Виды и допустимые нормы электромагнитных помех

Рассмотрим виды электромагнитных помех. Сразу отметим, что излучаемая ЭМП – это помеха, распространяющаяся в окружающем пространстве.

Кондуктивная ЭМП – помеха, распространяющаяся в проводящей среде (по проводам, проводящим поверхностям, то есть помеха, передаваемая контактным способом).

Высокочастотные кондуктивные помехи могут быть по характеру процессов отнесены либо к непрерывным колебаниям, либо к апериодическим и колебательным переходным процессам.

В зависимости от происхождения и характера распространения кондуктивные помехи принято разделять на следующие виды:

• симметричные (дифференциальные, противофазные – differential mode);

• несимметричные (синфазные или общего вида – common mode).

Симметричная помеха возникает, когда напряжение помехи приложено между фазным (линейным) и нейтральным проводами, то есть это помеха, распространяющаяся аналогично протеканию переменного тока в сети. В цепях постоянного тока напряжение симметричной помехи приложено между положительным и отрицательным проводниками.

Несимметричная помеха – это помеха, действующая между проводниками и корпусом или шиной заземления через паразитный импеданс (паразитные емкости) между этими объектами. В цепях постоянного тока напряжение несимметричной помехи приложено между проводниками (положительным, отрицательным) и корпусом. В МЭК 50-161-90 даются более строгие определения видов помех. В частности, симметричное напряжение — напряжение между двумя любыми проводниками из заданной группы активных проводников. Несимметричное напряжение – напряжение между проводником и регламентированным эталоном, обычно «землей» или пластиной заземления.

На рис. 1 представлена упрощенная эквивалентная схема путей распространения кондуктивных помех в системе «сеть электропитания — импульсный источник вторичного электропитания – нагрузка».

На схеме сплошными линиями показаны пути распространения несимметричных помех, а пунктирными – симметричных помех.

Синим цветом условно изображены направления распространения помех со стороны сети электропитания, а красным — направления распространения помех, создаваемые самим источником питания. Источники помех обозначены следующим образом: Гп. с — источник помех со стороны сети электропитания, Гп. ИВЭ — импульсный источник вторичного электропитания как источник (генератор) помех. Другие обозначения: Zс, Zн—импеданс сети и нагрузки соответственно; Zз1, Zз2 — импеданс проводников заземления нейтрали и одного (например, отрицательного) полюса нагрузки; Сп (А), Сп (В), Сп (К) — паразитные емкости выходных полюсов (зажимов) источника относительно корпуса и корпуса относительно «земли». Несимметричные помехи замыкаются на «землю» через токонесущие цепи и соответствующие паразитные емкости (импеданс). Нетрудно заметить, что величина (амплитуда) токов несимметричных помех зависит как от амплитуды сигналов помех, так и от импеданса паразитных связей с шиной заземления.

Рисунок 1. – Упрощенная эквивалентная схема путей распространения кондуктивных помех в системе «сеть электропитания – импульсный источник вторичного электропитания – нагрузка».

 

По частотному диапазону и энергетическому спектру помехи разделяются:

• низкочастотная ЭМП – помеха, подавляющая часть спектра которой лежит ниже определенной частоты (в международных нормативных документах за указанную частоту принимают 9 кГц);

• высокочастотная ЭМП — помеха, подавляющая часть спектра которой лежит выше определенной частоты (по ГОСТ Р 51317.2.5-2000 это 9–150 кГц);

• радиопомеха — помеха, спектральная составляющая которой находится в полосе радиочастот (по МЭК 50-160-90 — свыше 150 кГц).

Обычно в технической литературе для удобства объединяют последние два вида помех в один, называемый ВЧ-помехами.

• узкополосная ЭМП — помеха, у которой ширина спектра меньше или равна ширине полосы пропускания ТС;

• широкополосная ЭМП — помеха, у которой ширина спектра шире полосы пропускания источника.

По длительности и регулярности помехи разделяются:

• непрерывная (длительная) ЭМП — помеха, уровень которой не опускается ниже определенного значения в регламентированном интервале времени (например, гармоники потребляемого сетевого тока источника питания);

• прерывистая ЭМП — помеха, длящаяся в течение определенных интервалов времени, разделенных интервалами, свободными от помех (например, при работе силовых устройств с индуктивной нагрузкой в повторно-кратковременном режиме);

• кратковременная ЭМП — помеха, продолжительность которой, измеренная в регламентированных условиях, не превышает определенных значений (имеет много общего с прерывистой помехой; иногда проявляется как импульсная помеха);

• импульсная ЭМП — помеха, которая проявляется, например, в такте рабочей частоты источника питания, как последовательность отдельных импульсов или переходных процессов.

Электростатический разряд – импульсный перенос электростатического заряда между телами с разными электростатическими потенциалами, например, между корпусом (кожухом) источника питания и близко расположенными

к нему высокопотенциальными поверхностями (выводами компонентов) внутри источника.

Стандарты на излучение электромагнитных помех учитывают два вида излучений:

• кондуктивные помехи на вводах электропитания;

• напряженность электрического поля помех при их излучении в эфир.

Существует два набора ограничений на уровни помех для определенного вида оборудования: оборудование класса А (Class A), которое может использоваться только в промышленных или в других специально подготовленных зонах; оборудование класса B (Class B), которое может использоваться только в жилых помещениях, офисах, телекоммуникационном оборудовании.

Важными международные стандарты в этой области являются: EN55022 (CISPR22, европейский стандарт); FCC (раздел 15, подраздел J, американский стандарт); VDE0871 (немецкий стандарт).

В таблице 1 приведен перечень основных стандартов по устойчивости ТС к электромагнитным помехам. В соответствующих стандартах содержатся общие требования помехоустойчивости и методы испытаний.

Появившиеся в 1990-е годы отечественные стандарты ГОСТ Р 51517-99 и ГОСТ Р 51518-99 содержат аутентичный тест международных стандартов МЭК серии 61000 в соответствии с некоторыми особенностями нашей страны.

В обозначениях указанных ГОСТов после цифр 51317 и 51318 приведены дополнительные цифры, указывающие части и разделы стандартов МЭК серии 61000. Классу B соответствуют уровень D и уровень B упомянутого ГОСТ Р.

 

 

Таблица 1. Основные стандарты по устойчивости к электромагнитным помехам.