Помехи от сварочного аппарата

Обновлено: 17.05.2024

Любое электропреобразовательное устройство является потенциальным источником электромагнитных помех. На конкретном примере инверторного сварочного аппарата (ИСА) показано, как путем компьютерного моделирования уже на этапе проектирования можно оценить их возможный уровень. Такой подход позволяет сократить время проектирования и снизить затраты на сертификацию создаваемых технических средств.

В соответствии с действующими стандартами все электрические аппараты должны быть сертифицированы на предмет оценки уровня создаваемых ими электромагнитных помех (ЭМП) и соответствия требованиям по электромагнитной совместимости (ЭМС). С учетом среды распространения помехи делятся на две группы: электромагнитные, распространяющиеся в виде электромагнитных волн по эфиру, и электрические, распространяющиеся по проводам и проводящим поверхностям. Помехи, распространяющиеся в проводящей среде, называются кондуктивными и по своему характеру могут быть отнесены к непрерывным колебаниям либо к апериодическим и переходным процессам [1].

В зависимости от происхождения и характера распространения кондуктивные помехи принято разделять на симметричные (дифференциальные) и несимметричные (синфазные или общего вида).

Симметричная помеха возникает, когда напряжение помехи приложено между фазным (линейным) и нейтральным проводами, то есть это помеха, распространяющаяся аналогично протеканию переменного тока в сети. В цепях постоянного тока напряжение симметричной помехи приложено между положительным и отрицательным проводниками.

Несимметричная помеха — это помеха, действующая между проводниками и корпусом или шиной заземления через паразитный импеданс (паразитные емкости) между этими объектами. В цепях постоянного тока напряжение несимметричной помехи приложено между проводниками (положительным или отрицательным) и корпусом [1].

В импульсном техническом средстве (ТС) под действием напряжений помех возникают токи, которые протекают по сетевым проводам (рис. 1).

Рис. 1. Пути распространения симметричных и несимметричных токов помех импульсного ТС

Источник помех (импульсное ТС) показан на схеме с учетом полного сопротивления заземляющего провода Z_З, соединенного с корпусом ТС, и паразитной емкости С_П между импульсным ТС и землей. Приемник помех изображен элементом полного сопротивления распределительной электросети Z_C. Направление рабочего тока, потребляемого ТС от сети, на схеме не показано. Импульсное ТС создает напряжения помех: симметричное u_см между фазным и нейтральными проводами и несимметричные u_нсм1 и u_нсм2 — между каждым из проводов и землей. Напряжение u_см создает симметричный ток i_см, протекающий по фазному и нейтральному проводам в противоположных направлениях; напряжения u_нсм1 и u_нсм2 создают несимметричные токи i_нсм1 и i_нсм2, протекающие по сетевым проводам в одном направлении.

В цепь токов i_см, i_нсм входит сопротивление Z_C, значение его зависит от параметров распределительной сети, количества и характера подключенных к ней приемников. В цепь токов i_нсм входят также сопротивления паразитных элементов С_П и Z_З. В общем случае С_П, Z_C и Z_З неизвестны и имеют случайный характер. Поэтому расчет уровней симметричных и несимметричных помех затруднен [1].

Для исследования кондуктивных помех в ИСА за объект исследования была принята схема ИСА знакопеременного тока, выполненная по схеме сдвоенного полумоста [2]. Схема силовой части аппарата приведена на рис. 2.

Рис. 2. Упрощенная схема инверторного сварочного аппарата знакопеременного тока

Для анализа кондуктивных помех была построена модель ИСА (рис. 3) в пакете MATLAB SymPower System.

Рис. 3. Модель ИСА знакопеременного тока в среде MATLAB

Параметры элементов, которые учитывались при построении модели, приведены в таблице 1.

В модель введена индуктивность L1, которая включает в себя распределенную паразитную индуктивность выводов конденсаторов и распределенную индуктивность силовых проводников. Величина этой индуктивности оказывает существенное влияние на характер процессов, так как при коммутации больших токов с высокой скоростью ее наличие приводит к возникновению перенапряжений на силовых ключах.

Для измерения напряжения кондуктивной несимметричной помехи в модель введена паразитная емкость C_П между корпусом ИСА (землей) и выходными зажимами, величиной 10 нФ, и сопротивление R2, с помощью которого осуществлялось измерение напряжения кондуктивной помехи. На рис. 4 приведена временная диаграмма кондуктивной помехи при частоте 25 кГц и скважности импульсов, равной 10.

Рис. 4. Временная диаграмма напряжения кондуктивной помехи

На рис. 5 показана спектрограмма напряжения кондуктивной помехи.

Рис. 5. Спектрограмма напряжения кондуктивной помехи

В соответствии с ГОСТ Р 51527-99 кондуктивные помехи должны иметь значения, не превышающие величин, приведенных в табл. 2.

Из таблицы 2 следует, что в полосе частот 0,5–5 МГц напряжение кондуктивных помех не должно превышать 73 дБмкВ. А по результатам моделирования (рис. 5) следует, что напряжение кондуктивной помехи достигает в данной полосе частот 150 дБмкВ, что является недопустимым значением. Из этого следует, что ИСА с характеристиками, приведенными в таблице 1, не соответствует требованиям стандарта по ЭМС и должен быть доработан.

Выводы

Инверторные сварочные аппараты являются источниками создания как эфирных, так и кондуктивных помех. Уровень кондуктивных помех можно приблизительно оценить на начальном этапе проектирования путем компьютерного моделирования. На конкретном примере показано, что ИСА переменного тока высокой частоты при указанных параметрах элементов схемы не удовлетворяет требованиям стандарта и подлежит доработке.

Кондуктивные помехи в инверторном сварочном аппарате знакопеременного тока высокой частоты

Форум для экологов

Мы не делаем серьезных акустических расчетов, а пользуемся формулой для ориентировочных расчетов уровня звука (п.2 Приложения 2 Пособия к СНиП 11-01-95 по разработке раздела проектной документации "ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ". - М., 2000).
При этом используем справочные данные по уровню шума (дБА) от различных групп техники и расматриваем наихудший вариант по одновременной работе наиболее "шумной" техники.
Насчет шума от сварочных агрегатов не знаю, но по строительной технике мы используем такие цифры (М.В. Нечаев, В.Г. Систер, В.В. Силкин. Охрана окружающей природной среды при проектировании и строительстве автомобильных дорог. - М, 2004):
- Грузовой а/транспорт - 85. 96 дБА;
- легковой а/транспорт - 70. 80 дБА;
- автобус - 80. 85 дБА;
- ж/д состав - 80. 100 дБА.

- скрепер: при наборе грунта - 83. 84 дБА, при разгрузке - 80 дБА;
- разгрузка а/самосвала - 82. 83 дБА;
- бульдозер > 73,6 кВт - 90 дБА;
- дизель-молот - 110 дБА;
- вибропогружатель - 92 дБА;
- мотопила "Дружба" - 111 дБА;
- отбойный молоток пневматический - 115 дБА.

- автогрейдер (в кабине / на расст. 7 м) - 92 / 85 дБА;
- каток тяжелый (в кабине / на расст. 7 м) - 90 / 80 дБА;
- экскаватор емк. ковша 2 м3 (в кабине / на расст. 7 м) - 95 / 92 дБА;
- экскаватор емк. ковша 1 м3 (в кабине / на расст. 7 м) - 90 / 88 дБА;
- экскаватор емк. ковша 0,5 м3 (в кабине / на расст. 7 м) - 87 / 85 дБА;
- компрессор с ДВС (в кабине / на расст. 7 м) - 101 / 87 дБА;
- компрессор с электроприводом (в кабине / на расст. 7 м) - 93 / 80 дБА;
- автомобиль грузоподъемностью > 10 т (в кабине / на расст. 7 м) - 85 / 90 дБА

Спасибо большое, коллега! а откуда вы берете значение L p lin (общий уровень звуковой мощности) ? и как складываете шум от нескольких источников?

Natalie:
Мы не делаем серьезных акустических расчетов, а пользуемся формулой для ориентировочных расчетов уровня звука (п.2 Приложения 2 Пособия к СНиП 11-01-95 по разработке раздела проектной документации "ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ". - М., 2000).
При этом используем справочные данные по уровню шума (дБА) от различных групп техники и расматриваем наихудший вариант по одновременной работе наиболее "шумной" техники.

везет. у нас все только в октаных полосах частот и по новому СНиПу. ориентировочные расчеты по уровню звука - в далеком прошлом.
А уровни шума от сварочных аппаратов в октавных полосах есть в каталоге шумовых характеристик, который приложение к старому СНиПу. уровни такие (начиная со 125 Гц), например:
92 86 83 79 75 73 72

Здравсвуйте, коллеги! Подскажите,пожалуйста, кто-нибудь, где можно найти шумовые характеристики строительной техники и оборудования (например: грейферная установка, портальный кран, козловой кран,кран гусеничный, кран автомобильный, дизельэлектростанция, шпунтовыдёргиватель, копер с дизель-молотом, автобетононасос), а также ШХ автотранспортных средств: автомобиль тягач, автомобиль бортовой, самосвал. Может быть кто-то уже сталкивался со стройплощадками. [!unknowing]

В СЭС требуют подтвердить уровни шума от строительной техники (типа бульдозер, экскаватор) в период строительства. Есть у кого-нибудь литература в которой приводятся максимальные и эквивалентные уровни шума на такую технику? Пришлите, плиз, если не сложно!

Можно посмотреть здесь: Методические рекомендации по охране окружающей среды при строительстве и реконструкции автомобильных дорог. - М.:СОЮЗДОРНИИ, 1999. Приложение 5 .

А где можно взять нормы звукового давления строительной техники? Это какой то документ, или просто взято "на глазок"? И по поводу расстояний тоже любопытно, есть ли литература, которая их определяет?

Agrassa

На счет расстояний, см. п 5.4. СНиП 23-03-2003. Обратите внимание на транспортные потоки, железнодорожные потоки и т.п. Такие расстояния выбраны, чтобы приемник находился в дальнем акустическом поле.

Но это к строительной технике не имеет отношения. Строительная техника - это одиночные источники, а не потоки. Поэтому для их расчета лучше использовать УЗМ, а не УЗД на расстоянии.

Основной источник шума у строительной техники (за редким исключением) - дизельный или бензиновый двигатель. УЗМ двигателей я рассчитываю по эмпирическим формулам. Формула (7.6) из справочника Хекла (см. в Библиотеке эколога-акустика).

Только не забудьте пересчитать с 1/3 октавных УЗМ на октавные.

Параметры двигателей легко найти в и-нете.

Если не разберетесь, то подыщу и выложу пример.

Ответственность

- исключительное право на воспроизведение;
- исключительное право на распространение;
- исключительное право на публичный показ;
- исключительное право на доведение до всеобщего сведения

ВНИМАНИЕ! Мы не осуществляем контроль за действиями пользователей, которые могут повторно размещать ссылки на информацию, являющуюся объектом Вашего исключительного права.
Любая информация на форуме размещается пользователем самостоятельно, без какого-либо контроля с чьей-либо стороны, что соответствует общепринятой мировой практике размещения информации в сети интернет.
Однако мы в любом случае рассмотрим все Ваши корректно сформулированные запросы относительно ссылок на информацию, нарушающую Ваши права.
Запросы на удаление НЕПОСРЕДСТВЕННО информации со сторонних ресурсов, нарушающей права, будут возвращены отправителю.

Эл. магнитные помехи сварочного инвертора

товарищи, очень нужен ваш совет.
собираюсь купить инвертор для небольших работ, и для меня важный фактор -это низкий уровень помех(эл.магнитного излучения),которое создается переключением транзисторов.
отсюда вопросы:

инверторы в этом плане все одинаковы или есть более безопасные ( уже спектор, ниже частота и уровень ,защита какая то)
помехи распространяются по силовому кабелю или ограничиваются самим инвертором?
влияет ли сила выставленного тока влияет на мощность помех?

Миша_51 ,
Если корпус заземлён и он железный,влияние от "внутрянки" минимально.
Вы с гор спустились?
Помехи от сотовых сетей и прочей окружающей обстановки в разы сильнее.
1.поместить в заземлённый саркофаг.
2.и там и там.(максимум в дуге)
3.чем больше ток, тем выше.
Для чего вам такая защита?
Или вы про помехи в сеть?

Klez , где-то уже проскальзывало такое. Человек переживал за свой кардиостимулятор.

Сытый конному не пеший!

Klez , по нескольким причинам, но в основном это негативное влияние на здоровье эл.магнитных помех ,которое уже доказано.
А вот что хуже, сотовые, вай фай сети или сварка сварочным инвертором, то в первом случае не высокая мощность, но высокая частота, а в случае инвертора ~30кгц+излучение дуги на высокой силе тока..

Klez написал:
Миша_51 ,
Если корпус заземлён и он железный,влияние от "внутрянки" минимально.
Вы с гор спустились?
Помехи от сотовых сетей и прочей окружающей обстановки в разы сильнее.
1.поместить в заземлённый саркофаг.
2.и там и там.(максимум в дуге)
3.чем больше ток, тем выше.
Для чего вам такая защита?
Или вы про помехи в сеть?

Klez , а какая мощность у базовой станции сотовой сети?

Миша_51 , дешевые аппараты сейчас все без защиты от эмп. Если у вас противопоказания по здоровью, то и дорогие не пойдут.

Виталий С 31 , ну а как вариант- доработать поставив на вход и выход дросселя, для гашения помех? можно же еще удлинить силовой кабель на 3-4 метра,чтоб быть как можно дальше коробки? и варить на слабом токе

Миша_51 , если у вас кардиостимулятор, то бросьте эту затею со сваркой. Если со здоровьем норма, то лучше конечно стремиться, чтобы были хоть какието фильтры помех. У популярного Пико, например, все в норме. Но он и стоит нормально!

Виталий С 31 написал:
У популярного Пико, например, все в норме. Но он и стоит нормально!

И даже у него сварочные кабели и сама дуга не экранированы.
Эх-х страхи наши СТРАХИ.

Миша_51 написал:
ну а как вариант- доработать поставив на вход и выход дросселя, для гашения помех?

Вы в этом хорошо разбираетесь и имеете опыт или только читали?

Миша_51 написал:
собираюсь купить инвертор для небольших работ, и для меня важный фактор -это низкий уровень помех(эл.магнитного излучения),которое создается переключением транзисторов.
отсюда вопросы:

В метро, трамвае, троллейбусе не ездите?

езжу, но там ничего не ощущаю. может потому что там все обшито металлом, а он как никак экран?
замечал, что после работы сетевой дрелью интерскол появляется тяжесть и головная боль, но при этом много работал аккумуляторными шуруповертом, ушм и лобзиком-после них нормально себя чувствую. компьютерный блок дома работает 24/7 в 3х метрах от меня, тоже не ощущаю ничего. а от ноута головная боль стабильно спустя 3-4 часа работы. такие дела..

Миша_51 написал:
что после работы сетевой дрелью интерскол появляется тяжесть и головная боль,

У меня и от аккумуляторных интершуриков руки болели,
А вот от сетевых перфов, шуриков, болгарок (не интерсколовских) - все нормально.
Это на Вас действуют не ПЭМИ (паразитные электромагнитные излучения, а наведенные страхи.

Кстати тоже выдают ПЭМИ:

все светодиодные лампочки,
импульсные блоки питания мобилок, зарядок и прочего,
и многая многая другая техника в том числе мониторы, телевизоры.

слабый - это сколько?
И о каких конкретно сварных работах идет речь? Толщина металла, толщина электрода?

BV , бывает просто нужно приварить железяку одну к другой. дома, на даче. что то из техники починить. мелкие работы можно сделать паяльником или газовой горелкой, но иногда без сварного шва не обойтись.
да я так думаю 20 ампер хватит, если его достаточно для дуги, при высоком токе просто повышается скорость работы, но уже создается сильное магнитное поле, которое тоже вредно, слышал даже опилки к силовому кабелю тянутся.

Микитович написал:
Это на Вас действуют не ПЭМИ (паразитные электромагнитные излучения, а наведенные страхи.

Микитович , да страхи тут не причем, это скорее индивидуальные особенности, кто то может часами варить и ничего, а другим через пол часа поплохеет, ведь не у одного меня плохое самочувствие после долгово нахождения около не экранированных мощных ЭМИ. экраны ведь ставят не только для защиты другово оборудования от помех, но и для защиты человека, который за ним работает,существует же санитарная зона лэп, разных антен и тп.

Миша_51 написал:
BV, бывает просто нужно приварить железяку одну к другой. дома, на даче. что то из техники починить. мелкие работы можно сделать паяльником или газовой горелкой, но иногда без сварного шва не обойтись.
да я так думаю 20 ампер хватит, если его достаточно для дуги, при высоком токе просто повышается скорость работы, но уже создается сильное магнитное поле, которое тоже вредно, слышал даже опилки к силовому кабелю тянутся.

Я думаю, что с этого поста и надо было-бы начинать тему - отвечающие бы сэкономили свое время

это низкий уровень помех(эл.магнитного излучения),которое создается переключением транзисторов.

Переключением транзисторов создаятся ВЧ помехи
а вот каким образом будет излучение этот вопрос

Если корпус заземлён и он железный,влияние от "внутрянки" минимально

Железный копрус защищает только от магнитного поля но не от электрического

Помехи от сотовых сетей и прочей окружающей обстановки в разы сильнее.

Мощность базовой станции раз в 100 меньше и она дальше
Сварщик же как правило либо находится в магнитном контуре либо рядом с ним.

ну а как вариант- доработать поставив на вход и выход дросселя, для гашения помех?

Для этого надо иметь лабораторию специальную, иначе "мертвому примочки"

можно же еще удлинить силовой кабель на 3-4 метра

Вот это одна из них

сварочные кабели и сама дуга не экранированы.

С этим ничего не сделаешь вообще. А по сравнению с этим всё остальное это такаяю эрунда, на которую можно наплевать и забыть.

Aтос написал:
ну а как вариант- доработать поставив на вход и выход дросселя, для гашения помех?

Для этого надо иметь лабораторию специальную, иначе "мертвому примочки"

на выходе в хороших аппаратах уже стоит индуктивность. в очень хороших еще и типа "регулируемая".
Увеличение приводит к тянучести дуги, которая далеко не всегда нужна.
Короче, тема - очередной бред по мотивам "шапочка из фольги"

Попробую попроще
Какая в ж. разница есть помехи от инвертора или нет
Сварщик находится внутри контура с магнитным полем в несколько киловатт

Еще проще - какая в ж. сварка на токе в 20А

А куда вы денете ЭМ помехи от самой дуги и сварочных кабелей?

. мальчик или девочка.

Tomkol ,
Сакраментальный вопрос .

Микитович , это не вопрос, а вторая (недосказанная) часть вышеупоминавшейся пословицы

Tomkol написал:
а вторая (недосказанная) часть вышеупоминавшейся пословицы

BV , "Какая в ж. разница - мальчик или девочка!"
Вот это и есть полный вариант)))

Tomkol , Яж кофе пил. Чуть не подавился от смеха

По теме - автору темы остается только одно - научиться варить газом

BV ,
Тогда уж БиоГазом, собственной добычи.

Предлагаю защиту в таком образе

я думал про газовую сварку, даже присмотрел компактный аппарат с небольшими баллонами, но вопрос где их заправлять кислородный и пропановый? так же с ними требуется повышенная техника безопасности, возможный обратный удар если нет защитных клапанов , утечки, да просто дома такое хранить как то не по себе,

Миша_51 ,
Так полно рекламы на лазерную сварку:

нет электродов с токсичным аэрозольным дымом,
никаких ПЭМИ,
качественный шов хоть по сталюке, хоть по цветным металлам,
автоматика позволяет варить даже новичку.
И прочая, и прочая.

Миша_51 написал:
я думал про газовую сварку, даже присмотрел компактный аппарат с небольшими баллонами, но вопрос где их заправлять кислородный и пропановый? так же с ними требуется повышенная техника безопасности, возможный обратный удар если нет защитных клапанов , утечки, да просто дома такое хранить как то не по себе,

Миша_51 , пропаном разве пользуются для сварки?

Tomkol написал:
пропаном разве пользуются для сварки?

Пользуются для сварки(пайки) высокотемпературными припоямии и даже чернухи,но нужна спец горелка.
Может он имел ввиду МАФ,или МАПП газ,а не пропан.(а может и ацитилен)

Отчего лазер питается?

BV ,
В рекламе не смотрел.

BV , Чем? Да все теми же мощными импульсными БП, и мощИ там много. Что касается остального, таки скорее всего наведенная боязнь всего. Одно дело- постоянная работа с/возле таких мощных источников, другое- иногда.

У меня вот такой магнитный медицинский прибор есть. Его мощность всего 35 ватт.
Оказывает значительное влияние на организм. Если передержать, то наоборот, не лечит, а вредит.
А сварочник 6000 ватт.

Виталий С 31 ,
А СВЧшка - 800 и более, а ИндВП - до 2,7 кВт.
И о чем это говорит?

Микитович , микроволновки экранированы, защищены и частота там на порядок выше, значит проницаемость ниже.

Виталий С 31 написал:

У меня вот такой магнитный медицинский прибор есть. Его мощность всего 35 ватт.
Оказывает значительное влияние на организм. Если передержать, то наоборот, не лечит, а вредит.
А сварочник 6000 ватт.

Виталий С 31 , И что, что 6000? Вы путаетесь в понятиях и физике явлений. На какой частоте работает ваш прибор, какая у него зона излучения?
ИСА потребляет 6000 Вт, и что с того, какая там зона и доля ВЧ/СВЧ излучения, зачем и с чем вы сравниваете электроды медприбора, с электродами сварочника, где пост. ток имеет место быть?
Нормально и правильно включенные и ИСА, и микроволновка, и проч. ничего не излучают- корпуса стальные и должны быть заземлены. А если не заземлены, тут и медприбор не поможет. А если и излучают, то мизер, намного меньше вашей мабилы прямо на теле.

АлВас , вы бы немного хоть что-то понимали бы прежде, чем писать!
Постоянный ток у него в сварочнике!

Не спорьте в тех темах суть которых знакома поверхностно.
ПЭМИ и ПЭМИН (наводки).
Первая - заблокировать исходящие из устройства.
Второе - защититься от внешнего воздействия.
Теория и отработанные практики по ПЭМИ применяются уже более 60 лет, притом весьма успешно. Например в тех же СВЧ-шках. Но качественно реализованы не у всех изготовителей. Особенно по блокировке ПЭМИ по входящим цепям питания. Но это решаемо.
У инверторов проблема в проводах.
ПЭМИ по сетевым проводам закрыть не проблема.
По сварочным - возможно только если выходной ток будет постоянным без каких либо пульсаций. Тогда выходы через правильные фильтры и все нормально.
Кстати если кабель массы и электрода свить то результирующая будет близка к нулевой . Ну, кто так будет работать.
А вот как саму дугу заэкранировать - решено только в автоматических линиях, где сама сварка проводится в закрытой камере.

Виталий С 31 написал:
У меня вот такой магнитный медицинский прибор есть. Его мощность всего 35 ватт.

Извините что подсказываю, но данный тип приборов является генератором с излучателем, таких в медицине полно уже более 50 лет: магнитотерапия, СВЧ-терапия и прочая.
Вы бы еще про РЛС рассказали.

Читайте также: