Приложение Е (справочное). Анализ электромагнитной совместимости и план ЭМС

Приложение Е
(справочное)

Анализ электромагнитной совместимости и план ЭМС

Е.1 Общие положения. Системный анализ ЭМС, применимый к СЭП

Е.1.1 Электромагнитная обстановка

Е.1.1.1 Общие положения

На основе классификации применения СЭП по назначению (см. 3.2) могут быть получены более детализированные и пригодные для применения определения, относящиеся к электромагнитной обстановке. Для описания электромагнитной обстановки могут быть использованы различные подходы. Следует определить общие характеристики электромагнитной обстановки, на которых могут основываться уровни ЭМС. Если необходимо достичь ЭМС систем, то характеристики помехоустойчивости следует рассматривать совместно с правилами эксплуатации установки, ее конструкцией, физическим разделением, фильтрованием и экранированием.

В соответствии с типами СЭП могут быть определены особые классы электромагнитной обстановки.

Е.1.1.2 Общее моделирование

Система состоит из нескольких подсистем. Имеющиеся устройства (подсистемы) могут обладать двумя свойствами, относящимися к ЭМС: электромагнитной эмиссией и устойчивостью к электромагнитным помехам (см. рисунок Е.1).

Рисунок Е.1 - Взаимодействие между системами и электромагнитной обстановкой

Электромагнитную обстановку определяют устройства, обладающие свойством электромагнитной эмиссии. Электромагнитная эмиссия может достигать восприимчивого устройства через различные виды связи. Общие взаимодействия определяются между подсистемами i и j и подсистемой i и электромагнитной обстановкой. Эти взаимодействия осуществляются с использованием различных видов связи [связь через общее полное сопротивление, связь по индукции и излучению (таблица Е.1)].

Эта модель взаимодействия между системами и электромагнитной обстановкой помогает выявлять различные проблемы ЭМС и определять необходимые предельные значения. Некоторые примеры применения модели взаимодействия приведены на рисунке Е.1 и в таблице Е.1.

Е.1.2 Методы системного анализа ЭМС

Е.1.2.1 Понятие "зона"

Задачи системного анализа ЭМС должны решаться с использованием знаний о характеристиках сигнала в каждой подсистеме, уровнях помехоустойчивости критических цепей, проведенных конструктивных испытаниях и на основе рассмотрения существующей электромагнитной обстановки. При необходимости должны разрабатываться модели источников сигналов (передатчиков), приемников, антенн, сред распространения и путей связи. Целью системного анализа ЭМС является содействие в разработке конструктивных требований и процедур, обеспечивающих соответствие системы электрического привода требованиям ЭМС.

Понятие "зона" для СЭП определяют на основании реальной электромагнитной обстановки и восприимчивости подсистем и оборудования. Перед каждым испытанием на ЭМС для каждой зоны должны устанавливаться особые критерии приемки. Эти критерии должны определять процедуру, используемую для оценки качества функционирования СЭП во время испытаний на помехоустойчивость и для выявления неисправностей или отклонений от технических требований. Критерии приемки для отдельной подсистемы (или оборудования) должны быть включены в применяемую процедуру испытания ЭМС. Понятие "зона" отображено на рисунке Е.2.

Рисунок Е.2 - Понятие "зона"

Е.1.2.2 Интерфейсы

В таблице Е.1 приведены примеры силовых интерфейсов между подсистемами СЭП (как показано на рисунке Е.3) и виды интерфейсов (кондуктивное электромагнитное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие через излучение).

Таблица Е.1 - Электромагнитное взаимодействие между подсистемами и электромагнитной обстановкой

Подсистема как источник электромагнитных помех	Подсистема как восприимчивое устройство
	Электромагнитная обстановка	Трансформатор		Преобразователь	Кабель	Двигатель
Электромагнитная обстановка	N/A	CI		CI Rad.	CI	CI
Трансформатор	CI Е, Н, Rad.	N/A		CI	N/A	N/A
Преобразователь	CI Rad.	CI		N/A	CI	N/A
Кабель	CI Rad.	Rad.		CI Rad.	N/A	CI
Двигатель	Rad.	N/A		CI	CI	N/A
Примечание - Обозначения путей связи: - связь через общее полное сопротивление CI: связь через резистивное и реактивное сопротивление N/A: не применимо			- связь по индукции Е: связь через электрическое поле Н: связь через магнитное поле Rad.: связь через излучение

Рисунок Е.3 - Пример электрического привода

Е.1.2.3 Оборудование

Должны быть определены электромагнитные характеристики каждого образца оборудования (в части электромагнитной эмиссии и устойчивости к электромагнитным помехам) и зоны, к которым относятся эти электромагнитные характеристики.

В случаях, если требуется разработка плана ЭМС в соответствии с 6.5.1, применяют форму, представленную ниже.

Примечание - Этот план основан на требованиях IEC 61000-5-1.

План ЭМС разрабатывают применительно к использованию СЭП в конкретной установке. Цель разработки плана - проведение анализа ЭМС на уровне установки. На основе анализа ЭМС должны быть определены мероприятия, обеспечивающие электромагнитную совместимость.

Е.2 Пример плана ЭМС для общих применений

Е.2.1 Сведения и описания, относящиеся к проектированию

План ЭМС в соответствии с 6.5.1 содержит соглашение и отражает обмен техническими сведениями между изготовителем и пользователем. Поэтому следует определить ответственность каждой из трех сторон: изготовителя СЭП, монтажной организации (монтажника) и пользователя. План ЭМС должен разрабатываться совместно этими тремя сторонами. Все вопросы, не относящиеся к конкретному применению СЭП, могут быть исключены.

План ЭМС подразделяют на две части:

- вопросы, по которым обычно следует достичь соглашения, указаны в Е.2.

- дополнительные вопросы, соглашение по которым может быть необходимым при определенных применениях, указаны в Е.3.

Примечание - Если требование не применимо, следует использовать обозначение "Не применимо" (N/A). В этом случае необходимо дополнительно включить объяснение.

Ниже представлен перечень вопросов и ответов, которые могут быть применены при разработке плана ЭМС.

Наименование изготовителя/поставщика

Наименование конечного пользователя

Распоряжение N ... ... Дата

Вид предприятия (например, химический завод, бумагоделательная машина)

Применение (например, насос, вентилятор, конвейер) ...

Лицо (лица), ответственное(ые) за обеспечение ЭМС ...

Е.2.2 Анализ электромагнитной обстановки

Е.2.2.1 Сведения о предприятии

Место размещения установки

Описание окружения установки (дополнительно при размещении СЭП во второй электромагнитной обстановке)

Первая электромагнитная обстановка

Вторая электромагнитная обстановка

Расстояния от здания/помещения, в котором размещена СЭП, до источников помех в первой электромагнитной обстановке ..., м

Расстояния от здания/помещения, в котором размещена СЭП, до других предприятий во второй электромагнитной обстановке ..., м

Конструкция здания и помещения

Вид конструкции (дерево, кирпич, бетон, сталь, алюминий и т.д.) ...

Армирование (сталь и т.д.)	Да ...	Нет ...
Наличие специального помещения для системы	Да ...	Нет ...

Расположение помещения

Схема помещения с соблюдением масштаба. Отображение всех основных деталей: окон, дверей и т.д.

Е.2.2.2 Сведения об электропитании и заземлении

Распределение электрической энергии

Система распределения электрической энергии для СЭП:

идентификация точки присоединения (идентификационные номера распределительной панели, коммутационного устройства или трансформатора) ...

Тип распределительной системы (например, TN-C, TN-S; ТТ, IT)

Тип электропитания СЭП:

Звезда ...

Треугольник ...

Число фаз ...

Число проводов ...

Шина заземления: способ и место соединения? ...

Схема электропроводки

Однолинейная схема системы электроснабжения на месте эксплуатации от силового трансформатора до СЭП. Отображение всех трансформаторов, распределительных панелей и т.д. Также указывается номинальное напряжение, номинальная мощность, применяемые кабели и их прокладка, число проводников и приблизительная длина кабелей/шинопроводов.

Е.2.2.3 Сведения, относящиеся к ЭМС

Заземление СЭП

Наличие опорного заземления СЭП? ...

Одноточечное ...

Смешанное ...

Схема эквипотенциального соединения СЭП.

Экранирование СЭП

Применение экранированных корпусов для ПМП/ОМП? Да ... Нет ...

Описание:

Использование экранированных кабелей? Да ... Нет ...

Описание:

Использование других мер (например, контейнеров)? Да ... Нет ...

Описание (включая двигатели и кабели):

Восприимчивое к радиочастотным помехам оборудование на предприятии

Любое оборудование в здании или поблизости от установки, восприимчивое к радиочастотным помехам?

Да ... Нет

Описание: (Например, устройств управления и измерения, шин передачи данных, компьютеров и т.п.)

Приблизительное расстояние от СЭП/кабелей СЭП: ... метров

Наиболее вероятный путь движения электромагнитной помехи: по проводнику ... в виде излучения ...

Восприимчивое к радиочастотным помехам оборудование вне предприятия

Любые приемные антенны радиовещания или радиосвязи в прямой видимости или вблизи предприятия?

Да ... Нет

Описание (например, антенна радара, радиотелевизионного вещания, радиолюбительская микроволновая и др.):

Частота ...

Расстояние от антенны ... метры

Аппаратура диапазона частот гражданского назначения, переносные радиостанции, беспроводные средства связи, пульты дистанционного управления или система синхронизации часов используется на предприятии?

Да ... Нет

Описание:

Е.2.3 Анализ ЭМС

Е.2.3.1 Идентификация наиболее восприимчивого оборудования и систем:

Анализ электромагнитной обстановки, внешней по отношению к установке.

Е.2.3.2 Идентификация частей СЭП, потенциально способных создать помехи:

Анализ электромагнитной обстановки, внешней по отношению к установке.

Е.2.3.3 Риски нарушения функционирования частей, перечисленных в а), из-за помех от СЭП?

Да ... Нет

Описание:

Е.2.4 Разработка правил монтажа

Е.2.4.1 Заземление

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа. Чтобы обеспечить эффективность заземления в части ЭМС, необходимо оценить следующие аспекты:

- система заземления СЭП (одноточечная, смешанная);

- эквипотенциальные соединения:

- проводящих частей, подвергающихся воздействию помех;

- подключение металлических структур СЭП к системе заземления;

- обеспечение качества высокочастотных соединений;

- использование крепежных устройств при соединениях "металл - металл";

- где необходимо удаление краски и иных изолирующих материалов;

- описание решений по обеспечению ЭМС.

Е.2.4.2 Кабели и проводка

Е.2.4.2.1 Выбор кабелей

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа. Чтобы обеспечить эффективность кабелей в части ЭМС, необходимо оценить следующие аспекты:

- вид сигналов (например, цифровые данные, ШИМ двигателя и т.д.);

- наличие неиспользуемых проводников;

- типы кабелей и вид экранирования (при наличии);

- описание решений по обеспечению ЭМС.

Е.2.4.2.2 Трассировка линий

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа. Чтобы обеспечить эффективность прокладки кабелей в части ЭМС, необходимо оценить следующие аспекты:

- разделение кабелей высокой мощности, маломощных кабелей или сигнальных кабелей;

- минимизация длин параллельно проложенных кабелей;

- разделение кабелей разных длин;

- прямоугольные пересечения кабелей;

- использование кабелепроводов и кабельных желобов в качестве параллельных заземляющих проводников;

- расположение кабелей в кабельных желобах;

- заземление кабельных желобов;

- описание решений по обеспечению ЭМС.

Е.2.4.3 Экранирование корпусов СЭП

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа. Чтобы обеспечить эффективность экранирования в части ЭМС, необходимо оценить следующие аспекты:

- непрерывность металлических корпусов;

- размеры щелей и отверстий;

- ввод кабелей через пластину опорного заземления;

- присоединение экранов кабелей к опорному заземлению (предпочтительно по окружности);

- описание решений по обеспечению ЭМС.

Е.2.4.4 Отдельный трансформатор

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа. Чтобы обеспечить эффективность в части ЭМС, необходимо оценить следующие аспекты:

- применение отдельного изолирующего трансформатора;

- наличие электростатического экрана в трансформаторе;

- описание трансформатора (размеры, размещение).

Е.2.4.5 Фильтрация

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа. Чтобы обеспечить эффективность в части ЭМС, необходимо оценить следующие аспекты:

- централизованная или распределенная конфигурация фильтров для подавления высокочастотных помех;

- применение фильтров в сигнальных линиях;

- применение фильтров в интерфейсах электропитания (при возможности);

- описание (решений по обеспечению ЭМС).

Е.2.4.6 Дополнительные методы помехоподавления

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа. Требуются другие методы помехоподавления? Да    Нет

Рассмотрение возможности:

- электрического разделения цепей;

- применения оптических кабелей;

- гальванической изоляции линий передачи данных (например, применением электронно-оптических устройств, трансформаторов);

- повышения защищенности восприимчивых устройств;

- описание решений по обеспечению ЭМС.

Е.2.5 Формальные результаты и техническое содержание установки

Проверка соответствия монтажа установки выработанным правилам.

Все детали монтажа соответствуют выработанным правилам? Да    Нет

Описание действий по корректировке неисправностей.

Подготовка инструкций по поддержанию характеристик ЭМС установки (например, по исключению коррозии, влияния пыли на качество контактов, механического ослабления контактов и т.д.).

Подписи лица (лиц), ответственного(ых) за обеспечение ЭМС:

Дата

Подпись (подписи).

Е.3 Пример дополнения к плану ЭМС для конкретного применения

Е.3.1 Дополнительный анализ электромагнитной обстановки

Е.3.1.1 Распределение электрической энергии от подстанции поставщика энергии к основному питающему трансформатору предприятия

Вопросы, рассматриваемые в Е.3, связаны с факторами, внешними по отношению к СЭП, которые могут оказывать влияние на характеристики ЭМС при более сложных применениях.

Поставщик электрической энергии:

Расстояние от ближайшей подстанции (если известно):

Порядок распределения энергии от подстанции:

воздушные линии

подземные

комбинированные

описание

Характеристики главного трансформатора предприятия:

входная (первичная обмотка):	вольты	количество фаз
тип соединения:	треугольник	звезда
другие, описание

Выходы для внутреннего распределения энергии (вторичная обмотка)

вольты	количество проводов	количество фаз
Тип соединения:	треугольник	звезда

Трансформатор заземлен? (описание, как и где)

Конструкция заземляющего электрода здания

Одиночный заземляющий электрод	Несколько заземляющих электродов	Сетевая заземляющая конструкция	Пластина заземления
Подземные трубопроводы	Трубы водоснабжения	Стальной каркас здания

При наличии других, описание

Схемы электропроводки

Однолинейная схема проводки системы электроснабжения установки от подстанции поставщика энергии до основного питающего трансформатора предприятия (с отображением всех трансформаторов, панелей управления и т.д.).

Сопротивление заземляющего электрода, Ом (если известно)

Е.3.1.2 Распределение электрической энергии от основного питающего трансформатора предприятия до местной распределительной панели/коммутирующего устройства/трансформатора СЭП

Вопросы, рассматриваемые в Е.3, связаны с факторами, внешними по отношению к СЭП, которые могут оказывать влияние на характеристики ЭМС при более сложных применениях.

Схемы электропроводки

Однолинейная схема распределительной системы электроснабжения установки от основного питающего трансформатора до местной распределительной панели/коммутирующего устройства/трансформатора.

Сведения о местной распределительной панели/коммутирующем устройстве/трансформаторе

Идентификация распределительной панели/коммутирующего устройства/трансформатора

Конструкция панели, как и где осуществляется эквипотенциальное соединение

Тип источника питания для распределительной панели/коммутирующего устройства/трансформатора

Звезда

Треугольник

Количество фаз

Количество проводов

Размеры проводов (фазных, нейтрального, защитного): Cu  Al

Нейтральный шинопровод: как и где осуществляется эквипотенциальное соединение.

Заземляющий шинопровод: как и где осуществляется эквипотенциальное соединение.

Наличие отдельных неизолированных проводников защитного заземления от СЭП или частей СЭП.

Да    Нет

Описание

Е.3.2 Анализ ЭМС

Е.3.2.1 Частотный план

Необходимо обеспечить защиту от влияния радиочастотных помех?

Да    Нет

Пояснения

Если необходимо обеспечить защиту, то для анализа обстановки следует разработать частотный план. Пример приведен в таблице Е.2.

Таблица Е.2 - Частотный анализ

Оборудование	Блок	Частота	Полоса частот	Описание источника помех	Напряжение, В	Ток, А	Форма волны	Вид		Ref. doc.
								Em	Im
Инвертор N 1	Модуль IGBT	5 кГц		Выходная частота коммутации	510		ШИМ	X
Инвертор N 2	Модуль IGBT	5 кГц		Выходная частота коммутации	510		ШИМ	X
Инвертор N 1	Блок управления двигателем	40 МГц		ТТЛ тактовый генератор	15		ТТЛ тактовый генератор	X
Инвертор N 2	Блок управления двигателем	40 МГц		ТТЛ тактовый генератор	15		ТТЛ тактовый генератор	X
Инверторы	Датчик выходного тока	1 кГц		Частота отсчетов	0,03				X
Вспомогательное оборудование	Источник питания	200 кГц		Частота коммутации	230		Импульс	X
Беспроводные телефоны									X
Служебные радиостанции	Приемопередатчик							X	X
Любительские радиостанции	Приемопередатчик	144 МГц							X
Em - эмиссия; Im - устойчивость; Ref. doc - ссылочный документ, устанавливающий требования к оборудованию.

Должен быть проведен анализ рисков нарушения функционирования перечисленного выше оборудования при воздействии помех от СЭП, с определением необходимых мероприятий по обеспечению помехоустойчивости.

Е.3.2.2 Испытания в области ЭМС

Перечень ссылок на протоколы проведенных испытаний в области ЭМС.

Необходимы ли дополнительные специальные испытания в области ЭМС?

Да    Нет

Если да, могут быть необходимы следующие процедуры:

- подготовка плана ЭМС (проведение анализа ЭМС);

- проведение испытаний в области ЭМС и подготовка протоколов испытаний.

Являются ли результаты испытаний приемлемыми?

Да    Нет

Описание действий по корректировке неисправностей: