VII. Испытания и подтверждение электромагнитной совместимости

7.1. Обзор

Электромагнитная совместимость промышленных устройств характеризует, с одной стороны, сопротивляемость (функциональную устойчивость) к воздействующим помехам, а с другой — отсутствие электромагнитного влияния на другие объекты. При проектировании и изготовлении электронных средств автоматизации для достижения требуемого качества электромагнитной совместимости необходимо испытывать и количественно определять электромагнитную совместимость лабораторных и опытных образцов, а также готовых изделий. В частности, речь идет при этом о доказательстве степени устойчивости S_e к внутренним помехам, определении помехоустойчивости к внешним воздействиям S_F и о проверке или об измерении эмиссии или излучения Е помех.

Исследования макетов и образцов преследуют цель проверни соблюдения и эффективности мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости, таких, как:

целесообразность схемного и конструктивного решения;

целесообразность принятой системы соединений проводами и кабелями;

эффективность встроенных фильтровых и разделительных ступеней;

эффективность выбранного способа экранирования и соединения с корпусом;

работоспособность предусмотренных помехоподавляющих элементов и устройств защиты от перенапряжений.

В остальном все испытательные и контрольные мероприятия для обеспечения электромагнитной совместимости должны гармонично сочетаться с прочими измерениями и испытаниями, предусмотренными при проектировании и изготовлении продукции.

7.2. Проверка собственной помехоустойчивости

При проверке собственной помехоустойчивости убеждаются, что для рассматриваемого объекта в пределах допустимых неэлектрических воздействий z_an. при любых возможных внутренних электромагнитных воздействиях не наступает нарушение функционирования.

Для практического подтверждения внутренней помехоустойчивости необходимо:

установить такие режимы функционирования, которые гарантируют наибольшую активность внутренних источников помех;

создать экстремальные внешние условия, т. е. z_{an min} и z_anmax, в частности установить наибольшую допустимую температуру, так как с изменением температуры изменяются пороговые значения характеристик полупроводниковых элементов;

во время испытаний соблюдать условие z_ae = 0, т. е. объект следует тщательно защитить от внешних влияний.

Данные о собственной помехоустойчивости прибора достоверны лишь в том случае, если точно засвидетельствованы условия испытаний (функции прибора, характеристики испытательной установки, окружающие условия).

7.3. Испытания на устойчивость к внешним помехам

7.3.1. Постановка задачи

Испытание промышленного устройства на устойчивость к внешним помехам должно показать способность устройства переносить без нарушения функционирования внешнее электромагнитное воздействие определенного вида и установленной интенсивности. Для этого при помощи генератора помех воспроизводятся испытательные помехи z_pj, (j = 1» 2,...,т), которые непосредственно или косвенно через механизмы связи подводятся к различным участкам прибора. При этом речь идет об определении устойчивости к помехам, которые могут поступать по сетевому проводу, через информационные входы и выходы или через корпус прибора, а также к помехам, обусловленным электрическими, магнитными или электромагнитными полями, воздействующими на прибор.

Цель исследований при этом состоит в том, чтобы определить конкретные значения выбранных компонентов вектора внешней помехоустойчивости. Для этого параметр испытательной помехи z_pj ступенчато повышается до граничного значения S_F, т. е. пока не наступит нарушение функционирования (). Устойчивость к внешним помехам подтверждается воздействием на объект нормированной испытательной помехи в жестких условиях испытаний. При этом прибор должен безотказно работать, т. е. должно соблюдаться условие.

7.3.2. Испытательные генераторы помех

Если ранее из-за отсутствия достаточного опыта и, как следствие, норм испытания электронных приборов на электромагнитную совместимость проводились с использованием подручных средств, то в настоящее время имеются для объективной оценки помехоустойчивости национальные и международные стандарты, в которых рекомендуются и предписываются репрезентативные испытательные воздействия на изделия. Соответствующие -приборы или испытательные системы выпускаются промышленностью и предлагаются рядом фирм. По своим возможностям различаются следующие основные группы таких приборов:

устройства для имитации типичных для сети помех, так и я, как высшие гармоники; импульсы, наложенные на напряжение сети; изменения напряжения сети (снижения и паузы); несимметрия фаз и изменения частоты;

генераторы для воздействия слабых и сильных напряжений и токов переходных режимов, которые могут возникать как в информационных, так и в энергетических линиях вследствие аварий или коммутаций, а также из-за воздействия молнии;

генераторы для имитации разрядов статического электричества, в частности с тела человека;

генераторы промышленной частоты и импульсные устройства, имитирующие магнитные поля от рабочих токов и токов коротких замыканий, а также молний;

генераторы средней и высокой частоты для имитации электромагнитного поля частотой от 10 кГц до 18 ГГц, создаваемого стационарными и передвижными передатчиками любого вида (с качающейся частотой и модуляцией).

Кроме того, известны специальные испытательные генераторы для имитации электромагнитных полей ядерного взрыва. Существуют также приборы для имитации помех, характерных только для определенных технических областей, например для автотранспорта.

Вспомогательными элементами при проведении испытаний на помехоустойчивость являются устройства связи в виде специальных схем и приспособлений (емкостные и индуктивные щупы, электроды для воспроизведения разрядов статического электричества, антенны) для присоединения объекта испытаний к генератору помех или имитации воздействия поля на объект, а также необходимые измерительные средства. 1 Важнейшие вспомогательные устройства нормированы.