Материал: МУ к лаб работам ч1 СВПБПТ 2010

Лабораторная работа 4

ИСПЫТАНИЯ ПРИБОРНОЙ ТЕХНИКИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ

К НАНОСЕКУНДНЫМ ИМПУЛЬСНЫМ ПОМЕХАМ

Цели работы:

получение навыков испытаний оборудования на электромагнитную совместимость;

определение уровней восприимчивости реального оборудования.

4.1. Общие сведения

Импульсные помехи во входных цепях и в цепях питания электронных схем могут привести к ложному срабатыванию, потере информации, снижению качества их функционирования. Способность схемы функционировать с заданным качеством в условиях действия помех называется помехоустойчивостью. Уровень помехоустойчивости характеризуется максимальной величиной помехи (амплитудой в случае импульсной помехи), при которой устройство или блок сохраняют свою работоспособность. Восприимчивость

схемы характеризуется минимальным уровнем помех, при котором возникают сбои в работе, а качество функционирования схемы снижается до уровня ниже допустимого. Уровни помехоустойчивости и восприимчивости схемы различны для помех разной длительности, полярности, приложенных к вход-

ным шинам питания и цепям заземления.

Испытание на воздействие наносекундных импульсных помех (НИП) – это испытание пачками импульсов наносекундной длительности, подаваемых на порты электропитания, заземления и сигналов ввода/вывода. Существен-

ными особенностями НИП являются малая длительность фронта, высокая частота повторения и низкая энергия.

ГОСТ Р 51317.4.4-2007 (МЭК 61000-4-4-2004) “Совместимость техни-

ческих средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульс-

ным помехам. Требования и методы испытаний” распространяется на электротехнические, электронные и радиоэлектронные изделия и оборудование (далее в тексте – технические средства (ТС)) и устанавливает степени жёсткости испытаний, которые относятся к различным условиям эксплуатации ТС, а также методы испытаний.

52

Степени жёсткости испытаний выбирают исходя из условий эксплуатации ТС.

Степень жёсткости 1. Это хорошо защищённая электромагнитная обстановка, характеризуемая следующими свойствами:

подавлением НИП в коммутируемых цепях электропитания и управ-

ления;

разделением между линиями силового электропитания (переменного

ипостоянного токов) и управляющими и измерительными цепями;

применением экранированных кабелей электропитания с экранами, заземлёнными с обоих концов, и фильтрацией подаваемого электропитания.

Степень жёсткости 2. Это защищённая электромагнитная обстанов-

ка, характеризуемая следующими свойствами:

частичным подавлением НИП в цепях силового электропитания и управления, которые переключаются только с помощью реле (не контакто-

рами);

разделением цепей, связанных с более жёстким уровнем электромагнитной обстановки, от других цепей;

физическим разделением неэкранированных кабелей силового элек-

тропитания и управления от кабелей ввода/вывода.

Степень жёсткости 3. Это типовая промышленная электромагнитная обстановка, характеризуемая следующими свойствами:

отсутствием подавления НИП в цепях силового электропитания и управления, которые переключаются только с помощью реле (не контакторами);

недостаточным разделением силовых цепей от других цепей, связан-

ных с более жёстким уровнем электромагнитной обстановки;

недостаточным разделением между кабелями силового электропитания, управления, сигнальными и коммуникационными;

наличием системы заземления, использующей проводящие каналы,

проводники заземления в кабельных желобах (соединённых с системой защитного заземления) и контура заземления.

Степень жёсткости 4. Это тяжёлая промышленная электромагнитная обстановка, характеризуемая следующими свойствами:

53

отсутствием подавления НИП в цепях силового электропитания, управляющих и питающих цепях, которые переключаются с помощью реле или контакторов;

отсутствием разделения цепей, связанных с более жёстким уровнем электромагнитной обстановки, от других цепей;

отсутствием разделения между кабелями силового электропитания, управления и кабелями ввода/вывода;

использованием общих многожильных кабелей для цепей управления и цепей ввода/вывода.

Параметры воздействий на ТС соответствующих степени жёсткости испытаний указаны в табл. 4.1.

Примером условий, соответствующих степени жёсткости 1, может служить электромагнитная обстановка в компьютерных залах. Для данной степени жёсткости испытания в испытательных лабораториях ограничивают воздействием НИП на порты электропитания, испытания в условиях эксплуа-

тации – воздействием на порты заземления ТС.

Примером условий, соответствующих степени жёсткости 2, может служить электромагнитная обстановка в помещении для средств измерения, контроля и управления на промышленном предприятии.

Примером условий, соответствующих степени жёсткости 3, может служить электромагнитная обстановка промышленных предприятий и предприятий энергетики.

Примерами условий, соответствующих степени жёсткости 4, могут слу-

жить электромагнитная обстановка промышленного наружного технологического оборудования, в котором не приняты меры снижения помех, а также электромагнитная обстановка электроподстанций воздушных линий высокого напряжения.

54

4.2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка, структурная схема которой при испытании на устойчивость к наносекундным импульсным помехам приведена на рис. 4.1, включает в себя следующее испытательное оборудование и устройства:

1)испытательный генератор (ИГ) со средствами калибровки или изме-

рения,

2)пластину заземления,

3)устройство связи или емкостные клещи,

4)устройство развязки.

Рис. 4.1

Основными элементами измерительного генератора, упрощённая электрическая схема которого показана на рис. 4.2, являются:

источник высокого напряжения U;

зарядный резистор Rз;

накопительный конденсатор Cн;

разрядник;

резистор цепи формирования длительности импульса Rф;

55

согласующий резистор Rс;

разделительный конденсатор Cр.

При работе на нагрузку 50 Ом:

длительность фронта импульса – 5 нс 30 %;

длительность импульса по уровню – 0,5…50 нс 30 %;

56