노이즈(Noise)의 발생, 성분, 장해현상, 노이즈대책 등

노이즈(Noise)의 발생, 성분, 장해현상, 노이즈대책 등

 

1. 노이즈의 개요

모든기기에 전류가 급격히 변화하면 이에 따른 전자노이즈가 발생하게 되며, 재래식 조명기기의 경우에는 주로 기동시 과도현상에 의한 장해였으나 최근의 전자식 기기는 반도체 스위칭 소자를 사용하여 고주파를 이용하게 된다.

그러나 이러한 종류의 전원은 많은 장점을 가지지만 동작하는 동안 중대한 전자노이즈의 발생원인이 되고 또한 노이즈의 전자적인 작용은 전자적인 환경과 밀접한 관계를 가진다.

노이즈란 전자파 장해(EMI : Electromagnetic Interference)라고 하며, 희망하는 수신신호에 간섭을 일으켜 손상을 주는 현상이다

1) 전자환경성(EMC : )의 개요

전력기기나 전자통신장비는 그 접속되는 전력선이나 신호선에서의 전도 그리고 공간을 통하는 전자방사에 의하여 상호 방해나 간섭을 받을 가능성이 있다. 이와같은 문제를 전자환경성이라 한다. 전자환경은 여러 가지 복잡한 요소로 구성되며, 다음과 같다.

① 장치의 설치장소

- 쉴드 또는 접지 조건

- 인접기기의 종류, 이격거리 등

② 전원계통에 관계되는 환경

- 전원의 종별, 전압의 등급

- 접지점에서 본 내부 임피던스

③ 장치에의 신호선로

- 신호선로의 종별, 부설 상황, 필터의 유무 등

 

2. 노이즈의 발생

1) 전원부의 노이즈

1-1) 분포용량 리액턴스에 의한 영향

전원용 변압기에 어떤 부하를 접속하여 사용할 경우 대부분의 경우 변압기 2차측에는 2종접지공사가 시행되어 있으므로 변압기의 2차측은 대지와 전기적으로 직접 결합되어 있으며, 기기측에서는 기기의 권선과 대지간에 존재하는 수 백㎊의 정전용량(분포용량 리액턴스)에 의해 대지와 전기적으로 결합되어 있다.

 

· 정전용량에 의한 리액턴스 Xc = 1÷2πfC (Ω)

· f : 전원의 주파수(㎐)

· C : 기기의 권선과 대지간의 정전용량(F)

· 따라서 주파수가 수십(K㎐) 이상의 노이즈에 대해서는 전원주파수의 경우보다 수천분의 일 이하로 줄어들 게 되므로 이를 무시할 수 없게 되어 기기와 대지간의 분포용량 리액턴스에 의해 노이즈에 대한 폐회로가 구성되며 그 분포용량은 노이즈의 통로가 된다.

 

3. 노이즈의 성분

< 동상성분 >

 

< 차동성분 >

 

1) 차동성분

전원선 간에 실리는 노이즈로 Normal Mode라고 한다.

 

2) 동상성분

전원선과 접지점 간에 걸리는 노이즈로 Common Mode라고 한다.

 

4. 노이즈의 장해현상

1) 유도장해

전기설비는 주변환경으로부터 전압,전류의 왜곡 전계,자계 등 전자기 현상으로 방해 또는 전자왜란을 받게 된다.

이러한 장해는 전원선이나 통신선을 통해 침입하는 전도적 장해와 전자파의 형태로 장해를 주는 방사적 장해로 구분한다.

· 정전유도 : 전력선의 전압에 기인한다. 특히 고전압일수록 그영향이 커진다.

(전력선과 통신선의 상호 커패시턴스에서 기인)

· 전자유도 : 전력선의 전류에 기인한다.특히, 지락시

(상호 인덕턴스에서 기인)

 

2) 전도적 장해

 

3) 방사적 장해

전자방사로 인한 설비에의 영향을 말하며, 방사전자파는 전자회로나 기기의 내부부품과 쇄교하여 전압 또는 전류를 유도하고 전기설비의 동작에 방해를 준다.

 

5. 전원의 노이즈 대책

 

 

6. 유도전압 경감대책

· 상호인덕턴스를 감소시킨다

- 송전선과 통신선 간격을 이격하고, 송전선과 통신선과의 교차를 가급적 직각으로 한다.

· 차폐계수를 감소시킨다

- 통신케이블에 강대 외장케이블을 사용

- 통신 케이블을 금속관에 넣는다.

- 통신 케이블에 알루미늄피 유도 차폐케이블 사용

- 차폐선을 시설한다.

· 회선의 대지에 대한 임피던스를 높여 평형도를 개선한다

- 억압선륜을 삽입.

· 차폐선과 통신선간 상호임피던스를 증대시켜 전자차폐효과를 증가시킨다.

· 가공지선의 저항을 감소시킨다

- 도전성이 좋은 가공지선을 사용

- 가공지선을 굵은 것이나 2조로 한다.

· 통신선에 적절한 피뢰기를 설치한다

 

7. 전자유도장해의 방지대책

1) 근본대책

 

· 유도전류를 줄인다

· 송전선과 통신선간 상호 인덕턴스를 줄인다.

· 양 선로의 평행길이를 줄인다.

· 유도장해를 받게 되는 시간을 줄인다

 

2) 전력선측 대책

· 이격시킨다(가능한 통신선로에서 멀리 떨어지게 한다)

· 비 접지화 - 중성점을 저항 접지시 저항 값을 가능한 한 크게 한다.

· 고장지속시간의 억제 - 고속도 지락 차단 보호한다.

· 차폐선을 가설한다(송전선과 통신선사이를 차폐한다)

 

3) 통신선로측 대책

· 통신선의 도중에 중계코일(절연변압기)를 넣어서 구간을 분할한다.

· 연피 통신케이블을 사용한다.

· 통신선에 우수한 피뢰기를 설치한다.

· 배류코일, 중화코일 등으로 통신선을 접지해서 저주파수의 유도전류를 대지로 흘리도록 한다.