته های فریت

فصل 2 - تحقق سازگاری الکترومغناطیسی در تجهیزات/تاسیسات

• پیشگفتار
• دستیابی به سازگاری الکترومغناطیسی
• طراحی تاسیسات جدید یا توسعه تاسیسات قدیمی
• حفظ یا ارتقا و بروز رسانی تجهیزات نصب شده
• بهبود تاسیسات موجود
• دستورالعمل ها
• سیستم زمین
• مقدمه
• ساختمان
• کابینت/تابلو
• اتصالات الکتریکی
• اتصالات پیوسته و زنجیروار هادیهای در دسترس
• منبع تغذیه
• هدف
• تحلیل
• مشخصات فنی
• ایزولاسیون بوسیله ترانسفورماتورها
• چیدمان (آرایش )سیستم زمین
• چیدمان زمین در عملکرد (EMC)
• توزیع ارتینگ در تاسیسات
• زمین کردن بدنه ترانس ها
• کابینت ها /تابلوها
• مراحل تجزیه وتحلیل وبررسی در کابینت ها
• صفحه مرجع زمین
• ورودی کابل ها
• کابل کشی
• روشنایی داخل تابلو
• جانمایی اجزا
• کابینت های کوچک
• کابل ها
• کلاس سیگنال ها
• انتخاب کابل
• علمکرد کابل ها از نظر سازگاری الکترومغناطیسی (EMC)
• قواعد سیم و کابل کشی
• قواعد ده گانه
• کابل کشی
• سینی کابل ها
• اتصال به کابینت ها
• اجرای کابل، قرارگیری کابل ها
• برای هر نصب جدید
• برای تاسیسات موجود
• اتصال در انتهای سینیها وکاندوئیت ها
• روش های توصیه شده جهت کابل کشی
• اتصالات
• نوع و طول اتصالات
• ساخت یک اتصال
• اشتباهات رایج و جلوگیری از بروز آنها
• اتصال شیلد ها
• فیلترها
• چیدمان در کابینت ها و تابلوها
• فیلترها
• نصب فیلترها
• برق گیرها
• برق گیرها یا ماژول های جلوگیری کننده از تداخلات سیم پیچ ها
• هسته های فریت

فصل 3 - استانداردها، شرایط و آزمایش ها (EMC)

• استانداردها
• مقدمه
• سه نوع استاندارد EMC وجود دارد
• نشریات CISPR 
• نمونه هایی از انتشارات CISPR
• نشریات IEC
• انتشارات CENELEC
• شرایط و تست های (EMC)
• شرایط و تست های EMC 

فصل 4 - راهنمای تحلیلی جهت نصب تجهیزات/ تاسیسات

• محتوا
• محیط
• محیط بیرونی سایت
• محیط داخلی سایت
• شبکه توزیع
• دیاگرام توزیع توان داخلی
• منبع تغذیه عمومی
• تابلوها / منبع تغذیه تجهیزات
• منبع تغذیه اصلی
• منبع تغذیه کنترل
• نوع تابلو/ اجزای تجهیزات
• تجهیزات الکترونیکی ولتاژ پائین
• تجهیزات قدرت
• مدار قدرت
• مدار کنترل ولتاژ پائین
• مسیر کابل/ هادی: (اطلاعات اضافی)
• کابل ها، سیم ها، شاخه ها، غیره
• موتورها
• سایر موارد را درج کنید

فصل 5 - راه حل ها / خطاها

• خطاهایی که در این فصل پوشش داده شده اند
• مقابله با تداخل الکترومغناطیسی در تاسیسات
• فصل مشترک
• کنترل کننده سرعت الکترونیکی سنسورهای ولتاژ پائین
• کنترل کننده الکترونیکی سرعت خروجی آنالوگ تنظیم کننده
• کنترل کننده الکترونیکی سرعت شبکه تلفن، تلفن
• تداخل الکترومغناطیسی، اندازه گیری الکتریکی یا ماژول های کنترلی
• تداخل طبیعی (صاعقه) واسط ها یا مبدل های استاتیک
• تداخل تولید شده توسط سیستم یا تجهیزات سوئیچینگ،کنتاکتورهای استاتیک یا رله ها
• دیمرها استاترها و ترمزهای استاتیک،رله های الکترونیکی اضافه بار
• 1. قطع و وصل کنتاکتور، رله، شیرهای برقی، تجهیزات با خاصیت القائی
• 2. ترمزهای استاتیکی، استارترها، دیمرهای شکل موج های پیوسته
• سنسورهای "ولتاژ پایین"، ابزار دقیق (اندازه گیری، تنظیم، محاسبه...)
• 1. قطع و وصل کنتاکتورها، رله ها، شیر های برقی، تجهیزات با خاصیت القائی
• 2. ترمزهای استاتیکی، استارترها، دیمرهای شکل موج های پیوسته
• گیرنده های فرکانس رادیوئی
• منابع تغذیه ایزوله، مبدل DC به DC سنسورهای ولتاژ پائین
• کنترل کننده الکترونیکی سرعت گیرنده های فرکانس رادیوئی
• کنترل کننده الکترونیکی سرعت محافظ های تفاضلی
• سیستم  های جوش قوسی، جوش نقطه ای کنترل کننده های سرعت الکترونیکی
• واکیتاکی، باندهای رادیویی شهروندی، تلفن های پرتابل سنسورهای ولتاژ پائین
• سیستم  های جوش قوسی، جوش نقطه ای سنسورهای سطح پایین
• اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی شبکه و صاعقه سنسورهای ولتاژ پائین
• واکیتاکی، باندهای رادیویی شهروندی، تلفن های پرتابل کنترل کننده های الکترونیکی سرعت 
• کنترل کننده الکترونیکی سرعت ترانس توزیع