Анализ и применение тестера устойчивости к электромагнитным помехам: пример LISUN ЭФТ61000 – 4

Абстрактные:

В этой статье основное внимание уделяется Тестер устойчивости к электромагнитным помехам EFT, особенно LISUN EFT61000 – прибор для измерения устойчивости к 4 электрическим импульсным помехам (ЭМП). В нём подробно описаны принципы измерения быстрых переходных процессов (ЭМП) и импульсных помех, значение испытаний на устойчивость к ЭМП и соответствующие международные стандарты. Описаны структура, характеристики и порядок работы прибора. LISUN Подробно описаны тестеры EFT61000 – 4. Цель данной статьи – посредством теоретического анализа и примеров практического применения дать полное представление о тестере помехоустойчивости EFT и его важнейшей роли в обеспечении электромагнитной совместимости электрического и электронного оборудования.

1. Введение
В современную эпоху растущей электрификации и цифровизации электрическое и электронное оборудование встречается повсюду. Однако с усложнением электромагнитной среды помехи между различными устройствами стали серьёзной проблемой. Одним из типичных и распространённых типов электромагнитных помех являются быстрые переходные процессы (БП) и импульсные помехи. Для обеспечения надёжной работы оборудования в такой среде испытания на устойчивость к БП имеют большое значение, и тестер ЭМС на устойчивость к БП является ключевым инструментом для этого типа испытаний. LISUN Измерительный прибор EFT61000 – 4 EFT Immunity Measurement, являясь представителем в этой области, привлек широкое внимание благодаря своим превосходным характеристикам и соответствию международным стандартам.

2. Явление и механизм быстрых электрических переходных процессов (БПЭ)

2.1 Генерация EFT

Электромагнитные помехи (ЭМП) – это, как правило, высокочастотные импульсы, возникающие при искрении, которые часто наблюдаются в электрических системах и оборудовании. Эти искры, также известные как дуговые разряды, возникают при соприкосновении проводов, при подключении или отключении цепи от источника питания, а также при работе коммутационного оборудования. При отключении индуктивных нагрузок, таких как реле или двигатели, в распределительных линиях электропередачи возникают ЭМП, также известные как вспышки. Источником ЭМП также является оборудование для коррекции коэффициента мощности. Кроме того, проблемы с ЭМП возникают в сетях Ethernet, кабелях передачи данных и системах электромобилей.

2.2 Характеристики EFT

Электромагнитные помехи характеризуются быстрыми нарастающими фронтами, короткой длительностью, низкой энергией, но высокой частотой повторения. Например, стандартный импульс ЭПТ имеет время нарастания около 5 нс, ширину импульса около 50 нс и частоту повторения 5 кГц или 100 кГц. ЭПТ состоит из непрерывных последовательностей импульсов с интервалом 300 мс, каждая из которых длится 15 мс. Хотя энергия отдельного импульса относительно мала и, как правило, не вызывает повреждения оборудования, из-за широкого спектра помех он может серьёзно повлиять на его нормальную работу.

2.3 Механизм интерференции EFT

Механизм помех, возникающих при электростатическом токе, заключается в непрерывном однонаправленном заряде ёмкости полупроводникового перехода в схеме. По мере накопления энергии это может в конечном итоге привести к сбоям в работе схемы или оборудования. В цифровых системах это может привести к битовым ошибкам, сбросу системы, ошибкам памяти и даже к сбоям системы. В аналоговых схемах это может привести к искажению сигнала и неточным измерениям.

EFT61000-4_Измерение иммунитета EFT

3. Значение тестирования на иммунитет к EFT

3.1 Обеспечение надежности оборудования

В реальных условиях эксплуатации электрическое и электронное оборудование часто подвергается воздействию различных электромагнитных помех, включая электромагнитные помехи (ЭМП). Если оборудование не может эффективно противостоять ЭМП, оно может выйти из строя, что может привести к серьёзным последствиям, таким как сбои в промышленных системах управления, неправильная диагностика медицинских приборов и потеря данных в информационно-технологическом оборудовании. Испытания на устойчивость к ЭМП помогают гарантировать стабильную и надёжную работу оборудования в сложной электромагнитной обстановке.

3.2 Соответствие отраслевым стандартам

На международном рынке действуют строгие стандарты электромагнитной совместимости (ЭМС) для электротехнических и электронных изделий. Например, серия стандартов IEC 61000, в частности IEC 61000-4-4, чётко определяет требования и методы испытаний на устойчивость к электрическим помехам (ЭМП). Соблюдение этих стандартов является не только необходимым условием доступа продукции на рынок, но и важным средством обеспечения её качества и безопасности. Проводя испытания на устойчивость к ЭМП, производители могут гарантировать соответствие своей продукции международным и национальным отраслевым стандартам и повысить свою конкурентоспособность на мировом рынке.

3.3 Сокращение затрат на обслуживание и замену

Оборудование, не прошедшее испытания на устойчивость к электрическим помехам (EFT), с большей вероятностью будет работать со сбоями в процессе эксплуатации. Это приведет не только к прямым убыткам из-за простоя оборудования, но и к высоким затратам на обслуживание и замену. Испытания на устойчивость к электрическим помехам (EFT) на этапах разработки и производства позволяют своевременно выявлять и устранять потенциальные проблемы, снижая вероятность выхода оборудования из строя на поздних этапах и эффективно сокращая расходы на обслуживание и замену.

4. Международные стандарты, касающиеся тестирования устойчивости к ЭФТ

4.1 Стандарт IEC 61000 – 4 – 4

Стандарт IEC 61000 – 4 – 4 является основополагающим и важным стандартом в области испытаний на устойчивость к электрическим импульсным помехам (ЭМП). Он представляет собой унифицированный и воспроизводимый стандарт для испытаний характеристик портов питания, портов ввода-вывода и связи, а также портов заземления шкафов электрического и электронного оборудования в условиях ЭМП/импульсов. Этот стандарт четко определяет форму испытательного напряжения, уровни испытаний, испытательное оборудование и требуемые условия испытаний.
​
Результаты испытаний классифицируются в зависимости от потери функции или ухудшения производительности испытываемого оборудования:
• Класс A: Нормальная производительность в пределах, указанных производителем, заказчиком или покупателем.
• Класс B: Временная потеря функции или ухудшение производительности, которые прекращаются после устранения помех и после которых тестируемое оборудование восстанавливает свою нормальную производительность без вмешательства оператора.
• Класс C: Временная потеря функции или ухудшение производительности, исправление которых требует вмешательства оператора.
• Класс D: потеря функции или ухудшение производительности, которые не подлежат восстановлению из-за повреждения оборудования или программного обеспечения либо потери данных.

4.2 Другие смежные стандарты

Помимо IEC 61000-4-4, существуют и другие соответствующие стандарты, например, EN 61000-4-4 в Европейском союзе, который в целом соответствует стандарту IEC, но может иметь некоторые региональные особенности. В Китае такие стандарты, как GB/T 17215.301, GB/T 17215.322 и GB/T 17626.4, также ссылаются на стандарт IEC 61000-4-4, гарантируя соответствие отечественных электрических и электронных изделий международным требованиям ЭМС.

5. Введение в LISUN EFT61000 – 4 Устройство для измерения помехоустойчивости EFT

5.1 Структура и компоненты продукта

LISUN Измерительный прибор EFT61000 – 4 EFT Immunity Measurement – это высокопроизводительный тестер помехоустойчивости к электрическим помехам (ЭМП). Он состоит из основного блока управления, модуля высоковольтного источника питания, модуля генерации импульсов, схемы сопряжения/развязки и интерфейса «человек-машина». Основной блок управления отвечает за общее управление и настройку параметров тестера. Модуль высоковольтного источника питания генерирует высоковольтный постоянный ток, необходимый для генерации импульсов. Модуль генерации импульсов, управляемый основным блоком управления, генерирует импульсы ЭМП с заданной формой сигнала и параметрами. Схема сопряжения/развязки используется для подачи сгенерированных импульсов ЭМП на испытуемое оборудование (ИО) и отсоединения от электросети, обеспечивая точность и эффективность испытаний. Интерфейс «человек-машина», представляющий собой сенсорный ЖК-дисплей с поддержкой английского и китайского языков, обеспечивает пользователю удобное и интуитивно понятное управление.

5.2 Характеристики продукта

Высокая стабильность и надежность: LISUN В EFT61000 – 4 применена усовершенствованная схемотехническая разработка и высококачественные компоненты, что обеспечивает стабильный выход импульсов EFT в течение длительной эксплуатации и высокую надежность результатов испытаний.
• Соответствие нескольким стандартам: он соответствует международным и внутренним стандартам, таким как IEC 61000 – 4 – 4, EN 61000 – 4 – 4, GB/T 17215.301, GB/T 17215.322 и GB/T 17626.4, что делает его пригодным для использования в различных регионах и отраслях.
• Удобное управление: сенсорный ЖК-экран с двуязычной индикацией упрощает процесс эксплуатации. С помощью сенсорного экрана пользователи могут легко задать параметры испытания, такие как напряжение импульсов, частота повторения и время испытания. Прибор также отображает состояние и результаты испытания в режиме реального времени.
• Мощная функция: максимальный выходной ток LISUN EFT61000-4 может достигать напряжения 5 кВ, что соответствует четырём стандартным уровням испытаний и резервирует один специальный уровень испытаний. Кроме того, прибор оснащён встроенной трёхфазной схемой связи и развязки (CDN) на 4 А, которая может адаптироваться к различным типам испытываемого оборудования, включая однофазное и трёхфазное.

5.3 Порядок работы

• Подготовка к тесту: сначала подключите LISUN Подключите EFT61000 – 4 к стабильному источнику питания и включите его. Затем подключите испытуемое оборудование (ИО) к схеме связи/развязки тестера в соответствии с требованиями испытаний. Убедитесь в правильности и надежности подключения.
• Настройка параметров: с помощью сенсорного ЖК-дисплея задайте соответствующие параметры испытания, включая уровень испытания (пиковое напряжение), частоту повторения импульсов, длительность импульса, время испытания и количество положительных и отрицательных последовательностей импульсов. Например, при испытании изделия по Уровню 3 стандарта IEC 61000-4-4 установите пиковое напряжение 2 кВ.
• Проверка формы сигнала: Перед началом формального испытания необходимо проверить форму сигнала ЭФТ, выдаваемую тестером. Тестер может отобразить сгенерированный сигнал ЭФТ на экране. Сравните форму сигнала со стандартной формой сигнала, указанной в IEC 61000 – 4 – 4, чтобы убедиться, что форма сигнала соответствует требованиям по времени нарастания, длительности импульса и т. д.
• Выполнение теста: после подтверждения правильности параметров и форм сигналов запустите тест. LISUN Устройство EFT61000 – 4 генерирует импульсы ЭФТ в соответствии с заданными параметрами и подает их на испытуемое оборудование через схему связи/развязки. Во время испытания наблюдайте за рабочим состоянием и регистрируйте любые отклонения от нормы.
• Оценка результатов: После завершения испытания оцените результаты испытания в соответствии с критериями классификации стандарта МЭК 61000-4-4. Если испытываемое оборудование может нормально работать в установленных пределах, оно относится к классу А; если наблюдается временная потеря работоспособности или ухудшение характеристик, которые автоматически восстанавливаются после прекращения воздействия помех, оно относится к классу В и т. д.
• Формирование отчёта об испытаниях: Наконец, создайте подробный отчёт об испытаниях на основе результатов испытаний. Отчёт об испытаниях должен включать такую информацию, как дата испытания, модель испытательного оборудования, модель ИО, параметры испытания, результаты испытания и диаграммы формы сигнала.

6. Примеры применения LISUN EFT61000 – 4

6.1 Применение в промышленных системах управления

В промышленных системах управления используется большое количество электрических и электронных устройств, которые часто подвергаются воздействию сложной электромагнитной среды. Например, в автоматизированной производственной линии завода программируемые логические контроллеры (ПЛК), преобразователи частоты и различные датчики соединены между собой. LISUN EFT61000 – 4 для тестирования этих устройств может гарантировать их нормальную работу в условиях воздействия электромагнитных помех. При тестировании ПЛК, при воздействии импульсов электромагнитных помех с пиковым напряжением 2 кВ (уровень 3), генерируемых LISUN EFT61000 – 4, ПЛК не испытывал никаких аномальных явлений, таких как сбои в работе или потеря данных, что свидетельствует о хорошей устойчивости ПЛК к EFT.

6.2 Применение в медицинских приборах​

Медицинские приборы имеют решающее значение для здоровья человека, а их надежность и безопасность имеют первостепенное значение. Помехи от электронных помех могут повлиять на точность измерений, проводимых медицинскими приборами, или даже привести к постановке неверного диагноза. Например, при тестировании электрокардиографа (ЭКГ) с помощью LISUN Если электрокардиограф EFT61000 – 4 способен точно регистрировать электрокардиограмму без искажений и ошибок в условиях воздействия электромагнитных помех, это означает, что он соответствует требованиям по устойчивости к электромагнитным помехам. Это способствует обеспечению безопасности и эффективности использования медицинских приборов в медицинской сфере.

6.3 Применение в оборудовании информационных технологий

В сфере информационных технологий такое оборудование, как компьютеры, серверы и сетевые устройства, также уязвимо к помехам, связанным с электронными петлями. Например, сетевой коммутатор был протестирован с использованием LISUN EFT61000 – 4. В ходе испытаний коммутатор должен был поддерживать нормальную передачу данных и сетевое соединение при воздействии импульсов EFT. Результаты испытаний показали, что при достижении уровня помех 2 (1 кВ) коммутатор продолжал работать нормально, но при повышении уровня помех до 3 (2 кВ) коммутатор периодически терял пакеты, что указывает на необходимость дальнейшего повышения устойчивости коммутатора к импульсным помехам EFT.

7. Заключение

Тестер устойчивости к электромагнитным помехам EFT, особенно такие продукты, как LISUN EFT61000 – 4 играет важнейшую роль в обеспечении электромагнитной совместимости электрического и электронного оборудования. Благодаря всестороннему пониманию явления электромагнитных помех, важности испытаний на устойчивость к электромагнитным помехам и соответствующих международных стандартов, а также подробному ознакомлению с LISUN Изучая продукт EFT61000 – 4 и примеры его применения, можно сделать вывод, что испытания на устойчивость к электрическим помехам (EFT) являются неотъемлемой частью разработки, производства и контроля качества электротехнических и электронных изделий. В связи с непрерывным развитием технологий и усложнением электромагнитной обстановки, важность тестеров на устойчивость к электрическим помехам (EFT) будет возрастать. Производителям и исследователям следует уделять больше внимания испытаниям на устойчивость к электрическим помехам (EFT) и постоянно совершенствовать характеристики оборудования, чтобы соответствовать требованиям современной электромагнитной обстановки.

Ожидается, что в будущем тестеры устойчивости к электромагнитным помехам продолжат развиваться в направлении повышения точности, более интеллектуальной работы и расширения сфер применения, обеспечивая более надежную техническую поддержку электромагнитной совместимости различных электрических и электронных изделий.