docwykład2 - dr inż. Paweł A. Mazurek
download 
Reklamacja Transkrypt
wykład2 - dr inż. Paweł A. Mazurek
Pomiary emisji Dr inż. Paweł A. Mazurek Wstęp do pomiarów Podstawą systemu ochrony przed oddziaływaniem promieniowania w postaci pól elektromagnetycznych są okresowe pomiary kontrolne umożliwiające określenie poziomów oddziaływujących pól oraz ocena stwarzanego zagrożenia, na drodze porównania tych poziomów z wartościami dopuszczalnymi. 2 Wstęp do pomiarów Wyniki badań zależą mocno od warunków przy których zostały wykonane pomiary i, w związku z tym, powinny przedtem zostać wyjaśnione następujące zagadnienia: •normy brane za podstawę, •punkty pomiarowe, •stany pracy urządzenia, •rodzaj nadzoru funkcjonowania urządzenia, •przyłącza i sposób postępowania z nimi podczas prób, •układ pomiarowy wraz ze sposobem ułożenia kabli, •sposób postępowania z ekranami. 3 Metodyka pomiarowa monitoring środowiskowy (zawodowy) 4 Metody pomiaru (monitoringu) natężeń pól elektromagnetycznych Do parametrów związanych z widmem zaliczymy: częstotliwość, szerokość pasma zajmowanego przez sygnał i rodzaj modulacji. Amplitudę charakteryzują natężenie pola (w tym natężenie składowej elektrycznej E, składowej magnetycznej H i ewentualnie gęstość mocy S) oraz modulacja (zależnie od rodzaju, modulacja wpływa zarówno na widmo, jak i amplitudę). Polaryzacja pola niesie informację o położeniu wektora E i H w przestrzeni i zmianach tego położenia. W systemach radiokomunikacyjnych mamy do czynienia z polaryzacją liniową lub elipsoidalną, a w przypadku polaryzacji liniowej: poziomą, pionową, lub coraz powszechniej stosowaną w systemach telefonii komórkowej, polaryzacją ±45o. W przypadku propagacji wielodrogowej czy też występowaniu wtórnych źródeł PEM (pól elektromagnetycznych) musimy się liczyć z dużym nieuporządkowaniem polaryzacyjnym pola elektromagnetycznego w miejscu pomiaru. Z punktu widzenia monitoringu środowiska podstawowe znaczenie mają informacje o natężeniu pola w określonych zakresach częstotliwości, najlepiej tożsamych z podanymi w przepisach ochronnych. 5 W zależności od oczekiwanych rezultatów i możliwości technicznych stosuje się różne techniki pomiaru. Metodą powszechnie stosowaną w pomiarach ochronnych (zarówno dla celów BHP jak i ochrony środowiska) są pomiary szerokopasmowe miernikami przystosowanymi do pomiarów w bezpośrednim otoczeniu źródeł (szeroko rozumiane pole bliskie) jak i w polu dalekim. Zaletą takich pomiarów jest uzyskanie pojedynczego wyniku odpowiadającemu wypadkowemu natężeniu PEM wszystkich źródeł z zakresu pomiarowego sondy. Pomiar emisyjności sprowadza się do pomiaru natężenia pola elektromagnetycznego na kierunku maksymalnego promieniowania. Pomiaru dokonuje się dla obu polaryzacji: poziomej i pionowej, szukając kierunku maksymalnego promieniowania. Na wartość natężenia pola elektrycznego mierzonego za pomocą anteny pomiarowej mają wpływ: •kształt i wymiary badanego urządzenia oraz rozłożenie w nim wewnętrznych źródeł zaburzeń elektromagnetycznych, •parametry elektryczne oraz rozmiary ziemi odniesienia, tzn. jej względnej przenikalności elektrycznej, •odległości pomiarowe, •polaryzacja fali. 6 Metody pomiaru (monitoringu) natężeń pól elektromagnetycznych Aby określić wartość natężenia pola elektromagnetycznego w miejscu umieszczenia anteny pomiarowej, konieczna jest znajomość funkcji przejścia wiążącej natężenie pola elektromagnetycznego z napięciem mierzonym na obciążeniu anteny. Powszechnie do pomiarów w zakresie częstotliwości od 30 MHz do 1000 MHz jako anteny pomiarowej można wykorzystać strojony dipol półfalowy. Dipol pomiarowy powinien być dostrojony i dopasowany do przewodu antenowego za pomocą specjalnego symetryzatora. Dodatkowo powinien mieć możliwość obrotu w celu zapewnienia możliwości pomiaru w zasadzie wszystkich możliwych polaryzacji promieniowania pola. 7 Procedura pomiaru Wartość natężenia pola elektromagnetycznego jest wyrażona jako: E = EO_dB + Kanteny gdzie: EO_dB - odczytu z miernika, przy czym należy pamiętać że EO_dB jest także sumą - wskazań ze skali (14) i z licznika tłumika (2); Kanteny - współczynnik antenowy, podany na wykresie – (np. jednym z takich jak na następnym slajdzie) Tak wyznaczoną wartość otrzymujemy w jednostkach dB względem 1 µV/m (można przeliczyć na V/m). Dla każdego kolejnego pomiaru w innej częstotliwości należy powtarzać opisaną procedurę kalibrująco-pomiarową. 8 Krzywe kalibracji anten 26 dB 18 24 [dB] Krzywe kalibracji anteny AD 160 22 16 20 14 18 12 Krzywa kalibracji anteny AD 60 16 10 14 12 8 10 6 8 4 6 2 4 8 7 6 5 4 3 2 f [MHz] 20 40 60 80 100 120 140 160 f [MHz] 2 180 200 220 26 300 340 400 440 500 540 600 640 700 740 800 850 900 950 1000 240 260 280 300 dB 24 22 20 18 16 Krzywe kalibracji anteny KUNA 4/50 14 12 10 8 6 4 2 f [MHz] 20 AD 160 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 KUNA 4/50 260 280 300 AD 60 9 Mierniki pól ELF VLF Sprawdzenie parametrów pola wymaga stosowania szerokopasmowych mierników wartości skutecznej, często o dwóch oddzielnych pasmach częstotliwości ELF i VLF. Mierniki tego typu są stosunkowo łatwo dostępne na rynku, różnią się czasem tylko skalą jednostek stosowaną do określenia pola magnetycznego. Przykładowe relacje pomiędzy jednostkami stosowanymi najczęściej do opisu wielkości pól magnetycznych prezentuje poniższa tabela. Natężenie pola magnetycznego [A/m] Indukcja magnetyczna [µT] Indukcja magnetyczna [Gs] [A/m] [µT] [Gs] 1 0,8 80 1,25 1 100 0,01 0,01 1 Przelicznik skal stosowany w miernikach natężeń pól magnetycznych 10 Pomiar natężenia pola elektrycznego i magnetycznego miernikami TRACER Tracer EF90 jest miernikiem wartości skutecznej pola elektrycznego przystosowanym do pracy w zakresach ELF (30-2000 Hz) i VLF (2-500 kHz). Ma dwa zakresy pomiarowe, pozwalające mierzyć pola z zakresu 1 V/m - 20 kV/m, w zależności od wybranego pasma częstotliwości. Tracer MR100SE jest miernikiem rzeczywistej wartości skutecznej pola magnetycznego, służącym do pracy w zakresach ELF (5-2000 Hz) i VLF (2-400 kHz). Zakresy częstotliwości są nieco inne niż w przypadku miernika EF90. Miernik ma dwa zakresy pomiarowe, obejmujące indukcje od 0,1 nT do 2000 µT. Podczas pomiaru uproszczonego miernik umieszcza się w polu tak, aby pokazywał maksymalną wartość. Pomiar dokładny wykonuje się w trzech wzajemnie prostopadłych orientacjach miernika. Wartość pola wyznacza się wtedy według wzoru: 11 Tracer H 3 D = H X2 + H Y2 + H Z2 HX, HY i HZ są wynikami pomiarów w kolejnych, prostopadłych położeniach miernika. X Y Z 12 Mashek ESM100 x y z wyłącznik miernika ustawienia dźwiękowe ustawienia trybów pomiarowych c zestaw filtrów podświetlenie skali Metoda wyznaczania emisji pól elektrycznego i magnetycznego wokół monitora 13 Miernik ESM-100 oraz program Graph ESM100 Miernik charakteryzuje zakres częstotliwości od 5 Hz do 400 kHz, zakresy pomiarowe 100 mV/m – 100 kV/m i 1 nT – 20 mT oraz dokładność pomiarowa ± 5 % w każdym zakresie. Urządzenie posiada następujące podzakresy pomiarowe (system filtrów): • High frequencies 2 kHz do 400 kHz; • Low frequencies 5 Hz do 2 kHz; • Filtr tylko 50 Hz; • Filtr tylko 16,7 Hz; • Pełny zakres 5 Hz do 400 kHz. 14 Metodyka pomiaru 15 Terenowy monitoring System mobilny System stacjonarny 16 Pola elektromagnetyczne w aspekcie ochrony zdrowia Według zaleceń Międzynarodowej Organizacji Pracy pracodawca powinien: - identyfikować źródła pól elektrycznych i magnetycznych, - zbierać okresowo i przechowywać informacje o ekspozycji, jakiej podlegają pracownicy, - oceniać ryzyko wynikające z ekspozycji , opierając się na ustalonych w kraju wartościach dopuszczalnych, na podstawie rzeczywistej wielkości ekspozycji z uwzględnieniem wyników pomiarów wykonanych przez ekspertów, a tak że zgodnie z aktualną wiedzą krajową i międzynarodową , - uwzględniać przeciwdziałanie wypadkom powodowanym przez eksponowanie na pola elektryczne i magnetyczne pracowników ze stymulatorami serca lub podobnymi implantami medycznymi oraz zapewniać pracownikom specjalną ochronę wynikającą z ich stanu zdrowia, np. w przypadku kobiet w ciąży, - zapewnić ochronę przez: przeciwdziałanie ekspozycji niebezpiecznej, ostrzeganie i rozsądne unikanie narażenia, oznakowanie źródeł pól oraz działania techniczne zalecone przez ekspertów, zmniejszające nadmierną ekspozycję na silne pola, przede wszystkim przez stosowanie ekranowania i środków ochrony indywidualnej. 17 Pola elektromagnetyczne w aspekcie ochrony zdrowia Jeżeli nie można zastosować ekranowania, pracodawca powinien ograniczyć dostęp personelu do obszaru, w którym mogą być przekroczone wartości dopuszczalne, i zapewnić: - ustalenie kontrolowanego dostępu, - skrócenie czasu ekspozycji, - ogrodzenie i oznaczenie znakami ostrzegawczymi bezpośredniego sąsiedztwa źródeł silnych pól, - wyraźne oznakowanie miejsc w których występują pola na tyle silne, że mogą zakłócać pracę stymulatorów serca lub implantów medycznych. Krajowe zasady ochrony przed polami elektromagnetycznym i opierają się na unikatowej (w skali światowej) koncepcji stref ochronnych, która została opracowana w Centralnym Instytucie Ochrony Pracy . Znaki ostrzegawcze dla stref ochronnych i źródeł pola elektromagnetycznego PN-74/T-06260 i PN-93/N-01256/03 18 Pola elektromagnetyczne w aspekcie ochrony zdrowia Zgodnie z tą koncepcją w otoczeniu źródeł pól wyróżnia się: - obszar bardzo silnych pól elektromagnetycznych, w których nie wolno przebywać zarówno pracownikom jak i osobom postronny m. Obszar ten jest nazywany strefą pól niebezpiecznych, które mogą wywoływać niebezpieczne nagrzewanie tkanek, - obszar pól elektromagnetycznych ekspozycji zawodowej, w którym mogą przebywać jedynie pracownicy związani z obsługą źródeł pól, po przejściu specjalistycznego przeszkolenia i badań lekarskich wykazujących brak przeciwwskazań do zatrudnienia w zasięgu pól ekspozycji zawodowej. Obszar pól ekspozycji zawodowej został podzielony (w zakresie częstotliwości większych niż 100 kHz) na dwie strefy: strefę zagrożenia i strefę pośrednią. W strefie zagrożenia można przebywać przez czas ograniczony, krótszy niż 8 h na dobę. Czas przebywania zależy od natężenia pola na stanowisku pracy. W strefie pośredniej czas przebywania nie podlega ograniczeniom w ramach zmiany roboczej, 19 Pola elektromagnetyczne w aspekcie ochrony zdrowia - obszar bezpiecznych pól elektromagnetycznych, które są słabsze niż pola ekspozycji zawodowej i przy bezpośrednim, długotrwałym oddziaływaniu na organizm ludzki (ogółu ludności) nie powodują zmian w stanie zdrowia. Są to pola dla człowieka bezpieczne. Obszar, w którym te pola występują , nazywa się strefą pól bezpiecznych. Wydane przepisy stały się podstawą do stworzenia sprawnie funkcjonującego systemu nadzoru nad warunkami pracy w polach elektromagnetycznych. Przyjęte w polskich przepisach ograniczenia w zakresie dopuszczalnych wartości granicznych należą do jednych z najbardziej rygorystycznych na świecie. 20 Przykład oznakowania pionów pomiarowych i stref ochronnych w otoczeniu źródła pola elektromagnetycznego 21 Stanowisko zgrzewania rezystancyjnego Wyniki pomiarów natężeń pola magnetycznego wokół zgrzewarki rezystancyjnej. Częstotliwość 50 Hz – 1 kHz. 22 Oddziaływania pól elektromagnetycznych Podstawą systemu ochrony środowiska i ludności przed oddziaływaniem promieniowania nie jonizującego w postaci pól elektromagnetycznych są okresowe pomiary kontrolne umożliwiające określenie poziomów oddziaływujących pól oraz ocena stwarzanego zagrożenia, na drodze porównania tych poziomów z wartościami dopuszczalnymi. Powszechnie stosuje się metody pomiarowe oparte na bezpośrednim pomiarze przy pomocy mierników natężeń pól, w punktach wyznaczonych na podstawie charakterystyki stanowiska pracy. Podstawowym punktem pomiarów jest miejsce przebywania pracownika. Bezpieczeństwo pracy Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29.11.2002r w sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. Dz.U. nr 217 z dnia 18.12.2002r. poz.1833) 24 Bezpieczeństwo pracy Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29.11.2002r w sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. Dz.U. nr 217 z dnia 18.12.2002r. poz.1833) 25 Ochrona środowiska Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30 października 2003 r w sprawie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku oraz sposobów sprawdzania dotrzymania tych poziomów (Dz.U. Nr 192 z 2003r, poz. 1883) 26 Rekomendacja UE 27 Badania EMISYJNOŚCI (promieniowej) 28 Metody pomiaru mocy promieniowanej (Metoda Fromy) – użyteczna w przypadku urządzeń promieniujących przez obudowę (korpus) Moc wypromieniowana przez badane urządzenie umieszczone nad doskonale przewodzącą ziemią jest proporcjonalna do sumy kwadratów prądów wzbudzonych w ziemi płynących radialnie w kierunku źródła – można je zmierzyć mierząc prąd płynący w impedancji uziemienia urządzenia (analogia do przeciwwagi w antenie). Wyznaczenie współczynnika K – eksperymentalnie zastępując urządzenie badane unipolem λ/4, do którego doprowadza się znaną moc z generatora i mierzy prąd IU (lub UU na rezystancji RU) 29 Pomiar natężenia promieniowanego pola Jeżeli przyjmiemy że źródło promieniuje izotropowo, a promieniowanie odbywa się w swobodnej przestrzeni, to natężenie pola można wyznaczyć ze wzoru: Rzeczywiste źródła nie promieniują izotropowo, a i propagacja nie odbywa się z reguły w warunkach swobodnej przestrzeni. W efekcie do punktu obserwacji dociera więcej niż jedna fala, a natężenie pola zależy od kierunku do źródła. Spowodowało to konieczność unifikacji warunków pomiarów 30 antena pomiarowa odbiornik pomiarowy Obiekt testowany tłumik przedwzmacniacz Klasyczne pomiary emisji promieniowanej wykonuje się w zakresie częstotliwości od 30 MHz do 1000 MHz, stosując miernik zakłóceń z detektorem wartości quasiszczytowej lub średniej. Miernik zakłóceń powinien spełniać wymagania określone w publikacji CISPR 16. W zależności od relacji odległości pomiary realizujemy w polu bliskim lub dalekim. Wymaga to wykorzystania różnych dodatkowych akcesoriów pomiarowych. W przypadku pomiarów w polu dalekim wykorzystywany jest system anten pomiarowych – zamontowanych na maszcie, dla pola bliskiego wykorzystywany jest układ sond pola bliskiego dla składowej odbiornik pomiarowy magnetycznej i elektrycznej. Obiekt testowany przedwzmacniacz sondy pola E i H tłumik 31 Zakres częstotliwości 30 MHz - 1 GHz Powyżej częstotliwości 30 MHz coraz bardziej na pierwszy plan wysuwa się bezpośrednie promieniowanie energii zakłócającej przez obiekt badany. Z tego względu wartości graniczne zakłóceń od 30 MHz w górę są określane jako maksymalne wartości natężenia pola, które wytwarza obiekt badany w ustalonej od niego odległości. Wymaga się przy tym zawsze realizacji pomiaru w pomieszczeniu o podłodze odbijającej całkowicie promieniowanie elektromagnetyczne, wskutek czego natężenie pola w antenie odbiorczej może być prawie dwukrotnie większe niż w przypadku promieniowania źródła bez takiej podłogi. Wartości graniczne wartości mierzonych zostały ustalone przy założeniu, że istnieje 100% odbicie fal od podłogi. 32 Otwarty poligon pomiarowy OATS (Open Area Test Site) 33 OATS – wymagania ogólne • Poligon powinien być położony na obszarze o możliwie niskim poziomie tła elektromagnetycznego (sygnały zakłócające). • Teren płaski, z dala od budynków i konstrukcji metalowych. • Bez napowietrznych linii zasilających i telekomunikacyjnych. • Najlepiej w zagłębieniu (kotlinie). Wyposażenie stanowiska: • Płaszczyzna odniesienia • Stół obrotowy (zdalne sterowanie) • Maszt antenowy (zdalne sterowanie) • Anteny • Odbiornik pomiarowy 34 Poligon pomiarowy wysokość anteny h= 1÷4 m polaryzacje anteny V i H ferryty odbiornik pomiarowy obiekt badany wysokość stołu obrotowego 0,8 m 360° ziemia odniesienia kt obie y n bada W 1m d1 d2 odległość pomiarowa D = 3 lub 10 m d2=d1+2m W=d1+1m 35 Metodyka pomiaru Odległość między EUT a masztem pomiarowym przyjęto jako 3, 10 lub 30m • Stolik obrotowy powinien zapewnić umieszczenie EUT na wysokości 1m nad powierzchnią płaszczyzny odniesienia i umożliwić obrót EUT o 360o wokół osi • Dla dużych urządzeń dopuszcza się pomiary bez użycia stolika obrotowego – wokół urządzenia przemieszcza się wtedy antenę pomiarową • Pomiar emisyjności sprowadza się do określenia maksymalnego natężenia pola (pomiar detektorem quasi szczytowym Q-peak) • Wypadkowe natężenie pola w punkcie obserwacji jest wektorową sumą promienia bezpośredniego i odbitego – możliwość sumowania lub odejmowania natężenia fali bezpośredniej i odbitej • Dla znalezienia maksimum – przemieszczanie anteny góra dół – zmiana różnicy dróg promienia bezpośredniego i odbitego 36 Anteny Do pomiarów na poligonie pomiarowym normy zalecają stosowanie: •strojonego dipola półfalowego - dla zakresu częstotliwości od 30 do 1000 MHz, •dipola półfalowego o wymiarach odpowiadających połowie długości fali o częstotliwości 80 MHz - dla zakresu częstotliwości od 30 MHz do 80 MHz. Niektóre normy dopuszczają również stosowanie innych anten np.: - biconical - dla zakresu częstotliwości od 30 MHz do 300 MHz, - log periodic - dla zakresu częstotliwości od 300 MHz do 2 GHz. 37 ANTENY System pomiarowy 39 Ograniczenia w stosowaniu OATS • Warunki atmosferyczne – konieczność stosowania osłon dielektrycznych (drogo…) • Niemożliwość odizolowania od tła elektromagnetycznego 40 Rozwiązanie problemów (częściowe…) Komora bezodbiciowa – z podłogą przewodzącą – pełna 41 TEM cell Test room EMC tests Komory bezodbiciowe Jedną z bardziej znanych metod jest prowadzenie badań w ekranowanych komorach bezodbiciowych (ang. anechoic and shielded chamber), które pozwalają na znaczne uniezależnienie się od warunków zewnętrznych, zarówno klimatycznych jak i elektromagnetycznych. Komory bezodbiciowe są to pomieszczenia w kształcie prostopadłościanu wyposażone w ekrany ograniczające wpływ zewnętrznych pól elektromagnetycznych pochodzących ze środowiska elektromagnetycznego oraz wewnętrzne powłoki (absorbery w.cz.) pochłaniające energię promieniowania wytwarzanego wewnątrz komory w celu uniknięcia odbić fal elektromagnetycznych i wycieków emisji na zewnątrz. Przy zachowaniu odpowiedniego poziomu skuteczności ekranowania oraz pochłaniania fal przez absorbery uzyskuje się przestrzeń o znanych i kontrolowanych warunkach propagacji fal elektromagnetycznych. O przydatności komory bezodbiciowej decydują jej rozmiary i minimalna częstotliwość pomiarowa. O minimalnej częstotliwości pomiarowej decyduje rozmiar elementów pochłaniających energię elektromagnetyczną - wysokość klinów. Uzyskanie w komorze bezodbiciowej wymaganego tłumienia fal elektro-magnetycznych o częstotliwości 30 MHz wymaga zastosowania klinów o wysokości 5 m. Odpowiada to połowie długości fali. 46 Komora bezodbiciowa Wyróżnia się trzy rodzaje komór bezodbiciowych: komory z wyłożonymi wszystkimi ścianami ekranowanego pomieszczenia, z podłogą włącznie (ang. full anechoic chambers), komory z wyłożonymi wszystkimi ścianami z pozostawieniem metalowej podłogi (ang. semi-anechoic chambers), komory o częściowym wyłożeniu materiałem pochłaniającym (niektóre części ścian kabiny). 47 Komora typu TEM Komorę TEM (Transverse ElectroMagnetic) typu Crawforda stanowi odcinek prostokątnej linii współosiowej zakończonej po obu stronach transformatorami zapewniającymi dopasowanie impedancji falowej tej linii do impedancji obciążających. Wewnętrzny przewodnik (septum) jest metalową płytą, dzięki któremu w części przestrzeni roboczej, w której podczas pomiarów jest umieszczane badane urządzenie (EUT), uzyskuje się prawie jednorodny rozkład pola elektrycznego. Wprowadzenie urządzenia do przestrzeni pomiarowej komory powoduje zmianę rozkładu pola elektrycznego i magnetycznego. Komora jest szerokopasmowym przetwornikiem o liniowej charakterystyce amplitudowo-fazowej, przetwarzającym pole elektromagnetyczne indukowane w jej wnętrzu na napięcie o częstotliwości radiowej. Określenie emisyjności urządzenia przy pomocy komory TEM wymaga wykonania pomiarów napięć i faz sygnałów na wyjściach komory dla sześciu położeń badanego urządzenia w jej przestrzeni pomiarowej. 48 Komora TEM Uzyskane wyniki pomiarów pozwalają, stosując odpowiednie procedury obliczeniowe, na wyznaczenie modelu promieniowania badanego urządzenia. W dalszej kolejności wyznaczana jest charakterystyka promieniowania tego modelu w wolnej przestrzeni i nad doskonale przewodzącą uziemioną płaszczyzną. Uzyskane w ten sposób wyniki mogą być porównane z granicznymi poziomami emisyjności. Zasadniczym ograniczeniem komór TEM jest przede wszystkim stosunkowo niewielka przestrzeń badawcza szczególnie dla częstotliwości rzędu 1GHz (w cm). 49 Akademickie projekty 50 Komora typu GTEM Do pomiarów pola elektromagnetycznego emitowanego przez urządzenia elektryczne (małych i średnich wymiarów) wykorzystuje się asymetryczną szerokopasmową komorę GTEM (Gigahertz Transverse ElectroMagnetic Cell). Jej konstrukcja jest udoskonaleniem komory TEM, posiada lepsze parametry. Komora jest ekranowana, a skuteczność jest uzależniona od sposobu montażu i użytych materiałów. Moduł wejściowy komory jest elementem wymiennym, dzięki któremu możliwe jest podłączenie do komory nie tylko odbiornika pomiarowego czy generatora fali ciągłej, ale również wysokonapięciowego generatora udarowego. Komora GTEM może być zatem wykorzystana zarówno do badań emisji urządzeń, jak i ich podatności na pola elektromagnetyczne. Pomiar realizowany jest poprzez specjalną konstrukcję obciążenia komory. W paśmie niskich częstotliwości obciążeniem komory jest rozproszony układ rezystancyjny, natomiast w zakresie wysokich częstotliwości umieszczone na tylnej ścianie komory grafitowe absorbery pochłaniają promieniowaną w ich kierunku energię. 51 Komora typu GTEM Na podstawie pomiaru mocy na wejściu komory GTEM, dla dwunastu położeń badanego urządzenia w przestrzeni pomiarowej, można określić parametry źródła promieniowania badanego urządzenia (momenty ekwiwalentnych dipoli elektrycznych i magnetycznych) dla każdej częstotliwości promieniowanej fali elektromagnetycznej. Położenia badanego urządzenia w przestrzeni pomiarowej są tak dobrane, aby każda składowa ekwiwalentnych dipoli była silnie sprzężona z pionową składową pola elektrycznego lub/i poziomą składową pola magnetycznego w komorze GTEM. 52 53 Anteny ramowe Istnieją zasady pomiaru promieniowania radioelektrycznego o częstotliwościach poniżej 30 MHz (pomiar natężenia pola magnetycznego nad nieprzewodzącą powierzchnią). Do pomiaru emisyjności np. urządzeń oświetleniowych powszechnie wykorzystywany jest układ trzech wzajemnie ortogonalnych anten ramowych. Trzy pętle wychwytują wszystkie trzy przestrzenne elementy składowe magnetycznego promieniowania zakłócającego. Dokładne opisy metody zawarte są w normie EN 55015. Na podstawie zmierzonych wartości natężenia prądu płynącego w każdej z anten oraz określonych dla anten ramowych funkcji przejścia można wyznaczyć natężenie pola magnetycznego w określonej odległości od badanego urządzenia lub wyznaczyć moment ekwiwalentnego dipola magnetycznego. 54 Antena ramowa umiejscowienie testowanego obiektu sonda prądowa odbiornik pomiarowy ferryt przełącznik podstawa z dielektryka Stanowisko złożone jest z trzech wzajemnie ortogonalnych anten ramowych (o średnicach 2, 3 lub 4 m). Pomiar emisyjności sprowadza się do pomiaru natężenia prądu płynącego w antenie za pomocą sondy prądowej umieszczonej w miejscu najmniejszego oddziaływania układu pomiarowego na impedancję anteny ramowej. Ponieważ pomiar dotyczy tylko natężenia pola magnetycznego, zatem określenie emisyjności badanego urządzenia jest realizowane do częstotliwości 30 MHz. 55 Przykładowe poziomy dopuszczalne zaburzeń promieniowanych (pomiar detektorem QP, RBW=120kHz) Klasy urządzeń: Klasa B - urządzenia przeznaczone do pracy w dowolnym miejscu , Klasa A - urządzenia spełniające wymagania dopuszczalnych poziomów zakłóceń dla klasy A, natomiast nie spełniające wymagań dla klasy B. Urządzenia klasy A przeznaczone są do pracy na terenach wydzielonych 56 Zakres częstotliwości powyżej 1 GHz Dla częstotliwości powyżej 1 GHz, w obowiązujących dotychczas od 1 do 18 GHz normach, nie ustalono żadnych granicznych wartości promieniowania. W normie dominuje określenie wartości granicznej jako "równoważnej mocy promieniowania". W celu ustalenia równoważnej mocy promieniowania dokonuje się pomiaru promieniowania zakłócającego w dowolnej odległości, na przykład trzech metrów, za pomocą wskaźnika selektywnego, takiego jak antena pomiarowa i analizator widma, i rejestruje wynik pomiaru. Następnie dokonuje się ponownego pomiaru po zastąpieniu obiektu przez półfalową antenę dipolową. Moc wypromieniowana przez antenę należy oznaczyć jako moc promieniowania zakłócającego emitowanego przez obiekt badany. 57 Schematyczne przedstawienie pola elektrycznego (kolor niebieski) i magnetycznego (czerwony) fali radiowej promieniowanej przez antenę dipolową. 58 Emisja promieniowana 0.03 - 3 GHz Wraz ze wzrostem częstotliwości coraz bardziej na pierwszy plan wysuwa się bezpośrednie promieniowanie energii zakłócającej przez obiekt badany. Z tego względu wartości graniczne zakłóceń od 30 MHz w górę są określane jako maksymalne wartości natężenia pola, które wytwarza obiekt badany w ustalonej od niego odległości. Wymaga się przy tym zawsze realizacji pomiaru w pomieszczeniu o podłodze odbijającej całkowicie promieniowanie elektromagnetyczne, wskutek czego natężenie pola w antenie odbiorczej może być prawie dwukrotnie większe niż w przypadku promieniowania źródła bez takiej podłogi. Wartości graniczne wartości mierzonych zostały ustalone przy założeniu, że istnieje 100% odbicie fal od podłogi. BADANIA EMISYJNOŚCI (PRZEWODZONEJ) 60 Emisja promieniowana 0.03 - 3 GHz 62 POZIOMY EMISYJNOŚCI PROMIENIOWANEJ Wartości emisji reaktora i tła Limit wg: PN-EN 61000-6-4:2008 Klasa A - Środowisko przemysłowe Pojęcia podstawowe Wartości graniczne emisji wg. norm rodzajowych Odbiornik pomiarowy (miernik zakłóceń) Miernik zakłóceń jest specjalnym superheterodynowym mikro-woltomierzem selektywnym. Układ miernika można uważać za połączenie trzech członów funkcjonalnych. Człon selektywny obejmuje cały tor wielkiej i pośredniej częstotliwości, człon detekcyjny — układy kilku detektorów pomiarowych, a człon wskaźnika — wzmacniacz m.cz. i woltomierz ze wskaźnikiem. Zadaniem członu detekcyjnego jest dostarczenie do wejścia woltomierza napięcia stałego lub wolnozmiennego, które jest proporcjonalne do wartości szczytowej, quasiszczytowej, skutecznej lub średniej przebiegu wymuszającego. Człon wskaźnika jest tą częścią miernika, w której następuje proporcjonalne przetworzenie odpowiedzi detektora na wielkość odbieraną zmysłowo. Podstawowym celem pomiarów jest sprawdzenie, czy poziomy zakłóceń wytwarzanych przez urządzenia nie przekraczają wartości dopuszczalnych, określonych technicznymi normami i innymi przepisami. 65 Pomiary zakłóceń przewodzonych 9 kHz ÷ 30 MHz - niesymetryczne - symetryczne (różnicowe) Differential-mode interference current - asymetryczne (wspólne) Common-mode interference current Zakłócenie przewód Zakłócenie niesymetryczne niesymetryczne źródło zaburzeń odbiornik Zakłócenie asymetryczne Zakłócenie symetryczne płaszczyzna odniesienia (masa) 66 Dodatkowa aparatura wspomagająca pomiary zakłóceń przewodzonych 67 Pomiary zakłóceń przewodzonych 9 kHz ÷ 30 MHz * zalecenie wykonania pomiarów w ekranowanej komorze oprogramowanie 40 cm LISN 80 cm 80 cm 68 Pomiary zakłóceń przewodzonych 9 kHz ÷ 30 MHz Zadaniem sieci sztucznej jest stabilizacja impedancji, na której mierzy się napięcie zakłóceń, separacja ograniczająca do minimum przenikanie sygnałów zakłóceń z badanego obiektu do sieci i na odwrót i jednocześnie umożliwienie prawidłowych i powtarzalnych pomiarów napięcia zakłóceń niezależnie od aktualnych parametrów impedancyjnych sieci zasilającej. sieć sztuczna Operator sztuczny Urządzenie oddzielające Urządzenie sprzęgające przenoszenie sygnałów roboczych badanego obwodu standaryzacja impedancji obwodu zewnętrznego w punkcie pomiarowym odpowiednio dla składowych zakłóceń niesymetrycznych i symetrycznych tłumienie zakłóceń obwodu zewnętrznego i środowiska wnoszonych do punktu pomiarowego tłumienie zakłóceń symulowanych w punkcie pomiarowym i wnoszonych do obwodu zewnętrznego zapewnienie z miernikiem zakłóceń określonej charakterystyki pomiarowej dla punktu pomiarowego zapewnienie z generatorem umownego sygnału zakłócającego - określonej charakterystyki przenoszenia lub przetwarzania dla danego punktu pomiarowego przyłączenie do punktu pomiarowego układu pomiarowego w sposób bezpieczny 69 Jednofazowa sieć sztuczna - Schaffner NNB 41C 70 Emisja przewodzona 9 kHz ÷ 30 MHz Zadaniem sieci sztucznej jest stabilizacja impedancji, na której mierzy się napięcie zakłóceń, separacja ograniczająca do minimum przenikanie sygnałów zakłóceń z badanego obiektu do sieci i na odwrót i jednocześnie umożliwienie prawidłowych i powtarzalnych pomiarów napięcia zakłóceń niezależnie od aktualnych parametrów impedancyjnych sieci zasilającej. ~ 230 V (obwód specjalny) HMV-4 / Odbiornik ESCI3 Sieć sztuczna - Schaffner NNB 41C 60 Impedancja [Ω] 50 40 30 20 10 0 0,01 0,1 1 10 f [MHz] 100 LISN Urządzenia testowane POZIOMY EMISJI PRZEWODZONEJ Układ pomiarowy do analizy zaburzeń przewodzonych POZIOMY EMISJI PRZEWODZONEJ Poziom emisji przewodzonej w przewodzie roboczym L2 instalacji reaktora w zakresie 0,009-30MHz, detektor AV, niebieska charakterystyka zaburzenia niefiltrowane, czerwona– pomiar w układzie ze zbyt słabym filtrem Dopuszczalne poziomy napięcia zaburzeń detektorem QP dla urządzeń pracujących w środowisku przemysłowym (klasa A) w zakresie częstotliwości od 0,15 do 0,5 MHz wynoszą 66 dBμV/m (dla detektora AV), a w zakresie od 0,5 do 30 MHz wynoszą 60 dBμV/m (dla AV). OGRANICZANIE ZAKŁÓCEŃ W TORZE ZAPŁONU Koraliki ferrytowe w torze zasilania elektrod zapłonowych Zaburzenia w torze zapłonu, pomiar z ferrytami i bez 74/19 Pomiary zakłóceń przewodzonych 9 kHz ÷ 30 MHz Sieci sztuczne Line Impedance Stabilization Network (LISN) Sieci typu ∆ Sieci typu V Sieci typu T Obwody zasilania Obwody sygnałowe Zakres częstotliwości Schemat zastępczy Uwagi 9 kHz ... 150 kHz (30 MHZ) (50 µH + 5 Ω) 50Ω „Standardowa sieć sztuczna", dodatkowo: 250 µH do odsprzężenia od sieci, 0,15... 30 MHz 50 µH 50Ω „Sieć sztuczna wysoko-prądowa" 0,15... 100 MHz (5 µH + 1 Ω) 50Ω „Pokładowa sieć sztuczna" 75 Sonda prądowa Do pomiaru prądu zaburzenia wykorzystuje się urządzenie pomocnicze nazywane sondą prądową. Sonda prądowa, wykonana w układzie transformatora prądowego, służy do pomiaru asymetrycznych prądów zaburzeń płynących po przewodach dołączonych do badanego urządzenia. Powinna być tak skonstruowana, aby umożliwiała pomiar prądu zaburzenia bez potrzeby odłączania przewodów sieciowych. Realizuje się to przez umieszczenie rdzenia transformatora sondy wokół badanego przewodu, który stanowi jeden zwój uzwojenia pierwotnego transformatora prądowego. Uzwojenie wtórne jest nawinięte na rdzeń toroidalny i ma przyłącze koncentryczne w systemie 50 Ω. Sonda prądowa ma obudowę ekranującą, która zapobiega wpływowi sprzężeń pojemnościowych z otoczenia na mierzony sygnał. Dzięki szczelinie powietrznej przez którą nakłada się cęgi na przewód, ekran jest rozwarty dla prądów indukowanych w ekranie, co przekłada się na to, że obudowa nie stanowi dodatkowego uzwojenia zwierającego Parametrem charakteryzującym sondę prądową jest impedancja przenoszenia, która jest stosunkiem napięcia na przyłączu koncentrycznym sondy do prądu w badanym przewodzie. Sonda prądowa nie zapewnia stabilizacji impedancji od strony sieci zasilającej. 76 Sonda napięciowa sieć zasilająca sonda pomiarowa 1475 Ω badany obiekt 10 nF (2kV) < 10 nF 50 Ω Sonda EZ-17 miernik zaburzeń Sonda napięciowa jest urządzeniem pomocniczym, które umożliwia pomiar napięcia zaburzeń bezpośrednio na zaciskach badanego urządzenia lub na przewodach toru zasilania. Jest szczególnie przydatna podczas pomiaru zaburzeń emitowanych do środowiska przez wysokonapięciowe sieci zasilające lub obwody w których płyną duże prądy (znamionowe wartości prądów i napięć przekraczają wartości dostępnej sieci sztucznej). Ważne jest aby reaktancja kondensatora w sondzie była dużo mniejsza od rezystancji włączonej w szereg (wynoszącej typowo 1450 lub 1475 Ω) w przedziale częstotliwości, dla którego używa się sondy. Dzięki temu kondensator ten nie zwiększa impedancji sprzężenia. Sonda charakteryzuje się stosunkowo dużym tłumieniem oraz znaczną impedancją wejściową. Nie zapewnia stabilizacji impedancji od strony zasilania badanego obiektu. 77 Dopuszczalne poziomy zakłóceń przewodzonych wg normy EN 55022 Dopuszczalny poziom [dB (µV)] Zakres częstotliwości MHz Klasa Wartość quasiszczytowa Wartość średnia 0,15 ÷ 0,50 A 79 66 0,50 ÷ 30 A 73 60 0,15 ÷ 0,50 B 66 ÷ 56 56 ÷ 46 0,50 ÷ 5 B 56 46 5 ÷ 30 B 60 50 78 Regulacje w zakresie ograniczenia emisji zaburzeń 79 Emisja przewodzona 30 ÷ 300 MHz Pomiar mocy zakłóceń za pomocą absorpcyjnego przekładnika cęgowego cęgi MDS Cęgi prądowe, które są zamontowane przed absorbująca rurką ferrytową (cęgi MDS), są kalibrowane w taki sposób, aby wartość odczytana na odbiorniku pomiarowym w dBµV mogła być równa liczbowo wynikowi pomiaru wyrażonemu w dBW. Należy uwzględnić, że aby wychwycić maksymalną moc zakłócającą, cęgi MDS muszą móc być przesuwane o połowę długości fali (λ/2) odpowiadającej częstotliwości sygnału mierzonego. Dla częstotliwości w pobliżu dolnej granicy rozpatrywanego zakresu (30 MHz) oznacza to, że maksymalna droga przesunięcia wynosi 5 m. Pomiary zakłóceń przewodzonych 30 MHz - 300 MHz Cęgi absorpcyjne pomiarowe AMZ 41C firmy Schaffner 6 dB 5 współczynnik korekcji K 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 f -4 30 100 MHz 1000 81 POMIARY ZAKŁÓCEŃ PRZEWODZONYCH 30- 300 MHZ Limity poziomu mocy zaburzeń Cęgi absorbcyjne Urządzenia testowane ~ 230 V (obwód specjalny) ULMZ-4/50 / Odbiornik ESCI3 100 dBpW EN 55013, EN 55014, EN 55020 90 80 70 60 50 40 55 45 30 20 10 0 10 30 100 230 f MHz 1000 83 Częstotliwości pomiarowe zakłóceń przewodzonych Typ pomiarów pełne niepełne Częstotliwości pomiarowe w poszczególnych zakresach [MHz] 0,01÷0,15 0,15÷30 30÷300 300÷1000 0,010 (0,15) 30 (300) 0,015 0,16 45 400 0,02 0,25 65 500 0,03 (0,5) 90 600 0,04 0,55 150 700 0,06 1,0 180 800 0,10 1,4 220 900 0,12 (1,5) 300 1000 0,15 3,0 6,0 10,0 15,0 20,0 25,0 84 Harmoniczne Do niskoczęstotliwościowych zakłóceń występujących w przewodach zaliczają się zwrotne oddziaływania sieciowe takie jak harmoniczne i wahania napięcia. Analizator harmonicznych Analizator częstotliwości (0Hz - 22kHz) w czasie rzeczywistym typ 2144 firmy Bruel & Kjaer Urządzenia testowane ZASILANIE Harmoniczne Poziomy harmonicznych dla klas wg EN61000-3-2 Harmonic Class-A Amp Class-B Amp Class-C % of Fund. Class-D mA/Watt 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14-40 (even) 15-39 (odd) 1.08 2.30 0.43 1.44 0.30 0.77 0.23 0.40 0.18 0.33 0.15 0.21 1.84/n 2.25/n 1.62 3.45 0.65 2.16 0.45 1.12 0.35 0.60 0.28 0.50 0.23 0.32 2.76/n 3.338/n 2 30 x λ 3.4 10 1.9 7 1 5 0.5 3 0.35 3 0.296 3 3.85/n BADANIA ODPORNOŚCI (PODATNOŚCI) NA ZAKŁÓCENIA 87 Testy podatności - odporności W oddziałującym na urządzenia elektryczne środowisku elektromagnetycznym możemy, stosownie do właściwości zjawiska wywołującego zakłócania, wyróżnić dwie charakterystyczne grupy sygnałów zakłócających: 1. długotrwałe sygnały sinusoidalne wywołane na przykład przez nadajniki radiowe, urządzenia teletransmisji radiowej, długotrwałe sygnały impulsowe wytwarzane na przykład układy prostownicze, zasilacze, lub układy zapłonowe pojazdów mechanicznych, 2. pojedyncze sygnały impulsowe, zwane również przejściowymi, pochodzące na przykład od wyładowań atmosferycznych, wyładowań elektrostatycznych, przebiegów łączeniowych lub zapadów napięcia. Sygnały tego typu nazywane bywają także w literaturze kompatybilnościowej, impulsami izolowanymi. 88 Testy podatności - odporności Testy podatności obejmują też badanie odporności urządzeń na sygnały zakłócające rozprzestrzeniające się drogą przewodzenia. Są one bardzo zróżnicowane, ale generalnie obejmują pomiary i ocenę odporności na zakłócenia przewodzone, przepięcia, szybkie zakłócenia impulsowe oraz wyładowania elektrostatyczne. Realizacja tych testów wymaga wygenerowania sygnałów testowych oraz sposobu ich wprowadzenia do połączeń przewodowych w testowanym urządzeniu. Ten pierwszy warunek jest realizowany przez stosowanie specjalizowanych generatorów, drugi - przez stosowanie odpowiednich metod i urządzeń sprzęgających źródło sygnału testowego z obiektem. 89 Testy podatności - odporności Badania zakłóceń wykonywanych w obwodach elektrycznych obejmują zasadniczo częstotliwości sięgające do około 100 MHz. Zakłócenia te są wprowadzane w wyniku sprzężeń do przewodów lub - w przypadku wyładowań elektrostatycznych (ESD), do wnętrza obudowy obiektu badanego. Przy badaniu napromieniowania uwzględnia się przede wszystkim sprzężenie do obudowy. Przewody doprowadzające są narażone na działanie zewnętrznych pól jedynie w niewielkim zakresie. 90 Sygnały sprawność energetyczna P, sygnał użyteczny zakłócenia szumy własne postęp technologii elementów i układów elektronicznych 91 Sygnały zakłócające Ocena wyników badań Wyniki badań należy klasyfikować, w kategoriach utraty funkcji lub obniżenia jakości działania urządzenia badanego, w odniesieniu do poziomu jakości działania ustalonego przez wytwórcę urządzenia. Zalecana jest następująca klasyfikacja: • normalne działanie w granicach określonych przez producenta wyrobu, zleceniodawcę badań lub nabywcę wyrobu; • chwilowa utrata funkcji albo obniżenie jakości działania, które ustępuje po zakończeniu zaburzeń i po którym urządzenie badane powraca do normalnego działania bez udziału operatora; • chwilowa utrata funkcji albo obniżenie jakości działania, którego skorygowanie wymaga interwencji operatora; • utrata funkcji albo obniżenie jakości działania, którego nie można usunąć z powodu uszkodzenia urządzenia lub programu, albo utraty danych. 93 Pomiary odporności badanie odporności na pole elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej (EN61000-4-3) badanie odporności na zaburzenia przewodzone, indukowane przez pola o częstotliwości radiowej (EN 61000-4-6), badanie odporności na serie szybkich elektrycznych stanów przejściowych „BURST” (EN 61000-4-4), badanie odporności na udary „SURGE” (EN 61000-4-5), badanie odporności na wyładowania elektrostatyczne „ESD” (EN 61000-4-2), badanie odporności na pole magnetyczne o częstotliwości sieci elektroenergetycznej 50 Hz (EN 61000-4-8), badanie odporności na impulsowe pole magnetyczne (EN 61000-4-9), badanie odporności na zapady, krótkie przerwy, zmiany napięcia zasilania (EN61000-4-11) Pomiary odporności Modula (Schaffner-Teseq) – generator zakłóceń EM burst generator EFT 6501, surge generator SRG 6501, power quality tester PQT 6501 VAR 6501 - manual/automatic variable transformer INA 6501 - manual/automatic step transformer MFO 6501 - manual/automatic power line frequency magnetic field generator INA 701 - magnetic field antenna CDN 8014 - capacitive coupling clamp for data line testing with burst generators. CDN 117 - data line coupling network for surge pulses. WYŁADOWANIA ELEKTRYCZNOŚCI STATYCZNEJ - ESD (EN 61000-4-2) Mechanizm ładowania i rozładowywania 97 ESD Wyłącznik generatora Wymienna końcówka testująca Wyświetlacz Generator wysokiego napięcia, elektronika pomiarowa, przekaźnik w.n Klawisze sterujące Wyzwalacz impulsu Uchwyt Wymienny akumulator WYŁADOWANIA ELEKTROSTATYCZNE ESD, Generator NSG 435 Schaffner (TESEQ) ESD Wyładowaniem elektrostatycznym nazywamy przeniesienie ładunku elektrostatycznego między ciałami o różnych potencjałach elektrostatycznych będącymi w pobliżu lub stykających się. 1a - wyładowanie kontaktowe Poziom Test napięciowy 1b – wyładowanie powietrzne (przeskok) Poziom kV Test napięciowy kV 1 2 1 2 2 4 2 4 3 6 3 8 4 7 4 15 x1) Specjalne x1) Specjalne 1) “x” nieograniczony poziom. Poziomy dla specjalnych urządzeń. Znormalizowane stanowisko a) pozycja typowa do wyładowań pośrednich do HCP b) pozycja typowa do bezpośredniego stosowania wyładowań c) pozycja typowa do pośrednich wyładowań do VCP d) pozioma płaszczyzna sprzęgająca 1,6 m x 0,8 m e) izolacja f) zasilacz g) stół drewniany o wysokości h= 0,8 m h) ziemia odniesienia i) rezystor 470 kΩ 100 Sygnał zakłócający - BURST Serie (ciągi) szybkich impulsów zakłócających są wytwarzane podczas wyładowania łukowego zachodzącego przy przełączaniu lub rozłączaniu obwodów elektrycznych (zwłaszcza dużej mocy). U 300ms ± 20% t Up 0,9Up U 1/f f = 5 kHz U ≤ 2 kV f = 2,5 kHz U ≥ 4 kV Umowny sygnał zakłócający 5/50 ns: a) serie impulsów 5/50 ns , b) częstotliwość impulsów w serii, c) pojedynczy impuls w serii. U t 50 ns ± 30% 0,5Up 0.1Up 5 ns ± 30% t Poziomy odporności na narażenia typu EFT/Burst Lp. Rodzaj badanego wejścia 1 linie sygnałowe, kontrolne, sterowania 2 wejścia/wyjścia zasilania napięciem stałym (DC) 3 wejścia/wyjścia zasilania napięciem zmiennym (AC) 4 zaciski uziemienia 5 linie sygnałowe i magistrale danych nie występujące w procesach sterowania 6 linie sterowania, kontroli, pomiarowe, długie magistrale pomiarowe i kontrolne 7 wejścia/wyjścia zasilania napięciem stałym (DC) 8 wejścia/wyjścia zasilania napięciem zmiennym AC Parametry testu 0,5 5/50 5 0,5 5/50 5 1 5/50 5 0,5 5/50 5 1 5/50 5 2 5/50 5 2 5/50 5 2 5/50 5 kV ns (Tr/Th) kHz (fpowt.imp ) kV ns (Tr/Th) kHz (fpowt.imp ) kV ns (Tr/Th) kHz (fpowt.imp ) kV ns (Tr/Th) kHz (fpowt.imp ) kV ns (Tr/Th) kHz (fpowt.imp ) kV ns (Tr/Th) kHz (fpowt.imp ) kV ns (Tr/Th) kHz (fpowt.imp ) kV ns (Tr/Th) kHz (fpowt.imp ) Kryterium odporności Norma Uwagi rodzaj sprzężenia B 50082-1 uwaga 1 (klamra pojemn.) B 50082-1 uwaga 2, 3 (bezpośrednie) B 50082-1 (bezpośrednie) B 50082-1 uwaga 1 (bezpośrednie) B 50082-2 uwaga 1, (klamra pojemn.) B 50082-2 (klamra pojemn.) B 50082-2 uwaga 2 (bezpośrednie) B 50082-2 (bezpośrednie) 102 Sygnał zakłócający - SURGE U 1,0 0,9 Umowny sygnał zakłócający oznaczony symbolem : 1,2 / 50 µs - impuls napięciowy, 8 / 20 µs - impuls prądowy (sygnał nazywany jest również, udar napięciowy, prądowy). 50 µs ± 20% 0,5 0.1 1,2 µs ± 30% t przebieg napięciowy w obwodzie otwartym stosowany przy badaniu linii sygnałowych Poziomy zakłóceń wyrażone są amplitudą impulsu. 20 µs ± 20% Różnica pomiędzy zakłóceniem dużej a bardzo dużej energii występuje tylko w poziomie energii impulsu przebieg prądowy w obwodzie zwartym, stosowany przy badaniu linii zasilającej (IEC 6000-1) 8 µs ± 20% t Warunki i parametry sygnału zakłóceniowego SURGE W zależności od tych klas zostały ustalone różne szczyto-we wartości napięć, które należy stosować podczas badań odporności na udary elektryczne, symulując zakłócenia mogące wystąpić w liniach zasilania oraz w liniach sygnałowych i sprzęgających. 104 Dynamiczne zmiany napięcia zasilania Zgodnie z zaleceniami za umowny sygnał zakłócający uważa się: - krótkotrwały zanik napięcia zasilania - krótkotrwałe obniżenie napięcia zasilania Początek inicjacji zakłócenia dla napięcia przemiennego przyjmuje się przy przejściu prądu urządzenia przez wartość zerową. a) obniżenie napięcia b) zanik napięcia Typowe zakłócenia napięcia zasilającego 106 ZAKŁÓCENIA CIĄGŁE SINUSOIDALNE Umownym sygnałem zakłócającym jest sinusoidalny sygnał napięciowy lub prądowy, natężenie pola elektrycznego, magnetycznego w zakresie częstotliwości od 30 Hz do 1 GHz, z podzakresami częstotliwości sieci i harmonicznych sieci oraz częstotliwości radiowych powyżej 10 kHz. Sygnał oznacza się zakresem częstotliwości. u,i Częstotliwość sygnału zakłócającego Poziom sygnału sieci zasilającej urządzenie 10,20,40 A 100, 250, 500 V do 10 kHz w tym harmonicznych sieci 5, 10, 20 % Un radiowych od 27 MHz do 500 MHz natężenie pola: 1, 3, 10 V/m t [ms - µs] 107 Pomiary odporności ZAKŁÓCENIA IMPULSOWE OSCYLACYJNE TŁUMIONE Zakłócenia te indukują się głównie podczas procesów łączeniowych powstających w liniach przesyłu sygnałów (linie telekomunikacyjne). Przeważającą część tego typu przebiegów czasowych określa się zależnością: u( t ) = U 0 ⋅ e − α 1 t sin ω t Oprócz linii transmisyjnych o dużych odległościach, zakłócenia mogą występować w obwodach zasilania o dużej indukcyjności. Traktując w uogólnieniu linie jako szeregowe obwody RLC dla zaindukowania przebiegów o charakterze oscylacyjnym spełniony musi być warunek: L R< 2 C 109 ZAKŁÓCENIA IMPULSOWE OSCYLACYJNE TŁUMIONE Umowny sygnał zakłócający jest impulsem napięciowym oznaczonym symbolem 1 MHz / 6µs. Poziom umownego zakłócenia wyraża się amplitudą pierwszego półokresu przebiegu. Sygnały impulsowe oscylacyjne tłumione charakteryzują się niewielką energią dochodzącą jednak nawet do 100 mJ. U 1,0 6 µs ± µs 1 MHz±10% 0,5 0 t 110 ZAKŁÓCENIA CIĄGŁE NIESINUSOIDALNE Umowny sygnał zakłócający oznaczony kształtem sygnału i częstotliwości lub zakresem częstotliwości ustala się w normach przedmiotowych. Zalecanym sygnałem jest piła o częstotliwości 10 kHz ±1 MHz o czasie trwania zbocza poniżej 0,01 okresu, liniowości 5%. Jako poziom umownego zakłócenia podaje się amplitudę sygnału z zakresu 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10 V. U T t [ms-µs] t < 0.01T 111
