Kapasitiivinen kytkeytyminen

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Kapasitiivisella kytkeytymisellä tarkoitetaan usein tahatonta kapasitanssia, joka syntyy kahden johtimen välille. Syntynyt kapasitanssi voi kuljettaa piiristä toiseen häiriösignaalia eli kytkeä häiriövirran. Kaikissa käytännön piireissä on aina kapasitanssia. Kapasitiiviset häiriöt aiheutuvat potentiaalierojen aiheuttamasta sähkökentästä, eikä niitä siis voi syntyä, jos johtimet ovat samassa potentiaalissa. Kapasitiiviset häiriöt ovat vahvimmillaan suurilla taajuuksilla[1]. Kapasitiivinen häiriö voi kytkeytyä maakapasitanssin kautta, vaikka johtavaa yhteyttä häiritsevän ja vastaanottavan piirin välillä ei olisikaan[2]. Kapasitiivinen häiriö kytkeytyy helpoiten piirin impedanssin ollessa suuri, tällöin piirin taajuus ei vaikuta kapasitiivisen häiriön suuruuteen.

Kapasitiivista kytkeytymistä voidaan havainnollistaa sijaiskytkennällä, jossa johdinten välillä on kondensaattori.
Mittauspiiri johtimeen aiheutuvan häiriön kokeiluun.
Muuntajissa esiintyy kapasitanssia eri kierrosten, sekä myös ensiö- ja toisiokäämitysten välillä.

Johtimen herkkyyttä häiriöjännitteille voidaan kokeilla käyttämällä kahta vastusta, joista toinen on säädettävä ja toisen jännitettä seurataan esimerkiksi yleismittarilla. Jos häiriöjännite kasvaa vastuksen kasvaessa, on häiriö pääsääntöisesti kapasitiivista[3].

Kapasitiivisesti kytkeytyviä häiriökohteita[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Passiivisista komponenteista reaalimaailman ominaisuuksiltaan kela on epäideaalisin. Kelassa esiintyvän resistanssin lisäksi kapasitanssi on merkittävä syy sähkömagneettisille häiriöille keloissa. Jokaisella johdinsilmukalla on loiskapasitanssia viereistensä kierrosten kanssa, sekä usein muuntajan tapauksessa myös ensiökäämityksestä toisiokäämitykseenkin. Tällöin esimerkiksi sähköverkossa kulkeva häiriösignaali pystyy etenemään muuntajan läpi kapasitiivisesti kytkeytymällä.

Kapasitiivisen kytkeytymisen estäminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kapasitiivisia häiriöitä voidaan välttää estämällä niiden syntyminen, katkaisemalla niiden eteneminen ja parantamalla häiriöiden sietoa. Kapasitiivisen häiriön määrää voidaan vähentää kasvattamalla johtimien välistä etäisyyttä ja lyhentämällä johtimien pituutta. Jos johtimien välinen etäisyys on kolme kertaa johtimen halkaisija, on kapasitiivisen häiriön määrä enää hyvin pientä, tämän jälkeen etäisyyden vaikutus pienenee merkittävästi. Käyttämällä johtimessa suojamaadoitettua kuorta, muodostuu johtimen ympärille Faradayn häkki[4], joka eristää lähes täysin häiriöjännitteiltä, sillä tällöin sähkökenttä johtuu kuoreen eikä itse johtimeen. Pidemmät kaapelit saattavat vaatia useampia maadoituksia. Kaapelien eristystä heikentää usein se, että johtimien päät tulevat hiukan suojakuoren reunan yli. Joskus johtimissa käytetään punottua suojakuorta, joka sisältää pieniä reikiä eikä silloin toimi yhtä tehokkaasti kuin koko johtimen peittävä kuori, joka puolestaan on hyvin jäykkää sekä kallista valmistaa. Kapasitiivista häiriötä voidaan myös vähentää asettamalla johtimet niin, että niiden kohtisuora pinta-ala on mahdollisimman pieni. Tällöin johdinten välinen kapasitanssi on pienimmillään. Kapasitiivisen kytkeytymisen aiheuttamia häiriöitä voidaan torjua esimerkiksi kaventamalla taajuuskaistaa suodattimien avulla.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Mittaustekniikan perusteet luentomateriaali Helsingin yliopisto. Viitattu 7.10.2016.
  2. Ott.H.W.: Noise reduction techniques in electronic systems, 2nd Editon. John Wiley & Sons, Inc., 1988.
  3. EMC luentomateriaali Metropolia. Viitattu 7.10.2016.
  4. Miller.F.P.: Faraday Cage. VDM Publishing, 2009.