Основные виды совместимости технических средств. Электромагнитная совместимость

Основные виды совместимости технических средств. Электромагнитная совместимость 

          Международное сообщество пришло к пониманию необходимости ужесточить требования электромагнитной совместимости (ЭМС) и распространить регулирование в этой области на технические средства всех видов и назначений, подверженных воздействию электромагнитных помех и являющиеся их источниками.

          Необходимость этих изменений была вызвана тем, что во все отрасли экономики и разные сферы жизни общества возрастающими темпами стали внедряться микроэлектроника, оборудование информационных технологий и средства радиосвязи, обладающие повышенной восприимчивостью к электромагнитным помехам. Этот процесс обусловлен развитием научно-технического прогресса, причем нет оснований полагать, что в обозримом будущем такое положение дел может измениться.

          Обеспечение электромагнитной совместимости, т.е. достижение такого состояния, когда электротехнические, электронные и радиоэлектронные аппараты, системы и установки будут пригодны к выполнению функций по назначению при воздействии помех, создаваемых электротехническими изделиями и вызываемых природными явлениями, стало необходимым условием научно-технического прогресса, а следовательно, и устойчивого развития экономики, общества и государства.

          Любые электрические и электронные изделия, включая аппараты, системы и стационарные и подвижные установки, способные создавать электромагнитные помехи и (или) восприимчивые к их воздействию, должны быть изготовлены таким образом, чтобы:

− создаваемые ими электромагнитные помехи не превышали уровня, обеспечивающего функционирование радио- и телекоммуникационного оборудования и других изделий в соответствии с их назначением;

− изделия имели достаточный уровень собственной устойчивости к электромагнитным помехам, обеспечивающий их функционирование в соответствии с назначением.

          В качестве российских государственных стандартов были введены наиболее важные международные и европейские

стандарты в области ЭМС, разработанные ТК 77 МЭК, СИСПР, другие ТК МЭК, СЕНЭЛЕК, ЕТСИ. В них были установлены требования устойчивости к электромагнитным помехам, требования по обеспечению качества электрической энергии в электрических сетях и новые методы испытаний, что дало возможность ориентировать отечественную промышленность на выполнение современных требований ЭМС, без чего невозможен выпуск продукции, конкурентоспособной на внутреннем и внешнем рынках. Все новые российские стандарты в области ЭМС были введены также в странах СНГ, т.е. приняты в качестве межгосударственных стандартов.

          В результате усилий Госстандарта и Ростехрегулирования в России созданы условия для присоединения к принципам технического регулирования в области ЭМС, введенным в новой Директиве 2004/108/ЕС, принятой Европейским Парламентом и Европейским Советом (введена в действие с 20.07.2007). Действуют гармонизированные национальные стандарты ЭМС, функционирует испытательная инфраструктура, отечественная промышленность подготовлена к введению ЭМС на законодательном уровне. Сформировалось единодушное мнение отечественных ученых, производственников и испытателей о необходимости введения в стране европейской системы технического регулирования в области ЭМС.

          Понятие электромагнитной совместимости возникло еще в начале развития радиотехники и имело узкое смысловое значение – выбор частотного диапазона. В настоящее время МЭК определяет ЭМС, как способность оборудования или системы удовлетворительно работать в данной электромагнитной обстановке без внесения в нее какого-либо недопустимого электромагнитного возмущения. Электромагнитная совместимость нарушается, если уровень помех слишком высок, помехоустойчивость оборудования недостаточна.

          Над проблемой ЭМС долгое время не задумывались, пока не были зарегистрированы сбои в банковских системах при воздействии помех. Сегодня человек настолько зависит от используемой электро- и радиотехники, что проблема обеспечения ЭМС стала для него жизненно важной.

         Условно все помехи можно разделить на два класса: естественного и искусственного происхождения.

          Помехи искусственного происхождения возникают в процессе человеческой деятельности. Помехи естественного происхождения не связаны с процессами жизнедеятельности человека и существуют, не зависимо от них.

          Помехи искусственного происхождения, в свою очередь, делятся на непреднамеренные и организованные.

          Непреднамеренные помехи возникают в процессе использования человеком различного рода устройств, генерация помех которыми является естественным следствием их функционирования.

         Организованные помехи создаются искусственно с целью ухудшения функционирования или вывода из строя радиоэлектронных средств (РЭС). Организованные помехи в теории обеспечения требования ЭМС РЭС не рассматриваются. Тем не менее на практике они имеют место, и по характеру своего воздействия на элементы РЭС во многом идентичны мощным непреднамеренным электромагнитным помехам, особенно с точки зрения влияния на нормальное функционирование РЭС предполагаемой неблагоприятной ЭМC, в которой могут оказаться эти средства. Поэтому, чтобы выдержать основные, сложившиеся в практике обеспечения требований ЭМС РЭС аспекты, в классификации они объединены в единую группу с непреднамеренными помехами.

          Основными источниками мощных электромагнитных помех являются: грозовые разряды, радиоэлектронные средства (мощные радиопередающие средства и радиолокационные станции), высоковольтные линии передачи, контактная сеть железных дорог, а также высоковольтные установки для научных исследований и технологических целей.

         Практическое решение проблем ЭМС упрощенно сводится к двум моментам: знанию электромагнитной обстановки и помехоустойчивости оборудования и в приведении их в соответствие друг другу. Уже проведена огромная исследовательская и практическая работа, которая нашла отражение, прежде всего, в создании нормативной базы в области ЭМС в таких международных организациях, как МЭК, СИСПР и др. В настоящее время продолжается интенсивно вестись исследовательская работа. Расширяется методическая база, и создаются все более совершенные средства защиты от электромагнитных возмущений.

         Большое значение имеют экранирующие свойства зданий и сооружений, длины и расположение кабелей, взаимное расположение оборудования и, в первую очередь, правильно выполненные системы заземления и выравнивания потенциалов.

        Во времени проведения проектных и монтажных работ, а также эксплуатации объекта при проведении мероприятий по защите от импульсных перенапряжений нельзя рассматривать различные типы оборудования, различные системы и коммуникации отдельно друг от друга.

         Возникновение импульсных перенапряжений и помех, вызываемых электромагнитными воздействиями (грозовыми,коммутационными, радиочастотными и другими) на низковольтные сети, приводит не только к выходу из строя электроустановок, кабелей, распределительных щитов, но также и к повреждению оконечного оборудования и сбоям в его работе. Это связано, в первую очередь, с насыщенностью современных зданий и сооружений информационной, телекоммуникационной и другой цифровой техникой, имеющей очень низкий уровень защиты от импульсных перенапряжений и помех. Все это вызывает необходимость проведения соответствующих защитных мероприятий.

        Опыт эксплуатации показывает, что без применения специальных защитных устройств (ограничителей импульсных перенапряжений) невозможна надежная эксплуатация устройств электропитания.

       В России формально, согласно официальной статистике (например, той, которую ведет в энергетике фирма ОРГРЭС), практические проблемы ЭМС отсутствуют. В то же время проведенный анализ показал, что из-за несоблюдения требований ЭМС при проектировании, монтаже и эксплуатации объектов энергетики, связи и другого назначения имеют место случаи нарушения в работе этих объектов с серьезными экономическими последствиями.

        Проведенное тестирование качества Московской городской телефонной связи показало, что около 30 % соединений признано неудовлетворительными по качеству из-за электромагнитных помех.

        На объектах промышленности, в административных и жилых зданиях нередко имеет место неудовлетворительное качество электропитания, происходит повреждение электронной техники, а также наблюдается ускоренная электрохимическая коррозия трубопроводов из-за неправильного выполнения системы заземления – зануления.

         Неудовлетворительное состояние дел в части выполнения требований ЭМС на объектах России обусловлено следующими факторами.

1. Большинство  нормативных документов, регламентирующих  проектирование, монтаж и эксплуатацию электроустановок, объектов связи и промышленности явно устарели и не соответствуют современным международным требованиям в области ЭМС. При практическом проектировании не используются современные методы численного анализа.

2. В настоящее  время в России больше проводится  реконструкция старых объектов, чем строится новых. В этих случаях чрезвычайно важно знать электромагнитную обстановку на объекте, подлежащем реконструкции. Методы и средства определения ЭМО на действующих объектах отсутствуют.

3. В процессе  эксплуатации необходимо периодически  проводить контроль ЭМО на объекте. Методики и нормы эксплуатационного контроля ЭМО в настоящее время не разработаны. Применение в технологических процессах систем контроля, управления и сигнализации на базе современных электрон-ных и микропроцессорных устройств обуславливает жесткие требования в обеспечении ЭМС на объектах. В связи с этим решаемые в данной работе задачи по разработке методов и средств диагностики ЭМО и практических мероприятий по обеспечению ЭМС в настоящее время, несомненно, актуальны.