6.1.1 Имитация низкочастотных помех и миллисекундных импульсов в сетях низкого напряжения

Для доказательства помехоустойчивости при отключениях в результате срабатывания максимальной токовой защиты элект­ронные устройства, используемые в силовых установках, должны согласно VDE 0160 [Л.] испытываться на перенапряжения (рис. 6.4). Получение перенапряжения осуществляется разрядом конденсатора-накопителя энергии в момент достижения напря­жением питания амплитудного значения (рис. 6.5).

Рис. 6.4 – Импульс напряжения для испытания устойчивости к перенапряжени­ям электронных устройств в цепях переменного тока

Рис. 6.5 - Схемы испытаний на перенапряжения одно- и трехфазных устройств: Z – развязывающее полное сопротивление VDE 0160 [Л.]

В то время как для приборов, питаемых однофазным напряжением, применяются односторонне заземленные имитаторы, для устройств с двух и трехфазным питанием необходимы имитаторы помех с незаземленным, симметричным выходом. Разделение потенциалов не может быть произведено при помощи разделительного трансформатора, так как в этом случае корпус имитатора может приобрести недопустимо высокие напряжения прикосновения.

Емкость конденсатора-накопителя энергии определяется емкостным входным сопротивлением электронного устройства и полным сопротивлением катушек индуктивности устройства развязки от сети. Она должна быть так скоординирована с параметрами объекта, чтобы обеспечивались временные параметры импульса (рис. 6.4). Емкость может достигать 250 мкФ. Испытательное напряжение может быть подведено также последовательно при помощи трансформатора (см.).

Рис. 6.6 – Имитация понижений напряжения сети: AT — автотрансформатор

Наряду с перенапряжениями электронные устройства должны также переносить случайные кратковременные понижения на­пряжения питания или даже кратковременное исчезновение на­пряженности. Испытания устойчивости объекта к понижению на­пряжения может осуществляться, например, по схеме, изобра­женной на рис. 6.6. Электронный ключ, включаемый с любым фазовым сдвигом по отношению к напряжению сети, допускает произвольную имитацию всех видов сетевых помех. Типичными длительностями исчезновения напряжения сети являются 10 мс (1 полупериод), понижения напряжения на 50% 20 мс (1 период), см. например, VDE 0839 ч. 1 [Л]. При периодическом управлении ключом могут имитироваться также периодические понижения напряжения, которые происходят во время коммутационных процессов в выпрямителях.

6.1.2 Имитация широкополосных низкоэнергетических помех в виде пачек импульсов коммутационных перенапряжений

Коммутационные перенапряжения катушек реле и конденса­торов, а также других индуктивных нагрузок проявляются чаще всего как пачки импульсов помех в сетевых, сигнальных прово­дах и линиях передачи данных . Для их имитации

была нормирована временная характеристика помехи, представ­ленная на рис. 6.7 (VDE 0843, ч. 4 (Л.). Отдельные импульсы качественно такие же, что и классические грозовые импульсы (двойная экспоненциальная функция), но имеют другие времен­ные параметры:

время нарастания Tн = 5 нc ± 30%;

время полуспада Тс = 50 нc ± 30%.

Пачки импульсов помех характеризуются амплитудой пачки, периодом следования пачек, длительностью.

Рис. 6.7 – Форма имитированной помехи в виде пачки импульсов: а – отдельный импульс при быстрой временной развертке; б – пачки импульсов помехи при медленной временной развертке

Амплитуда импульсов определяется типом испытуемого прибора или природой подходящих и отходящих проводов (сетевой провод, входные и выходные провода), иными словами, их полезным напряжением. Период следования пачек составляет, как правило, 300 мс ± 20%, длительности пачки 15 мс ± 20%. Период следования отдельных импульсов зависит от класса жесткости испытаний (табл. 6.1).

Пачки импульсов помех, подобные изображенным на рис. 6.7, б могут быть произведены при помощи схемы по рис. 6.8. Ключ КI определяет длительность и период следования пачек импульсов, ключ К2 (воздушный искровой промежуток, управляемый транзисторный коммутатор) обеспечивает получение отдельных импульсов и определяет период их повторения. Фронт импульса определяется в первую очередь постоянной времени Lnep/Ro, его длительность — постоянной времени ChRo .

Таблица 6.1. Параметры пачек импульсов для различных степе­ней тяжести испытаний (длительность нагружения 1 мин)

Тяжесть испытаний	Испытательное напряжение ±10% (провода электроснабжения), кВ	Испытательное напряжение ±10% (сигнальные провода линии передачи данных), кВ	Частота повторения импульсов, кГц
1 2 3 4 X	0,5 1 2 4 По договорен­ности	0,25 0,5 1 2 По договорен­ности	5 5 5 2,5 По договорен­ности

Рис. 6.8 – Принципиальная схема имитатора помехи в виде пачки импульсов

При наведении помехи в проводах питания (например, в сети 220 В) применяется устройство связи с конденсаторами связи ем­костью от 10 до 35 мкФ и катушками индуктивности развязки от сети (см. VDE0847, VDE0843 [Л.]). Наведение испыта­тельных сигнальных помех в проводах, проводах цепей управле­ния и линиях передачи данных осуществляется через распреде­ленные емкости связи (емкостные участки связи) с общей емко­стью приблизительно от 50 до 200 пФ (рис. 6.9). При ограничен­ном пространстве вместо емкостного участка связи может быть подключена сосредоточенная емкость или нанесена самоклеяща­яся металлическая фольга с емкостью 100 пФ относительно обо­лочки испытуемого кабеля.

Рис. 6.9 – Наведение асимметричных напряжений помех при помощи емкостно­го участка связи (см. VDE 0843, ч. 4 и VDE 0847, ч. 2)

Наличие емкостной связи не означает, что речь идет о чисто емкостном наведении. Следует, иметь в виду, что протекающий через емкости связи ток через паразитные емкости или гальвани­ческие соединения должен вернуться к зажиму генератора пачек импульсов (см.), а требуемый для этого контур тока индуктивно связан с другими проводами или цепями питания испытуемого объекта. Заметим, что это в точности соответствует ситуации, когда параллельно проходящие провода катушек реле и контакторов не только возбуждают емкостное наведение в па­раллельно расположенных контурах вследствие скачкообразных изменений их потенциала, но и индуктивное из-за протекающих в них токов или их быстрых изменений (см.). Подробно пространственное расположение испытуемого объек­та, имитатора, электрические соединения корпусов и цепей за­земления отражены в соответствующих нормативных докумен­тах.