6 Экспериментальное определение помехоустойчивости

Экспериментальное подтверждение помехоустойчивости объектов проводится при помехах, ожидаемых в месте примене­ния объекта. Последние считаются известными или из производ­ственного опыта, или на основе специально проведенных изме­рений излучений на месте применения объекта. Уровни помех различных сред грубо могут быть оценены по классам окружающей среды, которые со своей стороны, рекомендуют определенную тяжесть испытаний на помехоустойчивость [Л.]. Выдержанное испытание на помехоустойчивость с реп­резентативными помехами не гарантирует, что прибор абсолют­но помехоустойчив (например, в экстремальном случае прямого удара молнии). Однако оно во многих случаях позволяет утвер­ждать, что прибором можно пользоваться с дополнительной ве­роятностью и при появлении любых помех, превосходящих ис­пытательные напряжения и токи, а также наводимые ими поля. В то время как при измерении излучений радиопомех и испыта­ний ими уже давно существуют всеобъемлющие и точные пред­писания, испытания на помехоустойчивость часто проводятся по инструкциям изготовителя или потребителя, что, естественно, оставляет простор для различный оценок. Важно, чтобы изгото­витель и потребитель своевременно установили одинаковые уров­ни испытательных помех, а также одинаковые внутренние со­противления производящих их испытательных генераторов (если они уже не заданы нормативными документами). Если прибор по своей помехоустойчивости соответствует установленным в нормах требованиям и несмотря на это у потребителя оказывает­ся несовместимым, потребителю надлежит путем особых мероп­риятий уменьшить уровень помех ниже уровня испытательных. Из-за весьма различных требований к помехоустойчивости сис­тем автоматизации, электрического оборудования автомобилей и т. д. в данной главе описаны только существенные электротехни­ческие основы применяемых методов испытаний и приборов для их проведения. В каждом конкретном случае следует обратиться к действующим нормам (если они существуют).

Соответственно многообразию источников помех и их излучений существуют многочисленные раз­личные методы имитации электромагнитных влияний (рис. 6.1). Ниже подробнее поясняются требуемые для различных задач имитаторы и способы присоединения к ним объектов.

Рис. 6.1 – Способы имитации электромагнитного влияния (ЭВМ), применяемые в технике измерения восприимчивости к помехам

6.1 Имитация помех, поступающих по проводам

Для имитации помех, поступающих по проводам, необходим соответствующий имитатор помех, а также устройство связи. Оно содержит как элементы связи с объектом испытаний, так и элементы развязки с сетью. При испытаниях на помехоустой­чивость устройство связи выполняет приблизительно ту же зада­чу, что и сетевой эквивалент при измерениях излучений, только с обратным направлением действия. Поэтому не­удивительно, что некоторые фильтры связи могут применяться как для измерений излучений, так и при испытаниях на помехоустойчивость.

Имитаторы помех могут связываться с объектом испытаний как емкостным, так и индуктивным путем. В обоих случаях сле­дует делать различие между наведением противофазных и син­фазных помех. Емкостный подвод противофазных и синфазных сигналов схематически показан на рис. 6.2. Продольные полные сопротивления LI и LII, с одной стороны, препятствуют проникновению испытательных импульсов в сеть, с другой стороны, их наличие является обязательной предпосылкой получения у испытуемого объекта определенной формы импуль­са помехи. Без продольных катушек индуктивности сравнитель­но малое внутреннее сопротивление сети практически закорачивало бы имитатор помехи. Так как на катушках индуктивности при частоте 50 Гц могут быть допустимы максимум 10% падения напряжения, развязку от сети поддерживают фильтрующими кон­денсаторами . В качестве альтернативы включают перед уст­ройством связи регулировочный трансформатор, которым напряжение сети может быть повышено, например до 240 В, и тем самым скомпенсировано большое падение напряжения на продольных катушках индуктивности. Устройства связи универсального применения содержат дополнительно разделительный трансформатор, который допускает использование генераторов помех с односторонним заземлением.

Рис. 6.2 – Имитация помех, передающихся по проводам, при помощи емкостно­го подвода: а) - наведение противофазных помех; б) - наведение синфазных помех

Низкоомный испытуемый объем может так же, как и малое внутреннее сопротивление сети, нагрузить имитатор помех, под­держание требуемых испытательных величин вызывает пробле­мы. Поэтому в каждом случае соблюдение требуемых условий испытаний непосредственно на объекте должно быть подтверж­дено соответствующими измерениями напряжения или тока [Л]. У некоторых устройств связи и генераторов помех элемен­ты для подобных измерений встроены постоянно.

Индуктивное наведение противофазных и синфазных помех схематически показано на рисунке 6.3. Развязку от сети осуществля­ют преимущественно конденсаторы связи , которые для высо­ких частот обладают малыми сопротивлениями, так что при наведении как противофазных, так и синфазных помех они не пе­редаются индуктивным путем в сеть.

Рис. 6.3 – Имитация помех, передающихся по проводам, при помощи индуктив­ного подвода:

а – наведение противофазных помех;

б – наведение синфазных помех

Так как широкополосный трансформатор передает ток или па­дение напряжения в цепи питания на выход имитатора помех, у некоторых имитаторов может потребоваться компенсация этих влияний [Л.].

Индуктивная связь источника помех с испытуемым объектом из-за отсутствия во многих случаях подходящих широкополос­ных импульсных трансформаторов большой мощности применя­ется реже, чем емкостная. В заключение следует упомянуть ин­дуктивную связь при испытаниях сигнальных проводов и линий передачи данных, которые целесообразно осуществлять для за­щиты от перенапряжений через разрядники с инертным газом [Л].

После этих основополагающих соображений подробнее рас­смотрим имитацию различных типичных помех.