Поиск

Руководство по испытаниям кондуктивными помехами ГОСТ Р 51317.4.6


ГОСТ Р 51317.4.6-99 (МЭК 61000-4-6-96)

"Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями. Требования и методы испытаний"

Этот ЭМС стандарт, разработанный на основе МЭК 61000-4-6, распространяется на активные в смысле электромагнитной совместимости технические средства (ТС), не на кабельную продукцию и корпуса и применяется для ТС, имеющих хотя бы один подключенный (подключаемый при эксплуатации ТС) проводник (кабель): электропитания, передачи сигналов, управления, заземления и т.д.

Поскольку испытывают всегда порты, т.е. воздействия подают на границы ТС и внешней электромагнитной средой, соответственно, для использования стандарта ГОСТ Р 51317.4.6 должен присутствовать хотя бы один порт (электропитания, заземления, сигнальный), к которому при эксплуатации подключают проводник. ТС с питанием только от встроенных аккумуляторов, беспроводные устройства, пассивные в смысле электромагнитной совместимости (распределительные коробки, например) не испытывают. Методы испытаний ГОСТ Р 51317.4.6 предназначены для обеспечения достаточной воспроизводимости результатов испытаний, качественной оценки эффектов и должны проводиться в лаборатории в соответствующих условиях. Для выездных испытаний по месту установки ТС, этот стандарт применять нельзя.

Стандарт устанавливает требования устойчивости технических средств к кондуктивным электромагнитным помехам, вызываемым излучениями в полосе частот от 150 кГц до 80 МГц и носит рекомендательный характер. Он не устанавливает требований для ТС конкретного вида.

Краткий видеообзор для понимания процесса испытаний и эффектов при воздействиях:


Источниками такого вида помех являются токи и электромагнитные поля, создаваемые, в основном, радиопередающими устройствами, которые могут воздействовать на проводники, подключенные к оборудованию, Поскольку, размеры ТС в большинстве случаев полагают малыми в сравнении с длиной волны воздействующего электромагнитного поля, приемниками помех являются кабельные соединения, которые рассматриваются как дипольные антенны. При проведении испытаний, подключенные к испытуемым ТС проводники, которые являются диполями, заменяют устройствами связи/развязки (УСР) с полным сопротивлением общего вида по отношению к пластине заземления, равное 150 Ом.

Метод испытаний ГОСТ Р 51317.4.6 основан на использовании УСР, с помощью которых помеху вводят в каждый момент времени в один проводник, подключенный к ИТС, в то время как на остальные подключенные проводники помеху не подают, но обеспечивают им необходимые условия испытаний.


Такой метод является приближенным, так как в реальной обстановке электромагнитные поля воздействуют с различными амплитудами и фазами на все подключенные к ТС проводники одновременно. Поэтому, в испытаниях по месту установки ТС, этим стандартом пользоваться нельзя. ГОСТ 32137 для АЭС и другие стандарты, позволяющие испытывать ТС по месту эксплуатации по коммерческим стандартам необходимо упразднить и испытывать по военным методикам или стандартам, рассчитанным на это.


Форма и величина испытательного сигнала определяется и регламентируется только в определенных точках испытательной установки, как правило на выходе УСР на холостом ходу. Испытательный сигнал представляет собой общее несимметричное напряжение, то есть среднекведратичное значение фазных напряжений между каждым из проводников, входящих в определенную группу, и землей (плоскостью заземления), как наиболее влияющий механизм передачи энергии электромагнитного поля проводникам. При попадании кабеля в зону влияние поля, в соответствии с теорией переходного сопротивления, наибольший ток возникнет в контуре провод-земля (или экран-земля), оставив несимметричное напряжение на его полном сопротивлении общего вида, которое при испытаниях имитируют устройством связи-развязки.

Устройство связи - это электрическое устройство, имеющее определенное полное сопротивление, предназначенное для передачи помехи из одной цепи в другую. Устройство развязки - электрическое устройство, предназначенное для предотвращения воздействия помехи, подаваемой на ИТС, на вспомогательные ТС и другие устройства, не подвергаемые испытаниям. Устройство связи и устройство развязки могут быть объединены в одном корпусе (устройство связи/развязки) или могут представлять собой отдельные устройства (как правило, при вводе помехи с помощью клещей связи). Требования к устройствам связи-развязки установлены в п.6.2 ГОСТ Р 51317.4.6 и любые устройства, удовлетворяющие им, могут быть применены при проведении испытаний, например, эквиваленты сети или УСР для других испытаний. Любое устройство связи, как и устройство развязки имеет коэффициент связи или развязки, по которому можно рассчитать необходимую мощность аттенюатора или напряжение в цепи. Практически все устройства развязки представляют собой пассивные фильтры первого порядка, а следовательно, их коэффициент развязки спадает как 20дБ на декаду начинаю от граничной частоты конкретного УСР. Коэффициенты связи устройств, участвующих в испытаниях приведены в приложении Д ГОСТ Р 51317.4.6 и составляют:

- для коробок УСР - 0 дБ (т.е. подаваемая на вход УСР мощность равна выходной);

- для электромагнитных клещей связи - минус 6 дБ;

- для токовых клещей связи - минус 14 дБ при соотношении числа витков 5:1.

Таким образом, учитывая аттенюатор в испытательной схеме для согласования 50 Ом выхода широкополосного усилителя с различными устройствами 6дБ, выходная мощность усилителя, необходимая для получения испытательного напряжения 10 В (на выходе УСР или на калибровочном контуре) составляет:

7 Вт для УСР;


28 Вт для электромагнитных клещей связи;

176 Вт для токового кольца.

Очевидно, что устройства связи-развязки использовать предпочтительнее как с точки зрения возможностей и износа испытательного оборудования, так и условий испытаний, т.к. УСР обеспечивает заранее импеданс линии не менее 150 Ом и исключает возможные резонансы тока в испытуемом проводнике. Также, при использовании УСР, отпадает необходимость в измерении тока в испытуемой линии, т.к. он заведомо не превысит значение U/150, в отличие от схемы с токовыми или электромагнитными клещами.

Остановимся на основных этапах испытаний, на которых оператору нужно сосредоточить внимание.

Выбор метода ввода помехи. Вводить помеховый сигнал в испытуемую линию можно разными способами. Алгоритм выбора приведен на рисунке 10 ГОСТ Р 51317.4.6. Единственной правильной проверкой выбора является гарантированное ограничение тока в испытуемой цепи на уровне 10 В / 150 Ом = 66,7 мА или наличие напряжения 10В при токах, меньше этого значения,


После анализа испытуемых портов и кабелей и сигналов, передаваемых по ним, необходимо выбрать устройство связи-развязки. По выбору быстро пробежимся позже, уточним только, что без заглушки 50 Ом УСР должным образом не работает, равно как и незаземленный или заземленный плохо. Также, если эквивалентная электрическая длина проводов до УСР сравнима с четвертью длины волны помехи, полное сопротивление можно считать не обеспеченным и быть готовым к наличию резонансов тока. Обычно, имеется в виду отечественные лаборатории с пузатыми начальниками, которым важны только максимально сжатое время испытаний и их дороговизна, алгоритм развивается по ветке "НЕТ":

- нет подходящего УСР;

- нет времени и желания на организацию и подготовку испытаний для УСР;

- испытуемое изделие не работает при вводе в его цепи УСР;

- заказчик и лаборатория не хотят вводить помеху через УСР, заранее зная, что выбрав в конкретном случае другой, неверный метод, воздействия на центральные жилы будет меньше;

- ток линии превышает ток УСР;

- организация разрыва испытуемой линии невозможна технически.

Поэтому сразу пойдем по этой ветке. Здесь возможны два варианта применения клещей связи или непосредственный ввод помехи (для экранированных проводов и кабелей). При непосредственном вводе, помеху от испытательного генератора (ИГ или усилителя мощности), подают на экраны кабелей через резистор 100 Ом.



Схема рабочего места испытаний представлена на рисунке 4б ГОСТ Р 51317.4.6-99. Между вспомогательным ТС и точкой ввода помехи включают устройство развязки, располагаемое как можно ближе к точке ввода помехи. Клещи, состоящие из множества ферритовых колец - одна из разновидностей быстросъемного устройства развязки, не требующего разрыва испытуемой линии. Клещи, как и все УСР должны обладать свойством обеспечивать минимальный импеданс линии 150 Ом. Исходя из соображений, что импеданс индуктивности прямопропорционален частоте, индуктивность ферритовых клещей должна быть не менее, чем 150/2π*0,15=159[мкГн], хотя стандарт требует от всех УСР индуктивности, не менее 280 мкГн (менее 260 Ом на частотах до 26 МГц и не менее 150 Ом на частотах выше 26 МГц). Для некоторых экранированных кабелей простых видов устройство развязки может быть объединено в одном корпусе с резистором 100 Ом, как, например, для УСР-Н1 на рисунке Г.1 приложения Г ГОСТ Р 51317.4.6 для коаксиальных кабелей. При непосредственном вводе следует убедиться в отсутствии на экранах кабелей мощных импульсных помех и напряжения постоянного тока, т.к. вследствие отсутствия разделительной емкости, как в других УСР, выход вашего ИГ или усилителя окажется незащищенным.Следует также принять меры по исследованию степени рассогласования выхода ИГ и цепи с резистором 100 Ом и возможности ИГ работы с таким рассогласованием.

Требования к полному сопротивлению. Импеданс испытуемой линии должен быть обеспечен не менее 150 Ом всегда! В любом случае! Это обеспечивается:

- включением УСР в испытуемую цепь;

- обеспечением развязки других цепей, не подлежащих воздействию:

- способом заземления;

- вспомогательными ТС;

- условиями расположения и размещения испытуемого и испытательного оборудования на рабочем месте.


Даже если у Вас нет ферритовых клещей 280 мкГн, всегда можно экраны кабелей разземлить и заземлить их через индуктивность УСР или дроссель, который не будет давать развиться запредельному току в экранах. Бывает так, что при малом сопротивлении испытуемого контура, даже при использовании токосъемника, при малейшем изменении напряжения ИГ, ток в контуре возрастает резко и не пропорционально. Впоследствии, обратная связь с токосъемником ограничит напряжение, но ток в контуре уже был и мог привести к выходу из строя испытуемого ТС. Поэтому импеданс испытуемого контура должен быть обеспечен любыми средствами.

Если все-таки Вы перепробовали все или просто Вы ленивый и безответственный и Вам плевать и требования к полному сопротивлению не выполняются, то (стоит задуматься на том ли месте Вы работаете) необходимо прибегнуть к п.7.3 ГОСТ Р 51317.4.6-99:

- обеспечить, чтобы полное сопротивление для испытуемого порта было не менее полного сопротивления, которое получилось обеспечить вспомогательным ТС;

- подключить к разъемам вспомогательного ТС конденсаторы развязки, емкость которых позволит обеспечить указанное выше соотношение;

- учесть и зафиксировать все отличия от порядка ввода помехи, установленного в п.7.2 ГОСТ Р 51317.4.6;

- соединить либо изолировать ИТС и вспомогательные ТС и пластину заземления, учитывая эти возможности в условия их установки при эксплуатации;

- между клещами связи и ИТС необходимо дополнительно установить токосъемник для измерения величины тока при вводе помехи;

- сопротивление, вносимое токосъемником в измеряемую цепь, должно быть не более 0,5 Ом;

- погрешность измерения силы тока не должна превышать ±10%;

- Напряжение помехи устанавливают в соответствии с п.6.4.1 ГОСТ Р 51317.4.6. Если сила тока превышает максимальное значение для испытываемого порта ТС, равное U0/150, напряжение ИГ уменьшают до тех пор, пока сила указанного тока не станет равной U0/150 (66.7 мА для уровня 10В);

- уровни измененного напряжения сигнала ИГ отражают в протоколе испытаний;

- расположение оборудования на рабочем месте также должно быть указано в протоколе испытаний для обеспечения их воспроизводимости.

При удачной подготовке к испытаниям, когда условия полного сопротивления обеспечить удалось, помеху с помощью клещей связи вводят в соответствии с п.7.2 ГОСТ Р 51317.4.6. Проверьте еще раз размещение оборудования и кабелей:

- надежное заземление пластины шиной заземления;

- каждое вспомогательное ТС должно быть устанавливлено на изолирующей подставке толщиной 0,1 м над пластиной заземления;

- все кабели, подключенные к каждому вспомогательному ТС, кроме тех, которые соединяют указанное вспомогательное ТС с испытуемым ТС (ИТС), должны быть обеспечены устройствами развязки;

- эти устройства развязки должны быть установлены на расстоянии, не превышающем 0,3 м от вспомогательного ТС;

- кабели между вспомогательным ТС и устройствами развязки или между вспомогательными ТС и клещами связи прокладывают над пластиной заземления на высоте от 30 до 50 мм, не допуская их скручивания (рисунок 5 ГОСТ Р 51317.4.6);


- для улучшения воспроизводимости результатов испытаний на высоких частотах (выше 30 МГц) длина кабеля между вспомогательными ТС и клещами связи не должна превышать 0,3 м. При использовании электромагнитных клещей связи это требование не применяют, так как полное сопротивление общего вида на частотах выше 10 МГц определяется, в основном, электромагнитными клещами связи;

- в каждом вспомогательном ТС выбирают подключенный кабель, ближайший к кабелю между ИТС и вспомогательным ТС. Устройство развязки, к которому подключен указанный кабель, должно быть нагружено на разъемах "ИГ" сопротивлением 50 Ом. В таком случае, общее сопротивление между вспомогательным ТС и пластиной заземления составит при этом 150 Ом;

- в тех случаях, когда вспомогательное ТС имеет отдельный зажим заземления, этот зажим подключают к пластине заземления через устройство связи/развязки типа УСР-С1, нагруженное на разъемах "ИГ" сопротивлением 50 Ом.

Необходимо заметить, что уже огромное количество условий стандарта должно быть выполнено еще до начала испытаний. Как показывает практика, инженерам обычно не дают времени и возможности ни на их соблюдение, ни на обеспечение условий для калибровки, из-за чего результаты нельзя считать достоверными и необходима фиксация каждого шага испытаний в отчете или протоколе испытаний.

Вернемся к моменту, когда необходимые УСР существуют в необходимом количестве и ничего не мешает выполнить алгоритм рисунка 10 ГОСТ Р 51317.4.6 по ветке "ДА", самой простой и короткой. Заметим, что при соблюдении всех условий и использовании УСР, необходимость в измерении тока токосъемником отпадает, что значительно, в разы ускоряет процесс испытаний. Здесь нужно обратиться к пункту 6.2.2 стандарта "Основные типы устройств связи/развязки" и выбрать нужные для конкретных линий. Причем для простоты выбора, все параметры устройств зафиксированы в их названиях, остается только соотнести тип линии и название УСР. Схемы устройств связи/развязки основных типов приведены в приложении Г ГОСТ Р 51317.4.6. Устройства связи/развязки применяют для ввода помехи в ТОЛЬКО В НЕЭКРАНИРОВАННЫЕ кабели (за исключением приведенного примера для коаксиальных кабелей; и не надо разделывать экранированные и пихать их в УСР). Принципы ввода помехи в неэкранированные кабели и развязки показаны на рисунках 4в и 4г стандарта.

Устройства связи/развязки не должны оказывать неблагоприятного влияния на прохождение полезных сигналов ИТС. Из чего выбираем?

1) УСР-С1, УСР-С2, УСР-С3 для кабелей электропитания: однопроводных, двухпроводных и трехпроводных соответственно;

2) Если в условиях эксплуатации, провода электропитания ИТС проложены раздельно друг от друга, применяют УСР-С1 для каждого проводника отдельно;

3) Если ИТС имеет зажимы заземления, то их соединяют с пластиной заземления через УСР-С1. Если это допустимо по условиям эксплуатации (в смысле, не нарушит работы, конечно в ТУ на ИТС ничего нет про какие-то индуктивности в заземлении);

4) Если включение устройства связи/развязки в заземляющий проводник не представляется возможным (например, нарушается работа средства радиосвязи), зажим заземления ИТС должен быть соединен непосредственно с плоскостью заземления. В этом случае устройство связи/развязки типа УСР-С3 заменяют на устройство типа УСР-С2 для предотвращения короткого замыкания испытательного сигнала на землю через заземляющий проводник;

5) УСР-Т2, УСР-Т4 или УСР-Т8 для ввода помех в симметричные неэкранированные линии в зависимости от количества проводников попарно (витая пара, дифференциальные сигналы датчиков);

6) УСР-НС2 для ввода помех в несимметричные линии, содержащие два провода.

7) Для ввода помехи в большое количество симметричных или несимметричных линий целесообразно применять клещи связи.

Использование УСР предполагает подключение конденсаторов развязки к проводникам, находящимся под напряжением. В результате могут возникнуть значительные токи утечки. Поэтому применение заземляющего проводника, соединяющего устройство связи/развязки с плоскостью заземления, является обязательным. На подключение УСР, как и эквивалентов сети, обязательно будут срабатывать УЗО и другие виды дифференциальной защиты, поэтому перед подключением убедитесь, что их нет в цепи.

Проверка размещения оборудования и вспомогательных предметов на месте испытаний не будет лишней, так как оно сильно влияет на импеданс цепей и результаты испытаний:

- ИТС размещают на изолирующей подставке толщиной 0,1 м, расположенной на пластине заземления;

- Все кабели, подключаемые к ИТС, должны быть снабжены соответствующими устройствами связи/развязки, размещенными на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от контуров проекции ИТС на пластину заземления (примеры приведены на рисунках 8 и 9 ГОСТ Р 51317.4.6);


- Удаление ИТС от любых металлических предметов, исключая пластину заземления и устройства связи/развязки, должно составлять не менее 0,5 м;

- К разъемам "ИГ" устройств связи/развязки, на которые не подается сигнал от ИГ, подключают резисторы нагрузки сопротивлением 50 Ом;

- Кабели длиной не более 1 м, соединяющие блоки ИТС, укладывают на изоляционной подставке;

- Пластина заземления должна представлять собой медный или алюминиевый металлический лист толщиной не менее 0,25 мм. Допускается использовать другие металлы, но при этом толщина листа должна быть не менее 0,65 мм;

- Минимальные размеры пластины заземления должны составлять 7х7 м. Фактические размеры зависят от размеров ИТС;

- Пластина заземления должна выступать не менее чем на 0,2 м с каждой стороны за контуры оборудования;

- Пластину заземления соединяют с защитным заземлением;

- Если в состав ИТС входит клавиатура или вспомогательное устройство, которое при эксплуатации держат в руках, применяют эквивалент руки. Эквивалент руки соединяют с пластиной заземления. Эквивалент руки должен удовлетворять требованиям ГОСТ Р 51318.14.1.

Теперь необходимо выбрать количество испытательных точек для того, чтобы исключить проведение излишних испытаний, Для этого рассматривают расположение оборудования в типичных условиях эксплуатации и определяют вероятные длины подключаемых кабелей:

- Если несколько кабелей, подключенных к ИТС, проложены рядом на расстоянии более 10м или проложены от ИТС к другому оборудованию в общем кабельном канале, их рассматривают как один кабель и для ввода помехи применяют клещи связи;

- Как правило, достаточно возбуждать ограниченное число наведенных токов, протекающих через ИТС. Для этого из общего числа подключенных к ИТС кабелей (проводников) необходимо выбрать кабелей (проводников), к вводу помех в которые ИТС является наиболее восприимчивым. Этот выбор осуществляют, как правило, по результатам предварительных испытаний. Остальные кабели при проведении испытаний должны быть отключены от ИТС, если это допустимо по условиям функционирования ИТС. В противном случае к ним должны быть подключены устройства развязки.

После всех этих многочисленных манипуляций останется нажать уже запуск на генераторе, подавая калиброванный уровень воздействий и контролировать работу ИТС. О других условиях испытаний, работе ИТС, отчетных документах и калибровке расскажем в следующих статьях в новостях ЭМС.

Читайте также: Измерение кондуктивных помех. Критические замечания.

Испытания по MIL-STD-461, методика, аттестация, калибровка.

Введение Ошибки испытателей. Заземление ч.2


Просмотров: 705

Вся представленная на сайте информация, касающаяся технических характеристик, наличия на складе, стоимости товаров, носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ.

Полное или частичное копирование материалов запрещено. При согласованном использовании материалов сайта необходима ссылка на ресурс.

  • Instagram -Emctestlab
  • Twitter - ЭМСТЕСТЛАБ
  • Facebook Icon - Emctestlab profile
  • YouTube - Emctestlab LLC
  • Vkontakte - ЭМС группа
  • Google+ - Лаборатория ЭМС инноваций
  • Tlegram канал ЭМСТЕСТЛАБ

© Emctestlab llc, Москва, 2017

ЭМСТЕСТЛАБ логотип