EMC TEST LABORATUVARI

ELEKTROMANYETİK VE TEMEL KAVRAMLAR

Elektrik Alan

Bir elektrik yükünün etkisini gösterdiği bölgeye o yükün elektrik alanı denir. Elektrik
alanı E vektörü ile gösterilir. Eksi yük için elektrik alan vektörü eksi yüke doğru
yönelmiştir. Artı yük için ise artı yükten dışarı doğrudur. Elektrik alan vektörü
elektrik alan çizgilerini oluşturur ve iki yük arasındaki alan çizgileri geçişi Şekil
2.1’de gösterilmiştir. Zıt kutuplu iki yük için elektrik alan çizgileri artıdan çıkarak
eksiye doğru gitmekteyken, aynı kutuplu iki yük için elektrik alan çizgileri
birbirlerini bükerler

elektrik alan

elektrik alan

Şekil 2.1. Elektrik alan çizgileri

 

 

Manyetik Alan

 

Elektrik alan duran yüklerin oluşturduğu bir alan çeşidiyken, manyetik alan ivmesiz
düzgün doğrusal hareket eden yüklerin oluşturduğu bir alan çeşididir. Manyetik alan
elektrik alanı gibi vektörel bir büyüklüktür ve manyetik alan vektörü H simgesiyle
gösterilir. H manyetik alan vektörünün yönü yüklerin hareket yönüne diktir.
Manyetik alan çizgileri ile elektrik alan çizgileri arasındaki fark manyetik alan
çizgilerinin bir yükte başlayıp diğer yükte son bulmamasıdır. Bununla birlikte
manyetik alan çizgileri kendi üzerine kapanan eğriler oluşturur ve elektrik alan
çizgileri gibi birbirini kesmezler. Manyetik alan çizgilerinin sıklığı akım akan telden
uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır. Manyetik alan vektörünün yönü, sağ el
kuralı ile bulunmaktadır. Bu kurala göre sağ el baş parmağı akım yönünde tutulurken diğer parmaklar teli doladığında parmakların gösterdiği yön manyetik alan
vektörünün yönüdür (Şekil 2.2).

 

manyetik alan

manyetik alan

 

2.3. Elektromanyetik Alan

Faraday ve Ampera kanunları, elektrik alan ve manyetik alan kavramlarının yüklerin
hareketinden kaynaklandığını ve zamana göre değişen elektrik alanın manyetik alan
oluşturacağını aynı şekilde zamana göre değişen manyetik alanın elektrik alanı
oluşturacağını ispatlamışlardır. Bu bağlamda elektromanyetik alan, elektrik alan ve
manyetik alanın birleşmiş halidir.

2.4. Elektromanyetik Girişim

 

Elektrik ve elektronik sistemler normal çalışma durumlarında elektromanyetik enerji
yayarlar. Yine bu sistemler çalışmaları sırasında istenmeyen elektromanyetik
ışımalar yaparlar. Oluşan bu elektromanyetik kirlilikler, çoğu zaman hassas
elektronik cihazlar ve sistemler üzerinde olumsuz etki gösterirler. Elektromanyetik
enerjinin iletim hattı veya ışıma yoluyla elektronik sistemlere kuplaj olmaları
(kenetlenme, bağlanma) sonucu cihazların ve sistemlerin olumsuz etkilenmelerine
Elektromanyetik Girişim (EMG) denilir. Genel olarak elektromanyetik girişim;

istenmeyen işaretin, temel işaret üzerine binerek oluşturduğu bozulma olarak ifade
edilir. Elektromanyetik girişim sonucunda cihazın veya sistemin performansı düşer.
Elektromanyetik girişimin sonuçları farklı şekillerde kendini gösterirler. Bazen
televizyonların karlanması gibi etkileri olabileceği gibi bazen de füze sistemlerinin
istenmeden ateşlenmesi gibi etkileri olabilir. Şekil 2.3 ve Şekil 2.4’de EMG için
örnekler verilmektedir.
Günlük yaşamda karşılaşılan elektromanyetik girişim olaylarına
• Yıldırım sonucu radyo yayınlarında görülen bozulmalar,
• Elektrik süpürgesinin, saç kurutma makinasının, radyo ve televizyon
yayınlarını bozması,
• Florasan lambaların yandığında televizyon yayınının bozulması,
• Cep telefonlarının ya da bilgisayarların, araçların elektronik sistemlerinde
bozulmalara yol açması,
• Radar kulesi yakınlarında uçan helikopterlerin kontrolden çıkması,
olmak üzere örnekler verilebilir.

elektromanyetik girişim

elektromanyetik girişim

 

Elektromanyetik Girişim ile ilgili ilk sorunlar 1930’lu yıllarda ortaya çıkmıştır. Bu
yıllarda kullanılan radyo alıcılarının elektrik motorları, benzinli motorlar gibi
cihazların elektromanyetik emisyonlarından etkilendiği görülmüştür. Bu nedenle
karşılaşılan ilk olaylar Radyo Frekans Girişimi (RFI) olarak adlandırılmıştır. İkinci
Dünya savaşı sırasında radar ve telsiz haberleşmesiyle birlikte elektronik alt
sistemler arasındaki girişim olayları artmıştır. Son yüzyıl içinde ortaya çıkan bazı
olayların nedenlerinin araştırılması ile elektromanyetik girişimin büyük felaketlere
neden olabileceği anlaşılmıştır. 1967 yılında, Forrestal uçak gemisinde füze
patlaması sonucu 134 kişinin ölmesinin sebebinin elektromanyetik girişim olduğu
ortaya çıkarılmıştır. 1982 yılından beri ABD ordusundaki Black Hawk helikopter
kazalarının çoğunun helikopterlerin radyo vericilerine yakın yaptıkları uçuşlar
olduğu görülmüştür. 1984 yılında ABD 911 İmdat telefonlarının anlamsız çağrılar
almasının sebebinin bina girişinde kullanılan telsiz telefonlarının 911 telefon
numarısına karşı düşen ASCII ve EBCDIC kodları üretmesinin olduğu bulunmuştur.
Bir başka yaşanmış olan kötü tecrübede radyo kontrollü bir vinç beklenmedik bir
anda, bir kepçe dolusu erimiş çeliği işçilerin üzerine dökmüştür. Yapılan incelemede
yeni radyo linkinin, orjinal açma-kapama düğmesinin kontrolü ile karıştığı ve kazaya
bu durumun yol açtığı bulunmuştur. Türkiye’de ise 2005 yılında Balıkesir jet
üstünden havalanan F16 savaş uçağının dönüş sırasında kuleyle irtibatının koptuğu
görülmüştür. Yapılan araştırmalar sonucu bölgede bulunan uydu alıcısının neden
olduğu girişim nedeniyle bağlantının koptuğu anlaşılmıştır. Bunun üzerine Türk
Telekomünikasyon Kurumu uydu alıcısı üreticilerini toplantıya çağırmış ve EMC
12
ölçümlerini yapmalarını istemiştir. 1990’lı yıllarda kablosuz iletişim sistemlerinin
yaygınlaşmaya başlamasıyla, elektromanyetik girişime karşı resmi önlemler alınmış
ve uygulanmıştır. Avrupa Birliği EMC Direktifi (EEC 89/336) bu önlemlere örnek
olarak verilebilir.

elektromanyetik girişim örneği

elektromanyetik girişim örneği

elektromanyetik girişim örneği

 

Elektromanyetik girişim sorunu, iki ana başlığa ayrılabilinir. Birincisi elektrik elektronik
cihaz ve sistemlerin iletkenlik (conducted interference) ve ışıma (radiated
interference) yoluyla yaydıkları elektromanyetik enerji emisyon (yayım) sorunudur.
Emisyon sorununda cihaz veya sistem kendisi haricindeki sistemler için tehlike
oluşturur. İkincisi elektrik-elektronik cihaz ve sistemlerin iletkenlik ve ışıma yoluyla
ortamda bulunan elektromanyetik enerjiden etkilenmesi, alınganlık sorunudur.
Alınganlık sorununda cihaz veya sistem kurban durumunda bulunur (Şekil 2.5).
Elektromanyetik girişim olayının gerçekleşmesi üç temel unsura bağlıdır. Bunlar;
Elektromanyetik Girişim Kaynağı, Elektromanyetik Girişimden etkilenen sistem ve
13
bu ikisi arasındaki bağlantı-kuplaj ortamıdır (Şekil 2.6). Ayrıca Çizelge 2.1’de farklı
bazı elektromanyetik girişim kaynağı, kuplaj ortamı ve etkilenen sistemlere ait
durumlar gösterilmektedir.

elektromanyetik girişim unsurları

elektromanyetik girişim unsurları

elektromanyetik girişim unsurları

 

Şekil 2.6. Elektromanyetik girişim unsurları
Çizelge 2.1. Elektromanyetik girişim kaynağı, ortamı ve etkilenen çizelgesi
EMG Kaynağı Kuplaj Ortamı Etkilenen Sistem
Radar Bağlantı kabloları Radyo alıcıları
Radyo Vericileri Güç Hatları Kontrol Sistemleri
Motorlar Antenden Antene Elektronik Sistemler
Anahtarlar Kablodan Kabloya Analog Sensörler
Atmosferik Gürültü Işıma ile emisyon İnsan
Yıldırım Ortak topraklama Hattı Yükselteçler
Şekil 2.7’de görüleceği üzere Elektromanyetik Girişim kaynakları genel olarak iki
ana başlığa ayrılabilir. Bunlar;
1- Doğal Girişim Kaynakları
2- Yapay Girişim Kaynakları
Doğal Girişim Kaynakları: Yıldırım, güneş patlaması, jeomanyetik fırtına vb. doğal
girişim kaynaklarını oluşturur. Yıldırım düşmesi sonucunda kısa bir zaman diliminde
çok büyük bir enerji açığa çıkar. Yıldırım esnasında hızlı akım değişimlerinden geniş
bantlı RF sinyalleri yayılır ve bu sinyaller girişim sorunları yaratır. Güneşte meydana gelen patlamalardan ortaya çıkan elektromanyetik enerji, dünyaya kadar ulaşmakta
ve özellikle haberleşme sistemlerinde girişimlere sebep olmaktadır.

 

Yapay Girişim Kaynakları:

İnsan yapımı elektrik-elektronik cihaz ve sistemlerin

yapay girişim kaynakları

yapay girişim kaynakları

gerçekleştirdikleri emisyonlar nedeniyle elektromanyetik ortamda etkileşimler
meydan gelebilir. Radar sistemleri, Televizyon vericileri, Cep telefonları, mikrodalga
fırınlar, açma-kapama sistemleri vb. bunlara örnek olarak verilebilir.
Şekil 2.7. Elektromanyetik girişim kaynakları
Girişim kaynağından çıkan elektromanyetik enerji, etkilenen sisteme farklı yollardan
ulaşır. Girişim kaynağı iletken bir yol, hat kullanarak direk olarak etkileyeceği
sisteme ulaşabileceği gibi başka bir girişim kaynağı üzerinden de etkileyeceği
sisteme ulaşabilir. İletken yol herhangi bir iletken, güç hatları, sinyal hatları,
topraklama hatları olabilir. Elektromanyetik enerji herhangi bir iletken yol
kullanmadan ışıma yoluyla da etkilenen sisteme ulaşabilir.

 

Kaynak : Merve Hatice KARATAŞ (Yüksek Lisans Tezi )