Что такое электромагнитная совместимость

Электромагнитные помехи могут иметь в качестве своих источников либо природные явления (например разряды молний), либо технические процессы (например переходные процессы в цепях во время быстрых периодических или случайных переключений). Так или иначе помеха подразумевает внезапное изменение напряжения или тока в цепи, которое является нежелательным, распространяется ли оно вдоль кабеля или передается в виде электромагнитной волны.

В теории ЭМС оперируют терминами «приемник» и «передатчик» энергии (помех). Передатчиками помех могут выступать: радиовещательные и телевышки, электрические цепи и сети и т. д. Приемниками помех выступают: радиоприемники, антенны, системы автоматизации, автомобильной электроники, средства автоматики и релейной защиты, системы обработки информации и т. д.

Так или иначе, электромагнитная совместимость необходима сегодня практически любому оборудованию. Даже в самых обычных условиях современного города присутствует колоссальное число разного рода излучений, и если не обеспечить меры поддержания ЭМС, то надежная и корректная работа многих технических средств окажется попросту невозможной, ибо они станут выходить из строя и порождать причины для системных аварий, создавая обратимые или необратимые нарушения.

ЭМС необходима техническим средствам всегда, пока они существуют: ЭМС учитывается на стадии проектирования прибора, ЭМС обеспечивается во время ввода данного прибора в эксплуатацию, ЭМС поддерживается во время его непосредственной эксплуатации.

Наиболее остро проблема электромагнитной совместимости стоит для организаций, которым свойственны следующие характеристики: высокая энерговооруженность (например электростанция), повышенные требования к безопасности информационных систем (например банк), неблагоприятная типичная электромагнитная среда вокруг (например завод по производству электроники, возведенный на территории с высоким уровнем фонового излучения).

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Электромагнитная совместимость

Электромагнитная совместимость (ЭМС) технических средств — способность технических средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам.

В реальных условиях в месте расположения электрооборудования действует большое число различного рода излучений, учёт которых возможен при помощи методов теории вероятности и математической статистики. Обеспечение нормальной работы совместно работающих технических средств является целью ЭМС как научной проблемы. Предметом же изучения можно считать выявление закономерностей мешающего взаимодействия совместно работающих технических средств, на базе которых формируются рекомендации для достижения цели.

Содержание

Основные термины и определения

Примечания

Ссылки

Директива 2004/108/ЕС электромагнитная совместимость (EMC Директива) (89/336/EEC 92/31/EC 93/68/EEC) Directive 2004/108/EC Electromagnetic compatibility (Directive EMC)

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Электромагнитная совместимость» в других словарях:

электромагнитная совместимость — Способность технических средств сохранять требуемое качество функционирования при воздействии на них электромагнитных помех с регламентированными параметрами и не создавать при этом недопустимого уровня электромагнитных помех другим техническим… … Справочник технического переводчика

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ — способность приборов (устройств), создающих электромагнитные поля, работать совместно так, что возникающие при этом радиопомехи не превышают установленного уровня и не мешают нормальной работе каждого из приборов … Большой Энциклопедический словарь

Электромагнитная совместимость — радиоэлектронного оборудования способность радиоэлектронного оборудования ЛА работать с требуемым качеством при воздействии на него непреднамеренных помех и не создавать недопустимых помех другим радиоэлектронным средствам. Возникновение проблемы … Энциклопедия техники

Электромагнитная совместимость — способность радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств функционировать с установленным качеством в окружающей электромагнитной обстановке и не создавать недопустимые радиопомехи другим радиоэлектронным средствам и высокочастотным… … Словарь черезвычайных ситуаций

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ — способность радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств функционировать с установленным качеством в окружающей электромагнитной обстановке и не создавать недопустимые радиопомехи другим радиоэлектронным средствам и (или)… … Юридическая энциклопедия

электромагнитная совместимость — 3.13. электромагнитная совместимость: Способность технических средств функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и создавать недопустимые электромагнитные поля для других технических средств и биологических… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Электромагнитная совместимость — 36) электромагнитная совместимость способность радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств функционировать с установленным качеством в окружающей электромагнитной обстановке и не создавать недопустимые радиопомехи другим… … Официальная терминология

Электромагнитная совместимость — (ЭМС) радиоэлектронных средств, способность радиоэлектронных средств (РЭС) различного назначения работать одновременно (совместно) так, что Помехи радиоприёму (с учётом воздействия источников радиопомех индустриальных (См. Радиопомехи… … Большая советская энциклопедия

электромагнитная совместимость — способность приборов (устройств), создающих электромагнитные поля, работать совместно так, что возникающие при этом радиопомехи не превышают установленного уровня и не мешают нормальной работе каждого из приборов. * * * ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ… … Энциклопедический словарь

электромагнитная совместимость — радиоэлектронного оборудования — способность радиоэлектронного оборудования летательного аппарата работать с требуемым качеством при воздействии на него непреднамеренных помех и не создавать недопустимых помех другим радиоэлектронным… … Энциклопедия «Авиация»

Источник

ЭМС в изделиях

1. Актуальность проблемы электромагнитной совместимости.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) технических средств — способность технических средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам

Невыполнение требований ЭМС может иметь достаточно серьезные последствия в различных сферах деятельности человека и на производственных предприятиях: привести к сбою в электронных системах управления воздушного, железнодорожного транспорта, автоматических производственных линий, систем управления промышленных объектов и объектов энергетики, медицинского оборудования. В настоящее время, когда в целях повышения эффективности работы, предприятия стали переходить на цифровые устройства, проблема ЭМС встает особенно остро: под воздействием помех основные системы контроля могут выходить из строя и срабатывать ложно. Электромагнитная совместимость нарушается, если уровень помех слишком высок или помехоустойчивость оборудования недостаточна. В этом случае возможны нарушения в работе компьютеров, цифровых устройств релейной защиты, систем цифрового управления и АСУ разного уровня, появление ложных команд в указанных системах, что может привести к катастрофическим последствиям. Над проблемой ЭМС долгое время не задумывались, пока не были зарегистрированы массовые сбои в банковских системах при воздействии помех. Это и привело к появлению директивы 336ЕС 89, которая обязала страны Европейского сообщества ввести единые стандарты по электромагнитной совместимости и разработать систему сертификации. В результате с 1996 года в Европе не допускается продажа технических средств без сертификата соответствия стандартам по электромагнитной совместимости. Решением Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 года № 879 принят технический регламент Таможенного союза ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств». Настоящий технический регламент Таможенного союза распространяется на выпускаемые в обращение на единой таможенной территории Таможенного союза технические средства, способные создавать электромагнитные помехи и (или) качество функционирования которых зависит от воздействия внешних электромагнитных помех.

2. Основные термины и определения.

Основным государственным стандартом в области терминологии электромагнитной совместимости технических средств является ГОСТ 30372-95 (ГОСТ Р 50397-2011), в котором содержится официальное определение терминов в области электромагнитной совместимости: • Электромагнитная обстановка (ЭМО) (electromagnetic environment) — совокупность реальных электромагнитных явлений, существующих в данном месте, в частотном и временном диапазонах. • Электромагнитная совместимость (ЭМС) (electromagnetic compatibility — EMC) — это способность технического средства (ТС) эффективно функционировать с заданным качеством в определенной ЭМО, не создавая при этом недопустимых электромагнитных помех другим ТС. • Электромагнитная помеха (ЭМП) (electromagnetic disturbance) — электромагнитные явления, которые ухудшают или могут ухудшить качество функционирования ТС (электрической сети, приборов и устройств потребителей). Уровень ЭМП — значение величины помехи, измеренное в регламентированных условиях. • Влияние помехи (electromagnetic interference — EMI) — снижение показателей качества функционирования ТС при воздействии помехи. • Устойчивость к ЭМП, помехоустойчивость (immunity) — способность ТС сохранять заданное качество функционирования при воздействии помех. Основные понятия электромагнитной совместимости рассматривают воздействие как излучаемых, так и кондуктивных помех (наводки), распространяющихся по провод­никам (например, наводки по цепям пита­ния), а также чувствительность электрообо­рудования к воздействию помех (помехоус­тойчивость). При этом характеристики электромагнитной совместимости могут оп­ределяться в полосе частот 0. 400 ГГц. Взаи­мосвязь основных понятий электромагнит­ной совместимости приведена на рисунке

3. Классификация электромагнитных помех.

В качестве ЭМП может фигурировать практически любое электромагнитное явление в широком диапазоне частот, способное негативно влиять на работу аппаратуры. Ниже представлена краткая классификация помех, которая широко используется инженерами, работающими в области ЭМС.

В зависимости от источника ЭМП можно разделить на естественные и искусственные. Естественная помеха: электромагнитная помеха, источником которой являются природные физические явления. Наиболее распространенной естественной ЭМП является электромагнитный импульс при ударе молнии.

Искусственная помеха: электромагнитная помеха, источником которой является устройство, созданное человеком.

В зависимости от среды распространения ЭМП могут разделяться на индуктивные и кондуктивные. Индуктивными называются ЭМП, распространяющиеся в виде электромагнитных полей в непроводящих средах. Кондуктивные ЭМП представляют собой токи, текущие по проводящим конструкциям и земле. Деление помех на индуктивные и кондуктивные является условным. В реальности протекает единый электромагнитный процесс, затрагивающий проводящую и непроводящую среду. В ходе распространения многие помехи могут превращаться из индуктивных в кондуктивные и наоборот. Так, переменное электромагнитное поле способно наводить токи в кабелях, которые далее распространяются как классические кондуктивные помехи. С другой стороны, токи в кабелях и цепях заземления сами создают электромагнитные поля, т.е., индуктивные помехи. Деление помех на индуктивные и кондуктивные можно считать относительно строгим лишь в низкочастотной (до десятков кГц) области, когда емкостные и индуктивные связи обычно малы.

Схема приложения помехи «провод-земля» (а) и «провод-провод» (б).

Непрерывная помеха: электромагнитная помеха, уровень которой не уменьшается ниже определенного значения в регламентированном интервале времени.

Кратковременная помеха: электромагнитная помеха, длительность которой, измеренная в регламентированных условиях, меньше некоторой величины, регламентированной для данного технического средства.

Индустриальная помеха: электромагнитная помеха, создаваемая техническими средствами.

Импульсная помеха: электромагнитная помеха в виде одиночного импульса, последовательности или пачки импульсов.

Шумовая помеха: электромагнитная помеха, источником которой является электромагнитный шум.

4. Нормы и стандарты электромагнитной совместимости.

Существует большое количество норм и требований, относящихся к обеспечению электромагнитной совместимости оборудования. Они подразделяются на нормы, регламентирующие характеристики измерительного оборудования, параметры тестовых систем и методику измерений помех различной природы. Определяя методику испытаний электрических устройств на электромагнитную совместимость, эти нормы устанавливают критерии, на основании которых может быть сделан вывод, что испытываемые устройства удовлетворяют требованиям EMC.

Работа по стандартизации требований по электромагнитной совместимости ведётся на международном, европейском и национальных уровнях. На мировом уровне основную нагрузку несут на себе ISO (Международная организация по стандартизации) и IEC (Международная электротехническая комиссия, МЭК), подразделением которой является CISPR (International Special Committee on Radio Interference — Международный специальный комитет по борьбе с радиопомехами). На европейском уровне данную работу осуществляют CEN (Европейский комитет по стандартизации) и CENELEC (Европейский комитет по электротехническим стандартам), а также ETSI (Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций).

5. Критерии качества функционирования технических средств при воздействии помех:

Обеспечение электромагнитной совместимости.

Организационное обеспечение ЭМС :

организационные решения, постановления, нормативно-технические документы, направленные на исключение или снижение до приемлемого уровня электромагнитных помех между техническими средствами

экспериментальное и (или) теоретическое исследование состояния обеспечения ЭМС технического средства в заданной электромагнитной обстановке.

Техническое обеспечение ЭМС :

Технические решения, направленные на улучшение характеристик их ЭМС.

Сертификация ТС на соответствие требованиям ЭМС :

мероприятия, в результате которых удостоверяется соответствие определенного типа технического средства требованиям государственных, международных или иных нормативно-технических документов, регламентирующих характеристики ЭМС, посредством выдачи предприятию изготовителю сертификата.

Источник

Уменьшение помех и, следовательно, электромагнитная совместимость могут быть достигнуты путем решения любой или всех этих проблем, т. Е. Подавления источников помех, предотвращения путей связи и / или усиления защиты потенциальных жертв. На практике многие используемые инженерные методы, такие как заземление и экранирование, применимы ко всем трем вопросам.

СОДЕРЖАНИЕ

Вступление

Помимо понимания явлений самих по себе, EMC также обращается к контрмерам, таким как режимы контроля, дизайн и измерения, которые должны быть приняты, чтобы предотвратить любые неблагоприятные последствия выбросов.

Виды помех

Электромагнитные помехи делятся на несколько категорий в зависимости от источника и характеристик сигнала.

Источник помех, часто называемых в этом контексте «шумом», может быть искусственным (искусственным) или естественным.

Непрерывное вмешательство

Непрерывная или непрерывная волна (CW), интерференция возникает там, где источник непрерывно излучает в заданном диапазоне частот. Этот тип естественным образом делится на подкатегории в соответствии с частотным диапазоном, и в целом его иногда называют «от постоянного тока до дневного света».

Импульсные или переходные помехи

Источники делятся на изолированные и повторяющиеся события.

Механизмы сцепления

Некоторые из используемых технических терминов могут иметь разные значения. Некоторые явления можно обозначать разными терминами. Эти термины используются здесь широко, что согласуется с другими статьями энциклопедии.

Проводящая муфта

Кондуктивная связь возникает, когда путь связи между источником и жертвой формируется прямым электрическим контактом с проводящим телом, например линией передачи, проводом, кабелем, дорожкой печатной платы или металлическим корпусом.

Кондуктивный шум также характеризуется тем, как он проявляется на разных проводниках:

Индуктивная связь

Емкостная связь

Емкостная связь возникает, когдамежду двумя соседними проводниками существуетпеременное электрическое поле, расстояние между которыми обычно меньше длины волны, что вызывает изменение напряжения на принимающем проводе.

Магнитная муфта

Индуктивная связь или магнитная связь возникает, когдамежду двумя параллельными проводниками существуетпеременное магнитное поле, которое обычно меньше длины волны друг от друга, вызывая изменение напряжения вдоль принимающего проводника.

Радиационная связь

Излучательная связь или электромагнитная связь возникает, когда источник и жертва разделены большим расстоянием, обычно превышающим длину волны. Источник и жертва действуют как радиоантенны: источник излучает или излучает электромагнитную волну, которая распространяется через пространство между ними и воспринимается или принимается жертвой.

Контроль ЭМС

Повреждающее воздействие электромагнитных помех создает неприемлемые риски во многих областях техники, и необходимо контролировать такие помехи и снижать риски до приемлемых уровней.

Контроль электромагнитных помех (EMI) и обеспечение EMC включает ряд связанных дисциплин:

Риск, создаваемый угрозой, обычно носит статистический характер, поэтому большая часть работы по определению характеристик угроз и установлению стандартов основана на снижении вероятности разрушительных EMI до приемлемого уровня, а не на ее гарантированном устранении.

Для сложной или новой единицы оборудования это может потребовать создания специального плана управления электромагнитной совместимостью, в котором резюмируется применение вышеуказанного и указываются требуемые дополнительные документы.

Характеризуя угрозу

Характеристика проблемы требует понимания:

Законы и регуляторы

Регулирующие органы и органы по стандартизации

Несколько организаций, как национальных, так и международных, работают над продвижением международного сотрудничества в области стандартизации ( гармонизации ), включая публикацию различных стандартов EMC. Там, где это возможно, стандарт, разработанный одной организацией, может быть принят с небольшими изменениями или без изменений другими. Это помогает, например, гармонизировать национальные стандарты по всей Европе.

Международные организации по стандартизации включают:

Среди основных национальных организаций:

Законы

Соответствие национальным или международным стандартам обычно устанавливается законами, принятыми отдельными странами. Разные страны могут требовать соблюдения разных стандартов.

ЭМС дизайн

Электромагнитный шум создается в источнике из-за быстрых изменений тока и напряжения и распространяется через механизмы связи, описанные ранее.

Прерывание пути связи одинаково эффективно как в начале, так и в конце пути, поэтому многие аспекты надлежащей практики проектирования ЭМС в равной степени применимы как к потенциальным источникам, так и к потенциальным жертвам.

Конструкция, которая легко связывает энергию с внешним миром, одинаково легко передает энергию внутрь и будет восприимчива. Одно улучшение часто снижает как выбросы, так и восприимчивость.

Заземление и экранирование

Заземление и экранирование направлены на снижение выбросов или отвод электромагнитных помех от пострадавшего за счет обеспечения альтернативного пути с низким сопротивлением. Методы включают:

Другие общие меры

Подавление выбросов

Дополнительные меры по снижению выбросов включают:

Восприимчивость закаливания

Дополнительные меры по снижению восприимчивости включают:

EMC тестирование

Требуется тестирование, чтобы подтвердить, что конкретное устройство соответствует требуемым стандартам. В целом он подразделяется на испытания на выбросы и испытания на чувствительность.

Испытательные площадки на открытом воздухе, или OATS, являются эталонными площадками для большинства стандартов. Они особенно полезны для испытаний на выбросы большого оборудования.

Как и все испытания на соответствие, важно, чтобы испытательное оборудование, включая испытательную камеру или площадку и любое используемое программное обеспечение, было правильно откалибровано и обслуживалось.

Испытания на выбросы

Эмиссия обычно измеряется для излучаемой напряженности поля и, где это уместно, для кондуктивных помех вдоль кабелей и проводки. Напряженности индуктивного (магнитного) и емкостного (электрического) поля являются эффектами ближнего поля и важны только в том случае, если тестируемое устройство (ИУ) спроектировано для размещения рядом с другим электрическим оборудованием.

Специализированные тестовые приемники EMI или анализаторы EMI используются для тестирования соответствия EMC. Они включают полосы пропускания и детекторы в соответствии с международными стандартами ЭМС. Приемник EMI может быть основан на анализаторе спектра для измерения уровней излучения тестируемого устройства в широкой полосе частот (частотная область) или на настраиваемом узкополосном устройстве, которое качается через желаемый частотный диапазон. Приемники EMI вместе с указанными преобразователями часто могут использоваться как для кондуктивных, так и для излучаемых излучений. Фильтры предварительной селекции также могут использоваться для уменьшения влияния сильных внеполосных сигналов на входной каскад приемника.

Некоторые импульсные излучения более полезно охарактеризовать с помощью осциллографа для захвата формы импульса во временной области.

Тест на восприимчивость

Тестирование восприимчивости к излучаемому полю обычно включает в себя мощный источник радиочастотной или электромагнитной энергии и излучающую антенну для направления энергии на потенциальную жертву или тестируемое устройство (DUT).

Испытания на кондуктивную чувствительность к напряжению и току обычно включают в себя мощный генератор сигналов и токоизмерительные клещи или другой тип трансформатора для подачи тестового сигнала.

Переходные сигналы или сигналы ЭМИ используются для проверки невосприимчивости ИУ к помехам в электросети, включая скачки напряжения, удары молнии и коммутационные помехи. В автомобилях аналогичные испытания проводятся на аккумуляторных батареях и сигнальных линиях. Переходный импульс может быть сгенерирован в цифровом виде и пропущен через широкополосный импульсный усилитель или подан непосредственно на преобразователь от специализированного генератора импульсов.

Испытание электростатическим разрядом обычно выполняется с помощью пьезоискрового генератора, называемого « пистолетом ESD ». Для импульсов с более высокой энергией, таких как моделирование молнии или ядерного ЭМИ, могут потребоваться большие токовые клещи или большая антенна, полностью окружающая ИУ. Некоторые антенны настолько велики, что располагаются на открытом воздухе, поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы не создавать опасности ЭМИ для окружающей среды.

История

Происхождение

Начало двадцатого века

Можно сказать, что радиопомехи и их коррекция возникли с первым экспериментом Маркони с искровым разрядником в конце 1800-х годов. По мере развития радиосвязи в первой половине 20 века между радиосигналами вещания стали возникать помехи, и была создана международная нормативно-правовая база для обеспечения связи без помех.

Коммутационные устройства стали обычным явлением в середине 20-го века, как правило, в автомобилях и мотоциклах с бензиновым двигателем, но также и в бытовых приборах, таких как термостаты и холодильники. Это вызвало кратковременные помехи внутреннему радио и (после Второй мировой войны) телевизионному приему, и со временем были приняты законы, требующие подавления таких источников помех.

Проблемы ESD впервые возникли при случайных электрических искровых разрядах в опасных средах, таких как угольные шахты, и при заправке самолетов или автомобилей. Необходимо было разработать безопасные методы работы.

Послевоенный период

После Второй мировой войны военные стали все больше беспокоиться о влиянии ядерного электромагнитного импульса (NEMP), удара молнии и даже мощных радиолокационных лучей на автомобили и мобильное оборудование всех видов, и особенно на электрические системы самолетов.

Когда высокие уровни радиочастотного излучения от других источников стали потенциальной проблемой (например, с появлением микроволновых печей ), определенные полосы частот были выделены для промышленного, научного и медицинского использования (ISM), что позволило ограничить уровни излучения только стандартами тепловой безопасности. Разнообразие проблем, таких как излучение боковой полосы и гармоник, широкополосные источники и постоянно растущая популярность электрических коммутационных устройств и их жертв, привели к неуклонному развитию стандартов и законов.

Современная эра

В 1985 году США выпустили диапазоны ISM для маломощной мобильной цифровой связи, что привело к развитию Wi-Fi и дистанционно управляемых ключей от дверей автомобилей. Этот подход основан на прерывистой природе помех ISM и использовании сложных методов исправления ошибок для обеспечения приема без потерь во время тихих промежутков между любыми пакетами помех.

Источник