Электромагнитная совместимость (ЭМС), ее задачи и качественные решения

Электромагнитная совместимость (ЭМС) - способность технического средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам. Любое электронное, электротехническое, радиоэлектронное устройство или оборудование, которое потенциально может излучать или быть уязвимым к электромагнитным помехам, должно подвергаться испытаниям по параметрам ЭМС.

❗ Помеха, созданная в пространстве за счет распространения электромагнитных волн, называется излучаемой.

❗ Помеха, которая создается в проводящей среде за счет гальванических связей, называется кондуктивной.

ЭМС по направлениям

В зависимости от назначения изделия, в какой отрасли/промышленности используется, существует множество стандартов, описывающих ту или иную электромагнитную обстановку.

Электромагнитная обстановка - совокупность электромагнитных явлений, существующих в данном месте эксплуатации.

Основные направления для испытаний по параметрам ЭМС и требования к ним:

❗ На продукцию, подлежащей обязательной оценке соответствия требованиям технического регламента Таможенного союза ТР ТС 020/2011, проводятся сертификационные испытания на ЭМС в аккредитованной испытательной лаборатории по ГОСТ ISO/IEC 17025-2019, имеющая в своей области аккредитации соответствующие методы.

❗ Оборудование, для которого устанавливаются требования, связанные с обеспечением безопасности в области использования атомной энергии подлежит сертификационным испытаниям на ЭМС в аккредитованной испытательной лаборатории в области использования атомной энергии по ГОСТ ISO/IEC 17025-2019, имеющая в своей области аккредитации соответствующие методы.

❗ Изделия, которые устанавливаются на речные / морские судна, должны испытываться в испытательной лаборатории, имеющие соответствующие свидетельства о признании в Федеральном автономном учреждении «Российское Классификационное Общество» / Классификационном обществе «Российский морской регистр судоходства».

❗ Испытания объектов гражданской авиации по параметрам ЭМС испытывают в лабораториях, имеющие Аттестат Аккредитации Росавиации (Федерального Агентства Воздушного Транспорта).

Что требуется для проведения испытаний по параметрам электромагнитной совместимости

Испытательное оборудование:

✔ Испытательные генераторы;

✔  Испытательные комплексы;

✔ Усилители мощности;

✔ Экранированные камеры:

- полубезэховая экранированная камера (ПБЭК) (основной тип камеры);

- безэховая экранированная камера (БЭК);

- реверберационная камера;

- ТЕМ, GTEM камеры, полосковые линии.

Средства измерений:

✔ Измерительные приемники;

✔ Эквиваленты сети;

✔ Анализаторы гармоник и фликера;

✔ Генераторы сигналов;

✔ Антенны и антенные системы;

✔ Датчики поля;

✔ Пробники напряжения;

✔ Осциллографы.

❗ Важно

Сертификационные испытания на ЭМС в аккредитованной испытательной лаборатории проводятся с использованием:

✔ средства измерений (СИ) – актуальная поверка СИ в период испытаний;

✔ испытательное оборудование (ИО) – аттестованное ИО в период испытаний.

2TEST предлагает качественное надежное испытательное оборудование и высокоточные средства измерений для проведения испытаний на ЭМС по всем направлениям.

Виды экранированных камер

«Изюминкой» любой испытательной лаборатории по параметрам электромагнитной совместимости является полубезэховая экранированная камера. Испытание в такой камере является неотъемлемой частью комплексных испытаний по параметрам ЭМС. По некоторым направлениям испытания проводятся в полностью безэховой экранированной и реверберационной камерах.

Полубезэховая экранированная камера (ПБЭК) - экранированное помещение внутренние поверхности которой полностью покрыты материалом, поглощающим электромагнитные волны, за исключением пола. Такая камера называется полубезэховой (SAC). Данный вид камер является основным для проведения испытаний по параметрам электромагнитной совместимости.

Полностью безэховая экранированная камера (БЭК) – экранированное помещение, внутренние поверхности которого, включая пол, полностью покрыты радиопоглощающим материалом, обеспечивающий поглощение электромагнитной энергии в рабочей полосе частот - поэтому такая камера считается полностью безэховой (FAС/FAR).

Реверберационная камера - экранированное помещение, которая оснащается дополнительно специальными механическими «миксерами» для физического изменения параметров переотражения сигналов внутри камеры. Предназначена для создания электромагнитных полей высокой напряжённости за счёт эффекта реверберации сигнала.

Какую камеру выбрать?

Испытания проводятся с определенным измерительным/испытательным расстоянием от объекта исследования. Чем больше расстояние, тем более габаритные размеры камеры.

В зависимости от используемой методики при испытаниях или измерениях существует следующие значения измерительного расстояния – 1 / 3 / 10 м.

Типы полубезэховых экранированных камер – предлагаемые решения от 2TEST:

Оптимальным решением для испытаний по параметрам электромагнитной совместимости являются полубезэховая экранированная камера с измерительным расстоянием 3 / 10 метров, предлагаемые компанией 2TEST, являющиеся качественными безэховыми камерами российского производства. В решение включено «под ключ»:

✔ осмотр помещений с выдачей рекомендаций по оптимальному размещению;

✔ разработка и предоставление готовых эскизов, схем, чертежей;

✔ изготовление, доставка, сборка и монтаж камеры;

✔ пусконаладочные работы и техническое обслуживание оборудования;

✔ аттестация испытательной площадки;

✔ инструктаж специалистов;

✔ выдача соответствующих документов (паспорта, протоколы, методики).

Компания 2TEST также предлагает:

✔ оснащение оборудованием от отдельных единиц до испытательных комплексов любой сложности;

✔ разработка проектов оснащения лабораторий "под ключ";

✔ оказание услуг по аттестации испытательного оборудования;

✔ оказание услуг на испытания по параметрам ЭМС;

✔ технические консультации.

Основные свойства ПБЭК

❗ Требования к экранированию:

- полная радиогерметичность в рабочем диапазоне частот;

-  гарантированная эффективность экранирования не хуже 80 дБ (I класс экранирования по ГОСТ Р 50414/ГОСТ 30373-95);

- типовая эффективность экранирования более 100 дБ.

❗ Требования к радиопоглощающим материалам (РПМ):

- частотный диапазон от 20 МГц до 18…40 ГГц;

- коэффициент отражения не хуже 6 дБ (20 МГц – 1 ГГц)

- коэффициент отражения не хуже 10 дБ (от 1 ГГц)

Все эти требования приводят к необходимости использования гибридного радиопоглощающего материала (РПМ), состоящих из низкочастотного ферритового радиопоглотителя и высокочастотного пирамидального.

❗ Требования к измерительной площадке:

- выполнение требований по измерению затухания (нормализованное затухание) площадки NSA по ГОСТ CISPR 16-1-4;

- однородность испытательного поля (1,5м х 1,5 м) по ГОСТ 30804.4.3;

- аттестация площадки по ГОСТ CISPR 16-1-4.

❗ Требования к оснащению:

- поворотный стол/платформа;

- автоматическая антенная мачта;

- стационарный стол с металлической пластиной (по стандартам KT-160, MIL461 и СИСПР 25).

Базовые методы измерений (эмиссия)

Помехоэмиссия – уровень помех, наводимых техническим средством.

✔ измерение кондуктивных помех по ГОСТ CISPR 16-2-1

✔ измерение мощности радиопомех по ГОСТ CISPR 16-2-2

✔ измерение излучаемых помех по ГОСТ CISPR 16-2-3

✔ эмиссия гармонических составляющих тока по ГОСТ IEC 61000-3-2

✔ оценка изменений напряжения, колебаний напряжения и фликера по ГОСТ 30804.3.3

Базовые методы испытаний (устойчивость)

Помехоустойчивость – способность технического средства выполнять свои функции при воздействии помех.

✔ измерения помехоустойчивости по ГОСТ CISPR 16-2-4

✔ устойчивость к электростатическим разрядам по ГОСТ 30804.4.2

✔ устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю по ГОСТ 30804.4.3

✔ устойчивость к наносекундным импульсным помехам по ГОСТ 30804.4.4

✔ устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии по ГОСТ Р 51317.4.5

✔ устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями по ГОСТ Р 51317.4.6

✔ устойчивость к магнитному полю промышленной частоты по ГОСТ IEC 61000-4-8

✔ устойчивость к импульсному магнитному полю по ГОСТ IEC 61000-4-9

✔ устойчивость к колебательному затухающему магнитному полю по ГОСТ IEC 61000-4-10

✔ устойчивость к провалам, кратковременным прерываниям и изменениям напряжения электропитания по ГОСТ 30804.4.11

✔ устойчивость к звенящей волне по ГОСТ IEC 61000-4-12

✔ устойчивость к искажениям синусоидальности напряжения электропитания, включая передачу сигналов по электрическим сетям по ГОСТ 30804.4.13

✔ устойчивость к колебаниям напряжения электропитания по ГОСТ Р 51317.4.14

✔ устойчивость к кондуктивным помехам в полосе частот от 0 до 150 кГц по ГОСТ Р 51317.4.16

✔ устойчивость к пульсациям напряжения электропитания постоянного тока по ГОСТ Р 51317.4.17

✔ устойчивость к затухающей колебательной волне по ГОСТ IEC 61000-4-18

✔ устойчивость к изменениям частоты питающего напряжения по ГОСТ Р 51317.4.28

✔ устойчивость к провалам напряжения, кратковременным прерываниям и изменениям напряжения на входном порте электропитания постоянного тока по ГОСТ IEC 61000-4-29

✔ устойчивость к токам кратковременных синусоидальных помех 50 Гц в цепях защитного и сигнального заземления по ГОСТ 32137, пп. 4.2.1.13

✔ устойчивость к токам микросекундных импульсных помех в цепях защитного и сигнального заземления по ГОСТ 32137, пп. 4.2.1.14

Электростатические разряды

❓ Как возникают                       При низкой относительной влажности воздуха, при использовании покрытий с низкой проводимостью (искусственное волокно), одежды из винила и т.п.

❗ Уровни воздействий         2 – 8 кВ (для контактного разряда)

                                                      2 – 15 кВ (для воздушного разряда)

                                                     до 30 кВ – степень жесткости Х

✔ Решение                                  Генератор электростатического разряда EM TEST dito

                                                        Электростатический генератор ESD3000

Радиочастотное электромагнитное поле

❓ Как возникают                       Создаются стационарными радио-и телевизионными передатчиками, радиопередатчиками подвижных объектов, портативными приемопередатчиками, применяемыми персоналом, а также различными промышленными, научными, медицинскими и бытовыми источниками излучений

❗ Уровни воздействий              1 - 30 В/м

                                                         80 МГц - 6 ГГц

✔ Решение                               Полубезэховые экранированные камеры

                                                 Система проверки устойчивости к воздействию излучения

Наносекундные импульсные помехи

❓ Как возникают                       Коммутационные процессы: прерывания индуктивных нагрузок, размыкание контактов реле и т.п.

❗ Уровни воздействий            0,25 - 4 кВ

✔ Решение                                Испытательный генератор EM TEST UCS 500N5

                                                   Модульные испытательные генераторы IMU3000

Микросекундные импульсные помехи

❓ Как возникают                     Наведенные молниевые разряды, коммутационные переходные процессы

❗ Уровни воздействий            0,5 - 4 кВ

✔ Решение                                    Испытательный генератор EM TEST UCS 500N5

                                                       Модульные испытательные генераторы IMU3000

Кондуктивные помехи, наведенные радиочастотными электромагнитными полями

❓ Как возникают                       Электромагнитные поля, создаваемые радиопередающими устройствами. Указанные электромагнитные поля могут воздействовать на проводники, подключенные к техническому средству, установленным в местах эксплуатации

❗ Уровни воздействий            1 - 10 В

                                                   0,15 - 80 МГц

✔ Решение                              Испытательный генератор EM TEST CWS 500N1

Магнитные поле промышленной частоты

❓ Как возникают                              Создается токами промышленной частоты в проводниках или в более редких случаях другими устройствами (например, трансформаторами), расположенными вблизи оборудования

❗ Уровни воздействий                     1 - 100 А/м (непрерывное)

                                                            300 - 1000 А/м (кратковременное)

✔ Решение                                          Испытательный генератор EM TEST UCS 500N5 с индукционной катушкой

Импульсное магнитное поле

❓ Как возникают                      Образуются под воздействием молний на здания и другие металлические конструкции, включая антенные мачты, заземляющие проводники и системы заземления

❗ Уровни воздействий            100 - 1000 А/м

✔ Решение                               Испытательный генератор EM TEST UCS 500N5 с индукционной катушкой

Колебательное затухающее магнитное поле

❓ Как возникают             Образуются при переключении высоковольтных проводов переключателями

❗ Уровни воздействий         10 - 100 А/м

✔ Решение                              Испытательный генератор EM TEST OCS 500M6 с индукционной катушкой

Провалы, кратковременные прерывания и изменения напряжения электропитания

❓ Как возникают                       Провалы и кратковременные прерывания напряжения возникают из-за неисправностей в электрических сетях, вызываемых прежде всего короткими замыканиями, неисправностей в электрических установках, а также из-за внезапного резкого изменения нагрузки

❗ Уровни воздействий            0%, 40%, 70%, 80% (U_T)

✔ Решение                              Мультифункциональный источник питания EM TEST NetWave

Звенящая волна

❓ Как возникают                       Колебательный переходный процесс, наводимый в низковольтных кабелях в результате переключений электрических сетей и коммутации реактивных нагрузок, аварий и пробоев изоляции в силовых питающих цепях или при молниевых разрядах

❗ Уровни воздействий            0,25 - 4 кВ

✔ Решение                              Испытательный генератор EM TEST OCS 500M6

Искажения синусоидальности напряжения электропитания, включая передачу сигналов по электрическим сетям

❓ Как возникают                            Гармонические составляющие — промышленными нагрузками, такими как. например, исполнительные механизмы систем управления;

                                                          Интергармоники могут возникать как в низковольтных электрических сетях, так и в сетях среднего и высокого напряжения;

                                                          Сигналы, передаваемые по электрическим сетям — включение уличного освещения в населенных пунктах, изменение тарифов в счетчиках электрической энергии и т. д

❗ Уровни воздействий            Гармонические составляющие напряжения

                                                    Интергармоники

✔ Решение                              Мультифункциональный источник питания EM TEST NetWave

Колебания напряжения электропитания

❓ Как возникают                          Продолжительные, но случайные изменения энергопотребления мощных промышленных нагрузок, например, таких как машины для контактной электросварки, прокатные станы, мощные электродвигатели с     переменной нагрузкой, оборудование для дуговой электросварки;

                                                           Единичные включения и выключения мощных нагрузок (например, электрических двигателей);

                                                           Ступенчатые изменения напряжения при переключениях ответвлений трансформаторов напряжения.

❗ Уровни воздействий            0,75 - 1,25 (U_Н)

✔ Решение                              Мультифункциональный источник питания EM TEST NetWave

Кондуктивные помехи в полосе частот от 0 до 150 кГц

❓ Как возникают                       Силовые распределительные системы, силовое электронное оборудование (например, силовые преобразователи), которые могут инжектировать помехи в линии электропитания и в системы заземления, а также в сигнальные линии и линии управления

❗ Уровни воздействий            1 – 100 В

✔ Решение                              Испытательный генератор EM TEST CWS 500N4

Пульсации напряжения электропитания

❓ Как возникают                       Основными источниками помех в виде пульсаций напряжения электропитания являются выпрямительные системы, используемые во внешних системах электроснабжения постоянного тока и в зарядных устройствах.

                                                     Присутствуют в выходном напряжении указанных источников постоянного тока и могут проявляться во время зарядки батарей после восстановления электропитания переменного тока.

❗ Уровни воздействий            2 – 15 % к номинальному напряжению

✔ Решение                              Мультифункциональный источник питания EM TEST NetWave

Затухающая колебательная волна

❓ Как возникают                       Это явление характерно для коммутации разъединителей на открытых подстанциях и тесно связано с переключением высоковольтных шин и фоном помех на промышленных предприятиях.

                                                       В течение операций замыкания и размыкания разъединителей между двумя контактами рабочего устройства из-за медленной скорости контактов имеет место большое число повторных зажиганий дуги. По этой причине действия размыкателя коммутационного устройства создают очень быстрые переходные процессы, которые в виде бегущих волн распространяются в шинах подстанции.

❗ Уровни воздействий            0,25 - 4 кВ

✔ Решение                              Испытательный генератор EM TEST OCS 500M6

Изменение частоты питающего напряжения

❓ Как возникают                       Частота переменного тока в распределительных системах электроснабжения общего назначения непосредственно связана со скоростью вращения генераторов так же. как и частота переменного тока, получаемого от генераторов, работающих в изолированных системах энергоснабжения. В каждый момент времени частота зависит от динамического равновесия между нагрузкой в сети и мощностью генерирующего оборудования. Следовательно, при изменениях указанного динамического равновесия возникают небольшие изменения частоты.

❗ Уровни воздействий            (± 3%) – (± 15%)

✔ Решение                              Мультифункциональный источник питания EM TEST NetWave

Провалам напряжения, кратковременные прерывания и изменения напряжения на входном порте электропитания постоянного тока

❓ Как возникают                       Основными источниками помех в виде пульсаций напряжения электропитания являются выпрямительные системы, используемые во внешних системах электроснабжения постоянного тока и в зарядных устройствах.

                                                      Присутствуют в выходном напряжении указанных источников постоянного тока и могут проявляться во время зарядки батарей после восстановления электропитания переменного тока.

❗ Уровни воздействий            0%, 40%, 70%, 80%, 120% (U_T)

✔ Решение                              Мультифункциональный источник питания EM TEST NetWave

Провалам напряжения, кратковременные прерывания и изменения напряжения на входном порте электропитания постоянного тока

❓ Как возникают                       Основными источниками помех в виде пульсаций напряжения электропитания являются выпрямительные системы, используемые во внешних системах электроснабжения постоянного тока и в зарядных устройствах.

                                                      Присутствуют в выходном напряжении указанных источников постоянного тока и могут проявляться во время зарядки батарей после восстановления электропитания переменного тока.

❗ Уровни воздействий            0%, 40%, 70%, 80%, 120% (U_T)

✔ Решение                              Мультифункциональный источник питания EM TEST NetWave

Токи кратковременных синусоидальных помех 50 Гц и микросекундных импульсных помех в цепях защитного и сигнального заземления

❓ Как возникают                    Протекание большого тока промышленной частоты и воздействие молний на заземляющие проводники и системы заземления

❗ Уровни воздействий            50 – 200 А

✔ Решение                           Испытательный генератор ИГП 1.2

                                                 Испытательный генератор ИГИ 1.1

Нормы и критерии оценки

Результатом испытаний на устойчивость к испытательным воздействиям является оценка качества функционирования объекта испытаний.

Каждый базовый метод и методы на вид продукции описывают критерии качества функционирования (критерии) в зависимости от вида продукции, функциональных характеристик, назначения, места эксплуатации. Требуемый критерий при испытаниях установлен в стандартах на вид продукции или по месту применения.

Рассмотрим классификацию критериев при испытаниях на помехоустойчивость на примере ГОСТ 30804.4.2:

✔ A) Нормальное функционирование в соответствии с требованиями, установленными изготовителем, заказчиком испытаний или пользователем.

✔ B) Временное прекращение выполнения функции или ухудшение качества функционирования, которые исчезают после прекращения помехи и не требуют вмешательства оператора для восстановления работоспособности.

✔ C) Временное прекращение выполнения функции или ухудшение качества функционирования, восстановление которых требует вмешательства оператора.

✔ D) Прекращение выполнения функции или ухудшение качества функционирования, которые не могут быть восстановлены из-за повреждения ТС (компонентов) или программного обеспечения, или потери данных.

Результатом испытаний на эмиссию помех заключается в том, чтобы полученные измеренные значения помех от объекта с использованием квазипикового и/или среднего детектора не превышали действующие нормы помех, которые установлены в соответствующей нормативно-технической документации.

Ниже представлен пример положительного результата при проведении измерений кондуктивных помех на сетевых зажимах согласно ГОСТ 30805.22:

Пример реализованного проекта полубезэховой камеры «под ключ»

 Выполненные задачи:

✔ провели предпроектные обследования для предприятия по созданию космических информационных систем;

✔ разработали и согласовали проектную документацию и состав полубезэховой камеры;

✔ реализовали строительно-монтажные работы до поставки элементов камеры., установили полубезэховую экранированную камеру;

✔ провели испытания оборудования на электромагнитную совместимость и выдали комплект документации согласно требованиям Заказчика и нормативным требованиям;

✔ организовали инструктаж для специалистов Заказчика и информационную экспертную поддержку.

Другие направления

Компания 2TEST проводит комплексное оснащение испытательных центров по направлениям:

✔ акустические заглушенные камеры по ГОСТ ISO 3745, ГОСТ Р ИСО 3744 и измерительное оборудование;

✔ комплексы на устойчивость к акустическому шуму по ГОСТ 30630.1.5, 20.57.305;

✔ полностью безэховые камеры для антенных измерений;

✔ комплекс автоматизированный измерительно-вычислительный (АИВК) для измерения радиотехнических характеристик антенн;

✔ полубезэховые камеры для ПЭМИН с акустическими свойствами;

✔ экранированные камеры и боксы;

✔ оборудование для испытаний на внешние воздействующие факторы (ВВФ):

          - вибростенды;

          - камеры испытательные;

          - ударные стенды и центрифуги;

          - установки качки и длительных наклонов.

Для получения консультации по подбору правильного и качественного решения свяжитесь с нами любым удобным способом:

✔ +7 495 215-57-17;

✔ info@2test.ru;

✔ Через форму обратной связи на сайте.