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	Cl	Cl, Rad	Сl	Сl
Трансформатор	CI, Е,Н, Rad	N/A	CI	N/A	N/A
Преобразователь	Cl, 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: Сl - связь через общее активное и/или реактивное сопротивление; Е - связь через электрическое поле; Н - связь через магнитное поле; Rad - связь через излучение; N/A - не применимо.

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 в Е.2.

Примечание - План ЭМС основан на требованиях [28].

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.З.

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.

Изготовитель/поставщик .......................................................................................

Конечный пользователь .......................................................................................

Распоряжение ..................................... Дата ........................................................

Вид предприятия (например, химический завод, насосная установка) ....

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 электро магнитной обстановке .................................., м.

Конструкция здания (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 и отображением 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 ...., номера фаз ...., номера проводов ....).

Шина заземления (способ и место соединения).

Схема электропроводки.

Однолинейная схема системы электроснабжения на месте эксплуатации (от силового трансформатора до СЭП) с отображением всех трансформаторов, распределительных панелей и т. д. и указанием номинального напряжения, номинальной мощности, применяемых кабелей и их прокладки, числа проводников и приблизительной длины кабелей/шинопроводов.

Е.2.2.3 Сведения, относящиеся к ЭМС

Заземление СЭП.

Наличие опорного заземления СЭП ......... в одной точке ............, смешанного ....... .

Схема эквипотенциального соединения СЭП.

Экранирование СЭП.

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

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

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

Наличие чувствительного оборудования на предприятии (включая двигатели и кабели).

Сведения о любом оборудовании в здании или поблизости от установки, восприимчивом к радиочастотным помехам.

Приблизительное удаление от СЭП (кабелей СЭП): устройств управления и измерения, шин передачи данных, компьютеров) ..............., м.

Наиболее вероятные пути связи электромагнитных помех ........... кондуктивная связь ........, связь через излучение ................................ .

Восприимчивое к радиочастотным помехам оборудование вне предприятия.

Любые радиовещательные антенны или антенны радиосвязи в прямой видимости или вблизи предприятия .................... Да ........................ Нет ................ .

Описание антенн (например, радиолокационных, радио/ТВ, радиолюбительских, микроволновых или других) (частоты, расстояния до антенн, м). Применение на предприятии радиооборудования гражданского диапазона, переносных приемопередатчиков, средств беспроводной связи, телеуправления, систем синхронизации часов. Описание указанного оборудования.

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 Наличие рисков нарушения функционирования восприимчивых частей СЭП при воздействии помех

Да ...................... Нет .......................... Описание ........................... .

Е.2.4 Разработка правил монтажа

Е.2.4.1 Заземление

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа.

Оценка вопросов, указанных ниже, для определения эффективности заземления, связанной с ЭМС:

- 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";

- удаление окраски и иных изолирующих материалов (где необходимо).

Описание принятых решений по ЭМС.

Е.2.4.2 Кабели и проводка

Е.2.4.2.1 Выбор кабелей

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа.

Оценка вопросов, указанных ниже, для определения эффективности кабелей, связанной с ЭМС:

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

- наличие неиспользуемых проводников;

- типы кабелей и вид экранирования (при наличии). Описание принятых решений по ЭМС.

Е.2.4.2.2 Трассировка линий

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа.

Оценка вопросов, указанных ниже, для определения эффективности прокладки кабелей, связанной с ЭМС:

- разделение кабелей высокой мощности низкоуровневых или сигнальных кабелей;

- минимизация длин параллельно проложенных кабелей;

- разделение кабелей разных длин;

- прямоугольные пересечения кабелей;

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

- расположение кабелей в кабельных желобах;

- заземление кабельных желобов. Описание принятых решений по ЭМС.

Е.2.4.3 Экранирование корпусов СЭП

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа. Оценка вопросов, указанных ниже, для определения эффективности экранирования корпусов СЭП, связанной с ЭМС:

- непрерывность металлических корпусов;

- размеры щелей и отверстий;

- ввод кабелей через пластину опорного заземления;

- присоединение экранов кабелей к опорному заземлению (предпочтительно вкруговую).

Описание принятых решений по ЭМС.

Е.2.4.4 Дополнительный изолирующий трансформатор

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа.

Оценка вопросов, указанных ниже, для определения эффективности мероприятий по обеспечению ЭМС:

- применение специального 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.

Оценка вопросов, указанных ниже, для определения эффективности мероприятий по обеспечению ЭМС:

- централизованная или распределенная конфигурация фильтров для подавления высокочастотных помех;

- применение фильтров в сигнальных линиях;

- применение фильтров в интерфейсах электропитания (при возможности).

Описание принятых решений по ЭМС.

Е.2.4.6 Дополнительные методы помехоподавления

Учет рекомендаций, указанных изготовителем СЭП, при определении правил монтажа.

Обоснование необходимости дополнительных методов помехоподавления.

Рассмотрение возможности:

- электрического разделения цепей;

- применения оптических кабелей;

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

- повышения защищенности восприимчивых устройств.

Описание принятых решений по 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.З.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:

Описание комбинации воздушных/подземных линий.

Характеристики главного трансформатора предприятия

Мощность первичной обмотки (кВА), напряжение, число фаз, тип соединения (звезда, треугольник), сведения о других характеристиках.

Выходы вторичной обмотки для внутреннего распределения энергии

Напряжение, число проводов, число фаз, тип соединения (звезда, треугольник).

Сведения о заземлении трансформатора (как и где заземлен).

Конструкция заземляющего электрода здания

Одиночный заземляющий электрод, нескольких заземляющих электродов, сетевая заземляющая конструкция, плата заземления, подземные металлические трубы водоснабжения, стальной каркас здания.

При использовании других способов заземления приводится их 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.

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 электроснабжения для распределительной панели/коммутирующего устройства/трансформатора [звезда, треугольник, число фаз, как и где осуществляется эквипотенциальное соединение, число проводов, размеры проводов(фазных, нейтрального, защитного), материал проводов (Cu, AI)].

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.

Описание принятых решений по ЭМС.

Е.3.2 Анализ ЭМС

Е.3.2.1 Частотный план

Необходимо обеспечить защиту от влияния радиочастотных помех? Да ...... Нет ...... (объяснение).

Если необходимо обеспечить защиту, то для анализа обстановки следует разработать частотный план.

Пример заполнения таблицы частотного плана приведен в таблице Е.2.

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 с проведением анализа ЭМС;

- проведение испытаний в области ЭМС и подготовка протоколов испытаний.

Являются ли результаты испытаний приемлемыми? Да ...... Нет ...... .

Описание действий по корректировке неисправностей.

Таблица Е.2 - Частотный план

Оборудование	Блок	Частота	Ширина полосы частот	Описание источника помех	Напряжение, В	Ток, А	Форма волны	Свойства		Ссылочный документ
								Эмиссия	Устойчивость
Инвертор N 1	Модуль IGBT	5 кГц		Выходная частота коммутации	510		ШИМ	+
Инвертор N 2	Модуль IGBT	5 кГц		Выходная частота коммутации	510		ШИМ	+
Инвертор N 2	Блок управления двигателем	40 Мгц		TTL clock	15		TTL clock	+
Инверторы	Сенсор выходного тока	1 кГц		Частота отсчетов	0,03				+
Вспомогательное оборудование	Источник питания	200 кГц		Частота коммутации	230		Импульс	+
Беспроволочные телефоны									+
Служебные радиостанции	Приемопередатчик							+	+
Любительские радиостанции	Приемопередатчик	144 МГц							+
Примечание - Должен быть проведен в соответствии с таблицей Е.2 анализ риска нарушения функционирования перечисленного выше оборудования при воздействии помех, с определением необходимых мероприятий по обеспечению помехоустойчивости.