На рис.1 СЕ - паразитные емкостти относительно заземленного корпуса; Q1 - источник противофазных помех; Q2 - источник синфазных помех; ZQ, ZS - полные сопротивления источника и приемника помех; ic1, ic2 - синфазные токи; id - проивофазный ток; Uc1, Uc2 - синфазные напряжения помех;Ud - противофазное напряжение помех.

Противофазные напряжения помех (поперечные, симметричные) возникают междй проводами 2-х проводной линии (Ud на рис.1). Они непосредственно накладываются на полезные сигналы в сигнальных цепях или напряжение питания в цепях электроснабжения воздействуют на линейную изоляцию между проводами и могут быть восприняты как как полезные сигналы в устройствах автоматизации и тем самым вызвать ошибочное функционирование. Противофазные помехи возникают через гальванические или полевые связи или преобразуются из синфазных помех в системах, несимметричных относительно земли.
Синфазные напряжения помех (несимметричные, продольные напряжения) возникают между каждым проводом и землей (Uc1, Uc2 на рис.1) и воздействуют на изоляцию проводов относительно земли. Синфазные помехи обусловлены главным образом разностью потенциалов в цепях заземления устройства, например, между точками 1 и 2 на рис.1, вызванной токами в земле (аварийные токи или токи молнии). Они могут быть также вызваны и магнитными полями.

В зависимости от механизма распространения между источником и приемником электромагнитные помехи могут разделяться на емкостные, индуктивные и кондуктивные. При воздействии высокочастотного электромагнитного поля в данной зоне говорят еще о наведенных электромагнитных помехах. Емкостными и индуктивными называют электромагнитные помехи, распространяющиеся в виде электрического и магнитного полдей в непроводящих средах. Кондуктивные электромагнитные помехи - это помехи, возникающие в общих цепях, например, в заземлении или любых металлических конструкциях и распространяющиеся по элементам электрической сети. Кондуктивные помехи в цепях, имеющих более одного проводника, принято делить на помехи "провод-земля" (или несимметричные, общего вида) и "провод-провод" (симметричные, дифференциального вида". В первом случае напряжение прикладывается между проводниками и землеё, во втором - между разными проводниками одной цепи. Рассмотрим основные пути передачи электромагнитных помех:

1. Гальваническая связь. Гальваническая или металлическая связь появляется тогда, когда два электрических контура имеют общее сопротивление Z, будь то участок провода, сопротивление связи или 2-х полюсник иного вида (рис.2):

2. Емкостная связь. Емкостная связь возникает между двумя контурами, проводники которых находятся под различными потенциалами (рис.3):

В реальности это можно представить как связь двух кабелей в земле через их недостаточное сопротивление изоляции.

3. Магнитная связь. Магнитная или индуктивная связь возникает между двумя или несколькими контурами тока (рис.4):

4. Связь через электромагнитное излучение. Такая связь осуществляется посредством электромагнитных волн, порожденных каким-либо передатчиком (рис.5)

Внутрь прибора электромагнитные помехи могут попасть совместно с полезными сигналами или с напряжением питания по проводам, либо полевым путем, либо через антенны. В дополнение к этим помехам, вызванными внешними источниками, могут возникать и внутренние помехи, распространяющиеся по проводамили в виде поля внутри системы.

Влияние электромагнитных помех на электрооборудование

Отрицательное воздействие ЭМП, в первую очередь, являющихся показателями качества электроэнергии, многофакторно и проявляется по разному, в зависимости от вида ЭМП. Однако общим для всех ЭМП является увеличение потерь в электрооборудовании и сокращение его срока службы, а также функциональной надежности. При совместном воздействии нескольких ЭМП степень воздействия оказывается больше, чем их сумма.

Отклонения напряжения. Главным источником отклонений (изменений) напряжения в сети электроснабжния является изменение нагрузок, вызываемое прежде всего:
режимом работы потребителей электроэнергии;
изменением числа подключенных потребителей;
оперативными переключениями;
нарушениями работы сети.
Отклонения напряжения у потребителей и других электро технических устройств непосредственно связано с падением на пряжения и его регулированием в сети. Нагрузка изменяется во времени, в то же время изменяется падение напряжения у источников (и тем самым отклонения напряжения).

Влияние отклонений напряжения на поребляемую активную и реактивную мощность. Данное влияние можно увидеть на кривых статических характеристик нагрузки по напряжению.

Для о с в е т и т е л ь н ы х э л е к т р о п р и е м н и к о в характерно уменьшение светового потока при пониженном, в сравнении с номинальным, напряжением. Так, при напряжении, равном 0,9Uном , световой поток ламп накаливания снижается на 40 %, при увеличении до 1,1Uном – возрастает на такую же величину, однако при этом срок службы ламп уменьшается в 4 раза.
Л ю м и н е с ц е н т н ы е л а м п ы и л а м п ы т и п а Д Р Л - 4 0 0 менее чувствительны к изменению напряжения, чем лампы накаливания, однако при уменьшении напряжения до 0,8Uном и ниже зажигание ламп становится невозможным.

Несимметрия напряжений в системах электроснабжения предприятий обуслов лена наличием мощных однофазных нагрузок (индукционных плавильных и нагревательных печей, сварочных агрегатов, печей электрошлакового переплава), а также трехфазных, дли тельно работающих в несимметричном режиме (например, ДСП). Трехфазная система напряжений может быть несиммет ричной при питании сети предприятия от тяговой подстанции переменного тока.
При несимметрии напряжений в т р е х ф а з н ы х с е т я х появляются дополнительные потери в элементах электросетей, сокращается срок службы ламп и ЭО и снижаются экономические показатели его работы.
В э л е к т р и ч е с к и х м а ш и н а х п е р е м е н н о г о т о к а возникают магнитные поля, вращающиеся с синхронной скоростью в направлении вращения ротора и с двойной синхронной скоростью в противоположном. В результате возникает тормозной электромагнитный момент, а также дополнительный нагрев активных частей машины, главным образом ротора, за счет токов двойной частоты.
В а с и н х р о н н ы х д в и г а т е л я х ( А Д ) при коэффици ентах обратной последовательности напряжений, встречающих ся на практике K2U ≤ ( 0,05 ÷ 0,06) , снижение вращающего момента АД оказывается пренебрежимо малым. Влияние несимметрии на потери в электродвигателе и, следовательно, нагрев и сокращение срока службы изоляции его проявляются в большей мере.
При несимметрии напряжений сети в с и н х р о н н ы х д в и г а т е л я х ( С Д ) наряду с возникновением дополнитель ных потерь и нагревом статора и ротора могут возникнуть опасные вибрации в результате появления знакопеременных вращающих моментов и тангенциальных сил, пульсирующих с двойной частотой сети. При значительной несимметрии вибрация может оказаться опасной, в jсобенности при недостаточной прочности или нали чии дефектов сварных соединений. При несимметрии токов, не превышающей 30 %, опасные перенапряжения в элементах кон струкций, как правило, не возникают. Дополнительные потери мощности в СД при несимметричной нагрузке вызывают появление местных (локальных) нагревов обмотки возбуждения, что приводит к необходимости снижать ток возбуждения и тем самым уменьшать значение реактивной мощности (РМ), выдаваемой в сеть. При этом может возникнуть необходимость снизить активную нагрузку генератора или момент на валу СД.

При наличии высших гармоник в СЭС появляются дополнительные потери в электрических машинах, трансформаторах и сетях; затрудняется компенсация реактивной мощности (КРМ) с помощью БК; сокращается срок службы изоляции электрических машин и аппаратов; ухудшается работа устройств автоматики, телемеханики и связи; имеют место и другие негативные последствия. При работе а с и н х р о н н ы х д в и г а т е л е й в условиях несинусоидального напряжения его коэффициент мощности и вращающий момент на валу несколько снижаются. Практически влияние ВГ на коэффициент мощности АД можно не учитывать. То же относится и к моментам, развиваемым ВГ тока: они не превышают нескольких десятых процента момента, развиваемого при промышленной частоте.
Б а т а р е и к о н д е н с а т о р о в могут длительно работать при перегрузке их токами ВГ не более чем на 30 %; допустимое повышение напряжения составляет 10 %. Однако в этих услови ях срок их службы сокращается. В СЭС промышленных пред приятий, как правило, БК могут оказаться в режиме, близком к резонансу токов на частоте какой-либо из гармоник; вследствие перегрузок они выходят из строя.

Воздействие ВГ на с и с т е м ы и м п у л ь с н о - ф а з о в о г о у п р а в л е н и я ( С И Ф У ) преобразователей может привести к возникновению так называемой гармонической неустойчивости,
заключающейся в появлении на шинах многопульсного ВП большого напряжения четной гармоники или кратной трем. При этом в инверторном режиме ВП возможны нарушения коммутации; работа СИФУ также может оказаться неустойчивой. Гармоническая неустойчивость может возникнуть при подключении ВП к энергосистеме, мощность КЗ которой соизмерима с мощностью ВП, в случае, если имеются другие источники ВГ (например, силовые трансформаторы), и асимметрия управляющих импульсов СИФУ.
Наблюдались случаи возникновения автоколебаний в системах управления ВП вследствие проникновения в СИФУ 30 – 40-х гармоник тока. При этом возникали значительные колебания тока нагрузки и аварийные отключения ВП.
Высшие гармоники тока и напряжения в сети ухудшают работу т е л е м е х а н и ч е с к и х у с т р о й с т в , если силовые цепи используются в качестве каналов связи между полукомплектами диспетчерского и контролируемого пунктов, затрудняют применение системы телеуправления по линиям распределительных сетей с использованием ВГ. Высшие гармоники тока в воздушных линиях (ВЛ) электропередачи ухудшают работу каналов связи.

Результаты воздействия интергармоник. Токи ИГ вызы вают и с к а ж е н и е н а п р я ж е н и я в зависимости от амплиту ды составляющих тока и сопротивления системы электроснабжения на рассматриваемой частоте. Чем больше гамма частот составляющих тока, тем больше риск возникновения нежела тельных резонансных явлений, которые могут увеличить иска жение напряжения и привести к перегрузке или нарушению ра боты оборудования потребителя. Наиболее распространенными п о с л е д с т в и я м и в л и я н и я И Г являются: тепловой эффект; низкочастотные колебания механических систем; пробле мы в работе флюорисцентных ламп и электронного оборудова ния; создание помех сигналам защиты и управления в проводах электрической сети; перегрузка пассивных фильтров ВГ; помехи для телекоммуникаций; акустическое влияние; насыщение из мерительных трансформаторов.
Наиболее распространенным результатом воздействия ИГ является изменение действующего значения напряжения и появление миганий.