Работы по электромагнитной совместимости на стадии проектирования.
Работы по обеспечению электромагнитной совместимости при проектировании электротехнической продукции начинаются с анализа электромагнитных условий в месте возможной эксплуатации, возможного ущерба, включая стоимость потерь из-за недостаточной электромагнитной совместимости продукции при эксплуатации, а также с зондирования, в какой степени потребуется удовлетворять аспекты надежности и специальные нормы по ЭМС. При этом следует учитывать, что создаваемая продукция должна удовлетворять обязательным стандартам и нормам по ЭМС, т.е. она должна соответствовать определенному классу по помехоустойчивости и не создавать значительных помех. Затем составляется программа обеспечения ЭМС, в которой указываются конкретные мероприятия по реализации требуемых свойств, а также по контролю ЭМС на определенных этапах создания продукции (расчет влияния величин в критических точках, испытания на помехоустойчивость, измерение создаваемых помех и т.д.). Представление об этих работах на различных стадиях проектирования дает Табл. 3.3.
На стадии создания электротехнической продукции особое значение имеют мероприятия, изложенные в гл. 6 [17]. В дальнейшем при широком внедрении вычислительной техники качество обеспечения ЭМС, как и эффективность проектирования, существенно возрастет.
Для того чтобы облегчить обнаружение внутренних участков с тяжелыми условиями влияния, можно привлечь при проектировании приборов и устройств так называемую матрицу воздействий (Табл. 3.4.). В ней компоненты 1, 2, 3, …, n структурированной схемы первый раз представлены как источники помех, а второй - как приемники. Степень опасности их взаимного влияния качественно обозначается знаком “+”, “-“ и “?”, а пути критического влияния изучаются количественно и определяется применение адекватных мероприятий по обеспечению ЭМС.
Таблица 3.3.Работы по обеспечению ЭМС электротехнической продукции на различных стадиях проектирования
Стадия проектирования | Вид работы по ЭМС |
Разработка концепции | Выяснение областей применения. Анализ условий применения, идентификация соответствующих норм. |
Составление документации | Определение требований ЭМС, помехоустойчивости, граничных условий эмиссии помех и соответствующих условий испытаний и подтверждений ЭМС. Составление программы обеспечения ЭМС. |
Определение параметров | Разработка схемы в соответствии с требованиями ЭМС. Разработка конструкции печатных плат и корпуса прибора, удовлетворяющих требованиям ЭМС. Проводение измерений в процессе разработки продукции. Доработка и совершенствование. Типовые испытания, сертификация. |
Обслуживание продукции | Обеспечение электромагнитной совместимости при измерениях и заменах деталей. |
Используя матрицу воздействий следует проанализировать ожидаемые воздействия, установить требуемые параметры помехоустойчивости и допустимые эмиссии помех для различных компонентов системы, необходимые общие и специальные мероприятия по обеспечению ЭМС, требуемые методы подтверждения совместимости, а также контрольные мероприятия при проектировании. Завершается работа составлением документации, содержащей все реализуемые мероприятия и данные системы обеспечения ЭМС, являющейся основой для надзора, изменений и совершенствования.
Таблица 3.4.Матрица воздействий
Источник помех | Приемник помех | |||||
Элементы системы | … | n | ||||
Элемент 1 | - | + | … | + | ||
Элемент 2 | + | ? | … | + | ||
Элемент 3 | + | - | … | + | ||
… | … | … | … | … | … | … |
Элемент n | n | - | - | - | … |
Примечание:
+ - электромагнитная совместимость гарантируется без использования особых средств;
- - обеспечение электромагнитной совместимости требует дополнительных мероприятий;
? - ситуация не ясна, требуются дополнительные исследования.
Соответствующие работы проводятся подразделениями, занятыми проектированием и строительством, а намечаются, курируются и контролируются либо компетентными в вопросах ЭМС экспертами, либо рабочей группой по ЭМС, составленной из представителей заказчика и исполнителя. В Табл. 3.5. приведены виды работ по ЭМС, проводимые на различных стадиях проектирования устройств автоматизации. При этом выделены следующие виды работ:
1. исходные определения. Создание рабочей группы по ЭМС, регламентирование ее функций, разборка программы обеспечения совместимости, анализ ЭМ обстановки, качественный анализ возможных влияний (составление матрицы воздействий), идентификация общих мероприятий в соответствии с нормативными документами.
Таблица 3.5.Виды работ по ЭМС при проектировании и эксплуатации
Этап создания продукции | Проектирование | Определение параметров | Изготовление | Ввод в эксплуатацию | Эксплуатация | |
Эскизное | Рабочее | |||||
Исходные определния | + | |||||
Проектирование | + | + | + | |||
Контроль в процессе создания | + | |||||
Подтверждение ЭМС | + | |||||
Подтверждение совместимости | + |
2. Проектирование. Качественный анализ ЭМС, определение конкретных мероприятий, требуемой помехоустойчивости и допустимого излучения помех, разработка концепции экранирования, использования фильтров, соединений с корпусом и с заземлением, прокладки кабелей, выбор системы молниезащиты и защиты от перенапряжений, формулировка требований по ЭМС к используемым приборам и частям системы, установление способов проверки ЭМС, определение программы и средств измерений ЭМС.
3. Контроль в процессе создания. Визуальный контроль, измерения, оформление соответствующей документации.
4. Подтверждение ЭМС. Измерения параметров ЭМС, реализация измерений и дополнительных мероприятий, составление документации по ЭМС.
5. Подтверждение совместимости. Сравнительные измерения, ревизии, согласования при измерениях и расширении устройства.
10. Мероприятия по снижению проникновения помех в системы управления на п/ст. Гальваническая развязка. Использование различных фильтров.
При разработке проекта и конструкции рекомендуется следовать 4-х ступенчатой программе реализации мероприятий применительно к электроприборам управления:
1) снижение проникновения помех в приборы и действующие устройства;
2) уменьшение действия проникающих помех;
3) наблюдение за функционированием устройств в условиях остаточных помех;
4) проверка эффективности рассматриваемых мероприятий
Для снижения помех используется защита:
Гальваническая развязка — передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта между ними. Гальванические развязки используются для передачи сигналов, для бесконтактного управления и для защиты оборудования и людей от поражения электрическим током.
Без использования развязки предельный ток, протекающий между цепями, ограничен только электрическими сопротивлениями, которые обычно относительно малы. В результате возможно протекание выравнивающих токов и других токов, способных повреждать компоненты цепи или поражать людей, прикасающихся к оборудованию, имеющему электрический контакт с цепью. Прибор, обеспечивающий развязку, искусственно ограничивает передачу энергии из одной цепи в другую. В качестве такого прибора может использоваться трансформатор или оптрон. В обоих случаях цепи оказываются электрически разделёнными, но между ними возможна передача энергии или сигналов.
Трансформатор - самый распространённый пример гальванической развязки.