Поиск

Аттестация генераторов микросекундных помех ГОСТ Р 51317.4.5


При проведении любых испытаний, в том числе на электромагнитную совместимость, применяемое испытательной лабораторией оборудование должно быть аттестовано. Определение понятия аттестация содержится в государственных стандартах ГОСТ 16504 и ГОСТ Р 51672 и гласит:

Аттестация испытательного оборудования: Определение нормированных точностных характеристик испытательного оборудования, их соответствия требованиям нормативных документов и установление пригодности этого оборудования к эксплуатации.

Заметим, что характеристики испытательного оборудования должны соответствовать именно нормативным документам, то есть стандартам, а не программам первичной аттестации и не руководству по эксплуатации или иным указаниям.

Аттестация оборудования проводится в соответствии с требованиями государственной системы обеспечения единства измерений ГОСТ Р 8.568-97 "Аттестация испытательного оборудования" и, собственно, стандарта на вид воздействий, в данном случае на микросекундные импульсные помехи большой энергии ГОСТ Р 51317.4.5. Как показывает практика, параметры, указанные в методиках аттестации и документах производителя испытательных генераторов, сильно разнятся с параметрами стандартов или вовсе отсутствуют. По нашему убеждению в качестве методики чего бы то ни было выступает стандарт и только, все остальные бумажки - от лукавого. Характеристики имеет право нормировать только стандарт!

В испытаниях по стандарту ГОСТ Р 51317.4.5 участвует испытательный генератор (ИГ) и устройства связи-развязки (УСР). Поскольку требования к ним устанавливает только стандарт и никто иной (эксперты и комиссии или лаборатории, или производители, коих наплодилось как грязи), проанализируем требования всех его разделов относительно ИГ и УСР. Далее курсивом мы будем выделять текст самого стандарта.

Цитата ГОСТ Р 51317.4.5 п.6.1: Значения параметров ИГ должны быть выбраны таким образом, чтобы в режиме холостого хода длительность фронта импульса напряжения на выходе ИГ составляла 1 мкс, длительность импульса - 50 мкс; в режиме короткого замыкания длительность фронта импульса тока ИГ составляла 6,4 мкс, длительность импульса - 16 мкс. ИГ должен иметь эффективное выходное сопротивление не более 2 Ом.

Здесь указано, что параметры элементов ИГ могут быть любыми, лишь бы испытательный импульс на его выходе в режимах ХХ и КЗ обладал указанными временами. Запишем эти требования:

1) Эффективное (отношение U/I) выходное сопротивление ИГ должно быть не более 2 Ом;

2) Длительность фронта импульса напряжения на выходном сопротивлении ИГ должна составлять 1мкс (погрешности измерений и другие тонкости укажем позднее);

3) Длительность импульса напряжения на выходном сопротивлении ИГ должна составлять 50мкс;

4) Длительность фронта импульса тока на закороченном выходе ИГ должна составлять 6,4мкс;

5) Длительность импульса тока на закороченном выходе ИГ должна составлять 16мкс.

Уже имеем 5 параметров ИГ, подлежащих аттестации. Эти параметры измеряют непосредственно на выходе испытательного генератора. Идем далее. Пункт 6.1.1, характеристики комбинированного ИГ МИП гласит:


Выходное напряжение в режиме холостого хода: пиковое значение, кВ в

диапазоне от 0,5 до 4,0 (не менее);

Погрешность установки выходного напряжения, %, не более±10;

Выходной ток в режиме короткого замыкания: пиковое значение, кА в диапазоне от 0,2 до 2,0 (не менее);

Погрешность установки выходного тока, %, не более±10;

Полярность Положительная/отрицательная;

Сдвиг по фазе импульсов напряжения (тока) по отношению к переменному напряжению в сети питания, град, должен изменяться от 0 до 360;

Интервал между импульсами Должен составлять не менее 1 мин;

Выход ИГ МИП должен быть незаземленным.

Еще 8 параметров для проверки ИГ, перечислим их еще раз для ясности:

6) Выходное напряжение ИГ в режиме ХХ; от 0,5 до 4,0 кВ;

7) Выходной ток ИГ в режиме КЗ: от 0,2 до 2,0 кА;

8) Полярность: отрицательная и положительная;

9) Интервал между импульсами: >1 мин;

10) Заземление выхода ИГ: отсутствует;

11) Сдвиг по фазе относительно сети питания: от 0° до 360°;

12) Погрешность установки напряжение не более: 10%;

13) Погрешность установки тока не более: 10%.

Идем дальше. В конструкции ИГ МИП должны быть предусмотрены дополнительные резисторы (10 или 40 Ом) для увеличения значения выходного сопротивления ИГ при определенных условиях испытаний (см. разделы 7 и Б.1 приложения Б). При их применении и подключенных устройствах связи/развязки форма импульса напряжения в режиме холостого хода и форма импульса тока в режиме короткого замыкания не будут удовлетворять параметрам 1/50 мкс и 6,4/16 мкс соответственно.

Разберем эту цитату по порядку:

14) Должен быть доказан факт наличия в ИГ или УСР резисторов 10 или 40 Ом;

15) Должны быть проверены все предыдущие параметры импульсов тока и напряжения при подключении этих резисторов;

16) Должны быть проверены все предыдущие параметры импульсов тока и напряжения при подключении устройств связи-развязки.

Последний пункт очень сильно не нравится лжеэкспертам в области ЭМС, а также производителям генераторов. Для одних это трудно осуществимо, генераторы станут более дорогими, сложными и тяжелыми. А другие уже накупили генераторов, не соответствующих стандартам и теперь очень не хотят показывать свою некомпетентность и тратить дополнительные средства. Обычно, на это заявление, проверить параметры импульса на выходе УСР, Вы услышите, что "по ГОСТу этого не надо". Покажите этому проходимцу цитату и пусть он спорит с ней или сам с собой, но не с Вами. Все вышесказанное относится и к ИГ МИП (6,5/700мкс - 4/300мкс). Еще один параметр предусматривает пункт 6.2.2 ГОСТ Р 51317.4.5:

Уровни индустриальных радиопомех, создаваемых включенными комбинированным ИГ МИП (1/50 мкс - 6,4/16 мкс) и ИГ МИП (6,5/700 мкс - 4/300 мкс) при отсутствии генерации импульсов, должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51318.22 для оборудования класса Б.

Запишем это требованием под номером 17).

Вот, собственно, мы подошли к следующей далее фразе "курсивом в стандарте", отсебятине технического комитета 30. Обязанностями данного комитета должны были быть разработка отечественных стандартов в области ЭМС, однако, он занимается только некачественными переводами зарубежных МЭК стандартов и внесением в них необоснованных и, зачастую, ошибочных и вредоносных фраз. Следующей фразы нет в оригинале стандарта МЭК:

При аттестации определяют действительные значения всех характеристик ИГ МИП, установленных в 6.1.1, 6.1.2, 6.2.1 и 6.2.2.

Это неправда, все характеристики испытательного тракта должны быть проверены, а значит и параметры УСР тоже (это уже было указано выше)! Мы учли эти требования в нашем пункте 16. Читаем параметры УСР, которые устанавливает ГОСТ (неважно встроенных в ИГ или нет):

Пункт 6.3 ГОСТ Р 51317-99: Устройства связи/развязки не должны оказывать существенного влияния на параметры ИГ, например, допустимые отклонения выходного напряжения и тока, установленные в 6.1.1 и 6.2.1. Еще раз МЭК показывает, как важны для испытаний параметры УСР. Исключением является связь через разрядники.

И единственный параметр импульсов, который не определен при подключении дополнительных резисторов и УСР - это длительность импульсов:

При увеличении выходного сопротивления ИГ МИП с 2 Ом до 12 или 42 Ом в соответствии с требованиями к составу рабочих мест для испытаний длительность испытательных импульсов на выходе устройства связи может существенно изменяться.

Соответственно, длительность на выходе УСР измерять при аттестации нет смысла. Далее требования к устройствам связи-развязки:

Каждое устройство связи/развязки должно удовлетворять требованиям, установленным в 6.3.1, 6.3.2. Характеристики устройств связи/развязки должны быть следующими:

Емкость конденсатора связи , мкФ 9 или 18;

Индуктивность развязки для сети электропитания , мГн1,5.

В генераторах и УСР должна быть предусмотрена возможность отключать и проверять (прозванивать, измерять RLC-метром) эти характеристики, т.к. в схеме сделать это уже невозможно, а форма на выходе УСР стандарту уже не соответствует. Запишем эти требования к устройствам связи-развязки:

18) Емкость конденсатора связи УСР , мкФ 9 или 18;

19) Индуктивность развязки УСР для сети электропитания , мГн1,5.

Далее необходимо измерить следующее:

Напряжение перекрестной помехи на сетевых входах цепей, не подвергаемых воздействию, не должно превышать 15% максимального значения импульса применяемого испытательного напряжения. Напряжение помехи от испытательного импульса на сетевых входах устройства развязки для цепей, подвергаемых воздействию, не должно превышать большего из двух значений: либо 15% максимального значения импульса применяемого испытательного напряжения, либо двойного амплитудного значения напряжения сети. При этом сеть питания и ИТС должны быть отсоединены от устройства развязки.

Тут возникает вопрос: если с сетевыми входами УСР все ясно, то что считать сетевыми входами цепей, не подвергаемых воздействию? Именно цепей, электрических цепей, не УСР, да еще и при отключенных ИТС и сети. Собственно, задача УСР и состоит в том, чтобы передавать помеху из одной цепи в другую и развязывать цепь питания. То есть всего в УСР входят 3 электрические цепи: сеть электропитания, заканчивающаяся розеткой или контактами источника питания, цепь испытательного генератора с окончанием на выходных клеммах или разъеме ИГ и цепи испытуемого средства. Приведем определение электрической цепи: электрическая цепь (гальваническая цепь) — это совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение. Что такое цепь, подвергаемая воздействию? Очевидно, что это цепь ИТС (питания или другая электрическая цепь), а точнее порт (граница между ИТС и внешней электромагнитной средой). Наше мнение состоит в том, что это выходы УСР, т.е. электрическая цепь, которая заканчивается на сетевых входах ИТС при испытаниях (штепсельной розеткой или клеммами "ИТС" на устройстве связи-развязке). И проверяться должны, например, схемы (цепи) L-N при воздействии L-PE или схема N-PE при подаче L-PE. Иначе не было бы смысла разделять воздействия на эти схемы, если импульс присутствовал бы на всех одновременно.

Итак, 20) Напряжение перекрестной помехи на сетевых входах цепей, не подвергаемых воздействию, не должно превышать 15%;

21) Напряжение помехи на сетевых входах УСР не должно превышать большего из двух значений: либо 15%, либо двойного амплитудного значения напряжения сети.

Далее рассматриваются УСР для линий связи. Часть их параметров аттестовать не нужно и об этом четко говориться в ГОСТе.

Испытания ТС при подаче МИП на соединительные линии с использованием различных методов связи (рисунки 10-12) могут в отдельных случаях приводить к различиям в результатах испытаний. Поэтому метод связи должен быть установлен в стандарте на ТС конкретного вида.Примечание - на рисунках 10-12 обозначает активную часть полного сопротивления катушки индуктивности устройства развязки; величину выбирают из условия допустимого ослабления сигнала.

Однако, и они имеют характеристики для проверки.

22) Емкость конденсатора связи, мФ - 0,5;

23) Индуктивность развязки, мГн - 20;

24) Сопротивление связи, Ом - 25.

В публикациях МЭК длительность фронта импульса и длительность импульса определяется либо в соответствии с МЭК 60469-1, либо в соответствии с МЭК 60060. В стандарте ГОСТ Р 51317.4.5 временные параметры импульсов напряжения и тока определенются в соответствии с МЭК 60469-1-1987.

25) Отклонение времени нарастания импульса напряжения не должно превышать ±30%;

26) Отклонения длительности импульсов напряжения и тока, а также фронта тока не должны превышать ±20%;

27) Обратный выброс импульса не должен превышать 30%.

В дополнение скажем, что аттестации подлежат все средства испытаний, а испытательное оборудование - это средство испытаний. Соответственно, подставки, электромагнитная обстановка, климматические, размещение и другие условия также должны быть аттестованы соответствующими для них методами.

Отдельно хотелось бы сказать о понятии "калибровка". По определению - это совокупность операций, устанавливающих посредством ссылки на стандарты, зависимость, существующую при определенных условиях, между показанием прибора и результатом измерения. Вызывает недоумение некоторых позиция специалистов в области испытаний и метрологии, кто это понятие "не котируется" в нашей стране. Применительно к испытательному оборудованию статья 6 102-ФЗ Федерального закона "Об обеспечении единства измерений" указано, что «единицы величин передаются средствам измерений, техническим системам и устройствам с измерительными функциями от эталонов единиц величин и стандартных образцов». Одноступенчатая передача размера единицы величины и калибровка являются понятиями тождественными, поэтому калибровка выступает в качестве основополагающей операции, в результате которой определяются метрологические характеристики испытательного оборудования — важнейшей составляющей его аттестации.

Понятие нормированной точностной характеристики тождественно понятию метрологической характеристики в п.3.10.5 ГОСТ ISO 9000–2011, определяющего ее как отличительную особенность, которая может повлиять на результаты измерений и быть предметом калибровки. Таким образом, аттестацию испытательного оборудования, согласно статье 7 184-ФЗ, можно рассматривать как иную форму оценки соответствия, основанную на результатах калибровки, в совокупности с поверкой встроенных средств измерений. Следовательно, согласно статье 1 102-ФЗ, аттестация испытательного оборудования, применяемого в сфере государственного регулирования и обеспечения единства измерений, является обязательной. При вводе в эксплуатацию испытательное оборудование подвергают первичной аттестации, заключающейся в экспертизе эксплуатационной и про- ектной документации, экспериментальном определении его технических характеристик и подтверждении пригодности использования испытательного оборудования. Объектом первичной аттестации является конкретное испытательное оборудование с нормированными (стандартом, по которому оно применяется) техническими характеристиками воспроизведения условий испытаний (указанных опять же в стандарте) и при наличии информационное обеспечение (компьютерное, программное обеспечение и (или) обеспечение алгоритмами функционирования). В процессе эксплуатации испытательное оборудование подвергают периодической аттестации через интервалы времени, установленные в эксплуатационной документации на испытательное оборудование или при его первичной аттестации, в объеме, необходимом для подтверждения соответствия характеристик испытательного оборудования требованиям нормативных документов. В случае ремонта или модернизации испытательного оборудования, проведения работ с фундаментом, на котором оно установлено, перемещения стационарного испытательного оборудования и других причин, которые могут вызвать изменения характеристик воспроизведения условий испытаний, испытательное оборудование подвергают повторной аттестации. Периодическую аттестацию Кроме того, утвержденный Министерством труда и социальной защиты РФ профессиональный стандарт «Специалист по метрологии» включил аттестацию испытательного оборудования в трудовые функции специалистов (функциональную карту вида профессиональной деятельности). Некоторые утверждения, приведенные нами заимствованы из публикаций специалистов, разделяющих наше мнение, например, заведующего кафедрой «Стандартизация, сертификация и управление качеством» Нижегородского филиала ФГАОУ ДПО «Академия стандартизации, метрологии и сертификации (учебная)», г.Нижний Новгород, В.Г. Кутяйкина и К.К. Савровского, руководителя сектора лаборатории промышленных измерений и испытаний ФБУ «Нижегородский ЦСМ».


Итак, для аттестации комплекта оборудования для испытаний на требования ГОСТ Р 51317.4.5 потребуется измерить около 30 физических величин и характеристик оборудования. Учитывая многократно проводимые измерения, создание условий испытаний и статистическую обработку результатов измерений, процесс аттестации не может быть быстрым. На практике иcпытательные лаборатории ЭМС не делают и половины этой работы в процессе аттестации своего оборудования. Они самовольно выбирают из всех требований стандарта только подходящие для них, а аттестацию проводят либо на требования собственных методик, либо на соответствие параметрам из документации производителя, а не стандарта. Хотя ни производитель испытательного оборудования, ни лаборатория ЭМС не являются законодателями этой в области и права так действовать не имеют.

В качестве подтверждения и примера приведем аттестацию микросекундного генератора известной марки иностранного производства в одной из испытательных лабораторий по требованиям электромагнитной совместимости. Прибор под названием USC500N5, хорошо известный испытателям, включает в себя испытательный генератор микросекундных импульсных помех 1/50мкс и встроенное устройство связи-развязки для питания.

Посмотрите, сколько из почти 30 параметров стандарта (на самом деле больше) присутствуют в программе-методике первичной аттестации этого генератора:


Всего 7, да еще и самовольное изменение требований в восьмом. Как генератор может применяться в испытаниях по одному стандарту, имея параметры другого? То есть теперь законодателем является не ГОСТ по ЭМС, а договоренность между производителем, пользователем и аттестационным органом. Происходит подмена понятий, что недопустимо.


В протоколе периодической аттестации этого генератора в испытательной лаборатории, естественно, проверялись только "избранные" параметры, да еще и не там, где надо. Измерения непосредственно выхода ИГ (на задней панели) не проводили вовсе. Также обычно отсутствуют и почти все данные о параметрах УСР и импульсов на выходах УСР для линий связи, например для УСР типа CNV504N из комплекта этого генератора.

Emctestlab попробует провести свою аттестацию этого генератора (с использованием всех тех же средств измерений, что используют лаборатории ЭМС), измерив честно те характеристики, которые должны быть у него в соответствии со стандартом ГОСТ Р 51317.4.5 и которые испытательные лаборатории игнорируют. А это сильно влияет и на степень жесткости испытаний и на их результаты.

Результаты нашей аттестации можем привести сразу: комплект испытательного оборудования генератора UCS 500N5 не соответствует требованиям ГОСТ Р 51317.4.5-99 по следующим параметрам:

- длительность импульсов напряжения на выходе встроенного УСР (необязат.);

- длительность импульсов тока на выходе встроенного УСР (необязат.);

- время нарастания импульсов тока на выходе встроенного УСР;

- амплитуда импульсов напряжения на CNV508N1.1 через 0,5мкФ;

- длительность напряжения на CNV508N1.1 через разрядник (необязат.);

- длительность импульсов напряжения на CNV508N1.1 через 0,5мкФ;

- время нарастания импульсов тока на CNV508N1.1 через конденсатор 0,5мкФ;

- остаточное напряжение на входе УСР CNV508N1.1;

- время нарастания импульсов напряжения на CNV508N1.1 через 0,5мкФ;

- длительность импульсов тока на CNV508N1.1;

- амплитуда отрицательного выброса на выходе CNV508N1.1;

- перекрестная помеха на выходе любого УСР;

- параметры устройств любого УСР.


Попытаемся объяснить по-порядку откуда столько несоответствий. Меня уже спрашивали: ты что, думаешь, что генератор крупного иностранного производителя не соответствует стандарту? А кто вам сказал, что он разрабатывался на этот стандарт? А кто аттестовал его на требования ПМ первичной аттестации и РЭ, а не стандарту? Продавец? Параметры реактивностей всех УСР четко выделены и прописаны в ГОСТе и не понятно почему это их не нужно проверять? А мы проверим. И вот что получилось с генератором UCS500N5:

Не кажется ли вам, что такие отклонения значений индуктивности, к примеру, уже достаточны, чтобы УСР существенно влияли на параметры импульса МИП и отклоняли их от стандартных, а также недостаточно хорошо гасили остаточное напряжение? Возможность проверки емкостей в генераторах вообще отсутствует, а в схеме измеритель RLC покажет сотни пикофарад. Вот и получается, что на выходе встроенного УСР длительность микросекундного имспульса напряжения уже 37 вместо 50 мкс. А в некоторых случаях, например, при измерении фронта импульса N-PE можно увидеть, что частичного дифференцирования импульса на индуктивности не происходит, и импульс тока имеет такую же форму, как и импульс напряжения с временем нарастания от 1 до 2 мкс вместо 6,4мкс. При подаче же наивысших для этого генератора амплитуд 4кВ, импульс вообще имеет нелинейные искажения в форме, вследствие чего не соответствует стандарту по временным параметрам. Можно было бы сказать, что попался бракованный или убитый временем генератор, но как же быть если их три? И у всех одни и те же синдромы.

Параметры перекрестных помех на входах УСР хоть и соответствуют требованиям, но являются предельными. А если, как мы уже говорили, измерять перекрестную помеху на выходе УСР, в некоторых случаях амплитуда импульса полностью передается на не подвергаемые воздействиям цепи. В таком случае нет смысла разделять МИП на схемы "провод-провод" и "провод-земля", если испытания проводят сразу по всем схемам!

Задавайте свои вопросы на почту mail@emctestlab.ru

#испытательноеоборудование #Аттестация

Просмотров: 290

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

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.

© Emctestlab llc, Москва, 2017

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