понятные стандарты

ЭМС Ассистент

Испытание на устойчивость к электрическим быстрым переходным процессам - "пачкам".

         Если выражаться простым языком, то данный стандарт описывает воздействия на электронное устройство  наносекундными импульсными помехами.

         Любое электронное устройство подвергается воздействию подобных импульсов если оно кондуктивно связано с другими приборами. Простыми  словами - подключено посредством проводов к сети переменного напряжения, либо к заземлению, либо имеет сигнальные порты, которые подключаются проводами к другим устройствам. Возникает закономерный вопрос: где подобные импульсы могут формироваться. На него можно найти ответ в стандарте:

Электрические быстрые переходные процессы (пачки) возникают при коммутации индуктивных нагрузок. Такие переходные процессы, обычно относящиеся к быстрым, могут характеризоваться следующими параметрами:
 - длительностью пачки импульсов, которая определяется, прежде всего, энергией, накопленной в индуктивности до начала коммутации;
 - частотой повторения отдельных переходных процессов;
 - изменяющейся амплитудой переходных процессов, составляющих пачку импульсов, которая определяется механическими и электрическими характеристиками переключающего устройства (скоростью операции разрывания цепи, способностью контакта в открытом состоянии выдерживать напряжение).

Обычно параметры электрических быстрых переходных процессов (пачек) не определяются единственным образом характеристиками коммутирующего контакта или коммутируемой нагрузки. (см. стандарт ПРИЛОЖЕНИЕ А)


Первой и самой главной задачей, которую стоит решить перед началом испытаний, является определение  степени жесткости (испытательный уровень) и критерия качества функционирования устройства. Для этого в стандарте приведены рекомендации для технических комитетов по выбору испытательных уровней. Всего их предусмотрено пять:

1 уровень - Хорошо защищенная электромагнитная обстановка, что соответствует 0,5 кВ для порта электропитания и порта защитного заземления (РЕ) и 0,25 кВ для порта управления и сигнального порта;

2 уровень - Защищенная электромагнитная обстановка, что соответствует 1 кВ для порта электропитания и порта защитного заземления (РЕ) и 0,5 кВ для порта управления и сигнального порта;

3 уровень - Типовая промышленная электромагнитная обстановка, что соответствует 2 кВ для порта электропитания и порта защитного заземления (РЕ) и 1 кВ для порта управления и сигнального порта;

4 уровень - Тяжелая промышленная электромагнитная обстановка, что соответствует 4 кВ для порта электропитания и порта защитного заземления (РЕ) и 2 кВ для порта управления и сигнального порта;

Х уровень - Специальные условия эксплуатации (см. стандарт раздел 5).

            Наиболее распространенным является уровень 2, он применим к бытовой обстановке(класс В) , а именно: дом, квартира, офис и магазин. Если рассматривать промышленное оборудование(класс А), то это уже третий уровень. Он применим к оборудованию установленному на  фабриках, заводах и сложных производственных участках. Четвертый уровень встречается довольно редко и применяется для устройств атомной и электрической энергетики. Если рассмотреть первый уровень  - он встречается крайне редко и почти нигде не применяется, исключение составляют помещения имеющие контролируемую электромагнитную обстановку, например, это лабораторное оборудование, установленное в специальных зонах или защищенных помещениях и подключенное к специальным  сетям.

Очень важной задачей  является определение критериев качества функционирования электронного устройства, и именно сам производитель их прописывает для своего устройства и сам указывает, какие ухудшения допустимы при испытаниях. Стандарт безусловно приходит на помощь и определяет 4 вида последствий от воздействия помехами при испытаниях:

А - нормальное качество функционирования в пределах, установленных изготовителем, заказчиком испытания или покупателем;

В - временное прекращение выполнения функции или ухудшение качества функционирования, которые исчезают после прекращения воздействия помех, с восстановлением нормального функционирования ИО без вмешательства оператора;

С - временное прекращение выполнения функции или ухудшение качества функционирования, коррекция которых требует вмешательства оператора или перезапуска системы;

D - прекращение выполнения функции или ухудшение качества функционирования, которые не являются восстанавливаемыми из-за повреждения оборудования (компонентов), нарушения программного обеспечения или потери данных. (см. стандарт раздел 9)


           Тут как раз и кроется залог "успешного прохождения" испытаний. Только сам производитель может определить что для устройства является допустимым. Рассмотрим пример "умного"  электрочайника. Основная его функция - кипятить воду, но так как мы живет в эпоху интернета вещей, то это устройство имеет маленький сенсорный экран, Wi-Fi модуль для подключения к интернету и связи с мобильным телефоном хозяина и еще и скачивает данные о погоде и сообщает их по утрам. При воздействии на него наносекундными импульсами наблюдаются помехи на экране устройства, пропадает связь с интернетом и есть угроза того, что хозяин с утра отправится на работу так и не узнав прогноз погоды, если подобны импульс придет на чайник по сети. И тут возникает вопрос: что именно является допустимым? Логично предположить, что интернет, погода и сенсорный экран - никак не влияют на кипячение воды. И если производитель сделает об этом пометку в документах, то даже если экран и интернет после испытаний выйдут из строя, а чайник продолжит греть воду в штатном режиме, то испытания будут признаны успешными

            Так как производители электронных устройств редко имеют компетенции в стандартах, а представители органов по сертификации предпочитают "шаблонный" подход, то на практике наиболее часто применяют критерий качества функционирования «B», т.е. допускается временные ухудшения или прекращение выполнения некоторых функций, но при прекращении воздействия прибор должен полностью восстановиться. Связано это с тем, что данные быстрые переходные процессы возникают в сети не постоянно и на достаточно короткое время.

           Разобравшись с определением уровня и критерия качества функционирования можно переходить к самому испытанию. И тут новая неопределенность:  в разных стандартах на вид продукции можно  обнаружить, что указана разная частота повторения импульса: обычно это 5 кГц и 100 кГц. Технические комитеты в праве выбрать любую частоту повторения импульсов, главное, чтобы их выбор отображал реальные помехи в сети питания или заземления в цепях к которым будет подключено испытуемое электронное устройство. Так как стандарты редко бывают идеальными,  такой критерий, как частота повторения может быть вообще не указан, в таком случае испытатель вправе применить обе частоты повторения.
          

Методы подачи воздействия на испытываемое электронное устройство прописаны в стандарте: 

  1. Через устройство связи и развязки
  2. Через емкостные клещи связи
  3. Через контрольную точку (Клемма заземления)

          Какие методы где могут быть применены?  Через устройство связи и развязки принято испытывать порты питания , причем зачастую генератор имеет встроенное устройство связи и развязки, оборудованное конденсаторами 33 нФ, которые подключены непосредственно к линиям питания. Воздействие подается сразу на все проводники, относительно общего заземления лаборатории. Так же помимо связи, необходимо обеспечить развязку поэтому применяют фильтры перед выходом в сеть питания.

          Через емкостные клещи связи подают импульсы на порты ввода-вывода, кабель, подключенный к электронному устройству помещают в клещи и фиксирую внутри, таким образом, чтобы обеспечить максимальную емкостную связь с ним. Если кабель слишком большого диаметра и не помещается в клещи или их нет в наличии,  разрешается применять альтернативный способ подачи воздействия, например, через металлическую пластину, фольгу которой обматываю порт связи, или проводящею ленту.

          Через контрольную точку или клемму заземления испытывают только те устройства, в которых есть в наличии данный порт и он имеет соответствующую маркировку. Наиболее часто такой метод применяется для устройств  энергетики, так как зачастую цепь заземления выведена отдельным проводом в шнуре питания и при воздействии на линию питания одновременно ведется воздействие и на порт заземления.

           Важно помнить, что  длинна кабеля не должна превышать 0.5 метра от устройства связи развязки генератора до испытываемого электронного устройства при испытании настольного оборудования и 1 метра при испытаниях напольного оборудования. При применение емкостных клещей связи, п расстояние отсчитывается именно от самих клещей, а не от устройства связи и развязки или генератора. Само устройство находится на изолирующей подставке высотой 10 сантиметров. Если испытываемое оборудование имеет отдельную клемму заземления, то его необходимо штатно заземлить на опорную пластину заземления, без применения каких-либо развязывающих устройств, зачастую именно отдельное заземление сможет обеспечить стекание помехи и защиту устройства от подобных воздействий.

           Само воздействие может быть двух полярностей, положительной и отрицательной, причем длительность каждой полярности не превышает минуту, но бывают исключения, например, для  светового оборудования. ГОСТ на осветительную технику регламентирует испытание в течении двух минут для каждой полярности.

            Из-за небольшой длительности наносекундных импульсов само испытание является одним из самых коротких, не требующих большого количества специального оборудования и особой подготовки зоны испытаний. Но стоит помнить, что электронное устройство может полностью прекратить функционирование, выйти из строя и даже в крайнем случае сгореть. Поэтому лучше проводить это испытание одним из последних в ряде остальных предписанных стандартами.  

ГОСТ IEC 61000-4-4-2016
Cookie-файлы
Настройка cookie-файлов
Детальная информация о целях обработки данных и поставщиках, которые мы используем на наших сайтах
Аналитические Cookie-файлы Отключить все
Технические Cookie-файлы
Другие Cookie-файлы
Мы используем файлы Cookie для улучшения работы, персонализации и повышения удобства пользования нашим сайтом. Продолжая посещать сайт, вы соглашаетесь на использование нами файлов Cookie. Подробнее о нашей политике в отношении Cookie.
Подробнее Понятно
Cookies