Nhiễu điện từ là gì? Ảnh hưởng của Nhiễu điện từ đến thiết bị điện

Nhiễu điện từ (EMI) là hiện tượng các sóng điện từ không mong muốn gây ra nhiễu loạn hoặc cản trở hoạt động của thiết bị điện tử. Nhiễu này có thể xuất phát từ nhiều nguồn như thiết bị điện công suất lớn, điện thoại di động, và các hệ thống phát sóng vô tuyến. EMI ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất, độ chính xác và độ tin cậy của các thiết bị, đặc biệt là trong môi trường công nghiệp, y tế và viễn thông.

Để tìm hiểu chi tiết hơn về hiện tượng Nhiễu điện từ này, hãy tham khảo bài viết dưới đây:

Nhiễu điện từ là gì?

Nhiễu điện từ (hay còn gọi là nhiễu điện – EMI) là một hiện tượng mà các tín hiệu điện hoặc từ trường không mong muốn gây ra sự can thiệp hoặc làm giảm hiệu suất của các thiết bị điện tử. EMI có thể gây ra các vấn đề như nhiễu tín hiệu, giảm chất lượng truyền thông, gây lỗi dữ liệu và thậm chí làm hỏng thiết bị điện tử nhạy cảm.

Phân loại nhiễu điện từ

Nhiễu điện từ được chia thành hai loại chính dựa trên tần số và nguồn phát:

1. Nhiễu dẫn (Conducted EMI):

• Là loại nhiễu được truyền qua các đường dẫn điện như dây cáp, dây nguồn hoặc mạch điện.
• Nguồn gốc: Có thể xuất hiện từ thiết bị có bộ nguồn chuyển mạch, thiết bị điện công suất lớn, hoặc các linh kiện điện tử không được lọc nhiễu hiệu quả.
• Hậu quả: Nhiễu dẫn có thể truyền từ thiết bị này sang thiết bị khác thông qua hệ thống dây điện, gây nhiễu loạn hoạt động của các thiết bị nhạy cảm khác.

2. Nhiễu bức xạ (Radiated EMI):

• Là loại nhiễu được phát tán qua không khí dưới dạng sóng điện từ.
• Nguồn gốc: Các thiết bị phát sóng như radio, điện thoại di động, bộ phát Wi-Fi, và các thiết bị điện tử không được che chắn cẩn thận.
• Hậu quả: Nhiễu bức xạ có thể ảnh hưởng đến các thiết bị ở khoảng cách xa, đặc biệt là các thiết bị nhạy cảm với sóng điện từ như thiết bị y tế, hệ thống điều khiển công nghiệp, và các thiết bị viễn thông.

Nguyên nhân gây ra nhiễu điện từ

Nhiễu điện từ (Electromagnetic Interference – EMI) xảy ra khi các thiết bị điện hoặc từ trường phát ra tín hiệu không mong muốn, gây cản trở hoặc làm giảm hiệu suất của các thiết bị điện tử khác. Dưới đây là các nguyên nhân phổ biến gây ra nhiễu điện từ:

1. Thiết bị điện tử công suất cao: Thiết bị điện công nghiệp, máy hàn điện, và bộ nguồn chuyển mạch thường tạo ra nhiễu điện từ do quá trình bật/tắt các linh kiện bán dẫn với tần số cao.
2. Thiết bị truyền thông không dây: Thiết bị phát sóng radio, bộ phát Wi-Fi, điện thoại di động phát ra các tín hiệu có thể gây nhiễu cho các thiết bị điện tử khác.
3. Thiết bị cơ điện: Động cơ điện, máy biến áp, máy bơm và các thiết bị cơ điện khác có thể tạo ra trường điện từ mạnh gây nhiễu.
4. Sự phóng điện tĩnh: Phóng điện do tĩnh điện giữa các bề mặt dẫn điện hoặc trong không khí có thể tạo ra nhiễu xung ngắn gây ảnh hưởng đến mạch điện.

Chi tiết hơn về nguyên nhân gây ra nhiễu điện từ có thể xem tại bài viết: Nguyên nhân gây ra hiện tượng nhiễu điện từ

Các tiêu chuẩn về nhiễu điện từ

Các tiêu chuẩn về nhiễu điện từ (EMI) và khả năng tương thích điện từ (Electromagnetic Compatibility – EMC) được thiết lập để đảm bảo rằng các thiết bị điện và điện tử không gây ra hoặc bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ quá mức. Dưới đây là một số tiêu chuẩn phổ biến nhất trên toàn cầu:

1. Tiêu chuẩn CISPR (International Special Committee on Radio Interference)

• CISPR là một tổ chức quốc tế thuộc IEC (International Electrotechnical Commission), chuyên đưa ra các tiêu chuẩn về nhiễu điện từ.
• Các tiêu chuẩn chính của CISPR:
  • CISPR 11: Áp dụng cho các thiết bị công nghiệp, khoa học và y tế (ISM). Quy định về phát xạ nhiễu tần số cao từ các thiết bị này.
  • CISPR 12: Quy định về phát xạ nhiễu từ các phương tiện giao thông, bao gồm ô tô, tàu thuyền, máy bay.
  • CISPR 13: Được sử dụng cho thiết bị thu phát radio và TV, nhằm giới hạn mức độ nhiễu gây ảnh hưởng đến sóng truyền hình và phát thanh.
  • CISPR 22 (đã được thay thế bởi CISPR 32): Áp dụng cho thiết bị công nghệ thông tin, yêu cầu về mức phát xạ nhiễu trong dải tần từ 9 kHz đến 400 GHz.
  • CISPR 32: Quy định về mức phát xạ cho các thiết bị truyền thông đa phương tiện, kết hợp yêu cầu của CISPR 13 và CISPR 22.

2. Tiêu chuẩn FCC (Federal Communications Commission – Hoa Kỳ)

• FCC Part 15 là một phần quan trọng của quy định FCC, tập trung vào phát xạ không mong muốn từ các thiết bị điện tử.
  • Class A: Áp dụng cho các thiết bị sử dụng trong môi trường công nghiệp, yêu cầu mức phát xạ nhiễu thấp hơn nhưng không nghiêm ngặt bằng Class B.
  • Class B: Áp dụng cho các thiết bị sử dụng trong môi trường dân dụng, yêu cầu mức phát xạ nhiễu thấp hơn Class A vì các thiết bị dân dụng dễ bị nhiễu hơn.
• Phạm vi: Tiêu chuẩn FCC Part 15 điều chỉnh các thiết bị phát ra tần số từ 9 kHz đến 3 GHz, bao gồm cả các thiết bị Wi-Fi, Bluetooth, và các thiết bị không dây khác.

3. Tiêu chuẩn EN (European Norms – Châu Âu)

• EN 55032: Tiêu chuẩn về nhiễu phát xạ cho các thiết bị truyền thông đa phương tiện, bao gồm máy tính, TV, thiết bị mạng và các hệ thống truyền thông.
• EN 55011: Quy định về nhiễu điện từ của các thiết bị công nghiệp, khoa học và y tế, tương tự CISPR 11.
• EN 55024: Yêu cầu về khả năng chống nhiễu (immunity requirements) đối với các thiết bị công nghệ thông tin. Nó quy định khả năng của thiết bị chịu đựng được nhiễu điện từ mà không làm giảm hiệu suất.

4. Tiêu chuẩn IEC (International Electrotechnical Commission)

• IEC 61000 là một loạt các tiêu chuẩn quốc tế về khả năng tương thích điện từ (EMC):
  • IEC 61000-4-2: Kiểm tra khả năng chống nhiễu của thiết bị đối với phóng điện tĩnh điện (ESD).
  • IEC 61000-4-3: Kiểm tra khả năng chống nhiễu của thiết bị đối với trường điện từ tần số radio.
  • IEC 61000-4-4: Kiểm tra khả năng chống nhiễu của thiết bị đối với các xung điện nhanh (EFT).
  • IEC 61000-4-5: Kiểm tra khả năng chống nhiễu của thiết bị đối với xung điện áp cao (Surge).
  • IEC 61000-4-6: Kiểm tra khả năng chống nhiễu của thiết bị đối với nhiễu dẫn qua dây nguồn.
  • IEC 61000-4-11: Kiểm tra khả năng chống nhiễu của thiết bị đối với hiện tượng giảm áp hoặc gián đoạn ngắn của nguồn điện.

5. Tiêu chuẩn MIL-STD (Quân sự – Hoa Kỳ)

• MIL-STD-461: Tiêu chuẩn của quân đội Mỹ về phát xạ và khả năng chống nhiễu điện từ đối với các thiết bị quân sự. Được sử dụng trong các ứng dụng hàng không, tàu biển và các thiết bị quân sự khác để đảm bảo không có tác động tiêu cực từ EMI trong môi trường khắc nghiệt.

6. Tiêu chuẩn ISO (International Organization for Standardization)

• ISO 7637: Tiêu chuẩn về khả năng chống nhiễu của các hệ thống điện trong phương tiện giao thông (ô tô, xe máy). Tiêu chuẩn này kiểm tra phản ứng của các hệ thống điện tử trong xe đối với các xung điện áp khác nhau xuất hiện khi xe khởi động hoặc khi có sự cố về điện.

Tác động của nhiễu điện từ đến các thiết bị điện

Nhiễu điện từ (EMI) có thể gây ra nhiều vấn đề đối với các thiết bị điện tử và hệ thống điện, làm giảm hiệu suất, gây hỏng hóc hoặc thậm chí làm mất khả năng hoạt động của chúng. Tác động của nhiễu điện từ phụ thuộc vào cường độ của nhiễu, loại thiết bị và mức độ nhạy cảm của thiết bị đối với các tín hiệu không mong muốn.

Dưới đây là một số tác động chính của nhiễu điện từ đến các thiết bị điện:

• Làm giảm chất lượng tín hiệu: Nhiễu EMI có thể làm méo hoặc suy giảm tín hiệu âm thanh, hình ảnh hoặc dữ liệu, gây ra các hiện tượng như âm thanh rè, hình ảnh nhiễu hạt.
• Ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị: EMI có thể làm giảm độ tin cậy của các thiết bị nhạy cảm như thiết bị y tế, thiết bị đo đạc và điều khiển công nghiệp, làm giảm hiệu suất hoặc gây lỗi thiết bị.
• Gây mất an toàn: Trong một số trường hợp, nhiễu điện từ có thể làm gián đoạn hoạt động của các hệ thống an toàn như hệ thống điều khiển máy bay, hệ thống báo cháy, gây nguy hiểm cho người sử dụng.

Biện pháp giảm thiểu nhiễu điện từ

Để giảm thiểu nhiễu điện từ (EMI) và tăng khả năng tương thích điện từ (EMC), cần áp dụng nhiều biện pháp kỹ thuật khác nhau trong quá trình thiết kế và sản xuất thiết bị điện tử. Dưới đây là các biện pháp phổ biến nhất:

1. Sử dụng mạch lọc EMI:
   • Bộ lọc EMI bao gồm các cuộn cảm (inductor) và tụ điện (capacitor) được thiết kế để lọc bỏ nhiễu tần số cao, giữ cho dòng điện ở mức ổn định.
2. Che chắn điện từ (Electromagnetic Shielding):
   • Sử dụng vỏ kim loại hoặc các vật liệu che chắn khác để bao bọc các linh kiện và thiết bị nhạy cảm, ngăn chặn sóng điện từ từ bên ngoài xâm nhập và gây nhiễu.
3. Thiết kế mạch in tối ưu:
   • Thiết kế mạch in PCB phải đảm bảo khoảng cách giữa các dây dẫn, tránh chạy dây tín hiệu song song và sử dụng các mặt đất chung để giảm thiểu khả năng bị nhiễu.
4. Sử dụng cáp chống nhiễu:
   • Các loại cáp như cáp xoắn đôi (twisted pair), cáp bọc giáp (shielded cable) có thể giảm thiểu khả năng thu nhiễu từ môi trường bên ngoài.
5. Đặt khoảng cách hợp lý giữa các thiết bị:
   • Giữ khoảng cách giữa các thiết bị phát và nhận sóng điện từ để giảm thiểu ảnh hưởng lẫn nhau.
6. Sử dụng các thiết bị an toàn điện:
   • UPS Online, Bộ lọc EMI, Biến áp cách ly hoặc Bộ triệt tiêu xung nhiễu đều được trang bị các công nghệ lọc chống nhiễu điện.

Trên đây là một số thông tin cơ bản giải thích cho câu hỏi Nhiễu điện từ là gì? cùng những thông tin về nguyên nhân, ảnh hưởng và biện pháp giảm thiểu nhiễu điện từ. Nếu bạn đang cần một thiết bị an toàn có thể lọc hoàn toàn Nhiễu điện, có thể tham khảo thêm thiết bị Bộ lưu điện Online đang được phân phối trên website Minh Phát Tech, hoặc liên hệ ngay đến hotline 0964.160.888 để được hỗ trợ miễn phí.

Tham khảo thêm:

• 7 nguyên nhân chính gây ra hiện tượng Nhiễu điện từ