Проектирование с учетом ЭМС |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
3Проектирование с учетом ЭМС
Требующаяся сегодня CE<сертификация электрических приборов и машин основывается на различных директивах ЕС. Они разделяются по видам продукции:
•Директива по низкому напряжению 73/23/ЕЕС (касается электрической безопасности)
–По существу относится к любому электрооборудованию.
•Директива по электрическим машинам 89/392/ЕЕС (касается мер безопасности по профилактике производственного травматизма)
–Относится ко всем машинам и установкам с подвижными деталями.
•Директива по электромагнитной совместимости 89/336/ЕЕС
–Относится ко всем электрическим приборам, но не к компонентам, которые поставляются отдельно.
Декларация о соответствии для CE<сертификации комплектующих1 должна также включать в себя, но не в обязательном порядке, директиву по электромагнитной совместимости. Это, как правило, не всегда возможно, так как гарантия эксплуатации с обеспечением ЭМС требует не только подходящих компонентов, но и их профессионального монтажа и подключения.
Насколько важно проектирование с учетом ЭМС для машин и установок, показывают следующие примеры из практики:
•экономически выгодное производство промышленного оборудования, не тре< буется проводить дополнительных дорогостоящих мер по обеспечению ЭМС
•быстрый ввод в эксплуатацию, так как не требуется выискивать возможные источники помех
•безопасная эксплуатация, так как отсутствуют помехи при работе машин и установок
•высокий срок службы электрических деталей оборудования, так как обеспечивается защита от опасных воздействий ЭМС
При планировании ЭМС следует учитывать условия на месте размещения оборудования. Тем самым затраты на обеспечение ЭМС ограничиваются до необходимых размеров. Поэтому заказчик или конечный пользователь установки должны предоставить информацию, которая позволит проектировщику установки обеспечить требуемые меры по ЭМС в соответствии с условиями на объекте, где будет эксплуатироваться данное оборудование. Также он должен предоставить проектировщику информацию о существующих параметрах и о качестве сети, так как эта информация тоже имеет значение при планировании ЭМС.
1.В новом стандарте продукции по ЭМС (проект 11.95) для электрических приводов говорится о так называемой ограниченной возможности получения, то есть она подразумевает торговый путь, при котором запуск в обращение ограничен продавцами, клиентами или пользователями, которые обладают компетентными знаниями в ЭМС.
Практика приводной техники – Электромагнитная совместимость (ЭМС) в приводной технике |
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Проектирование с учетом ЭМС |
|
|
|
|
|
|
3.1Влияние места размещения установки
Стандарты по ЭМС определяют для различных "сред" различные требования по ЭМС в виде предельных значений. Под средой понимаются типичные ситуации размещения оборудования с точки зрения ЭМС. При этом выдвигаются следующие обязательные требования к электрооборудованию:
Табл. 5. Требования к внешним условиям
Внешние |
Помехозащи, |
Излучение |
Пояснение |
условия |
щенность |
помех |
|
Бытовые и |
Относительно |
Высокие |
Этот раздел касается главным образом |
коммерческие |
низкие |
требования, т. е. |
радиоустройств, устройств |
условия = |
требования по |
оборудование |
телевизионного приема и |
"первая среда" |
защите от |
должно |
телекоммуникационных устройств, |
согласно |
электромагни |
наилучшим |
а также устройств обработки данных. Они |
стандарту ЭМС |
тных помех |
образом |
должны быть защищены от недопустимых |
|
|
подавлять помехи |
электромагнитных помех, т. е. электро< |
|
|
(предельное |
оборудование должно иметь высокий |
|
|
значение кл. B) |
уровень подавления излучаемых помех. |
|
|
|
|
Промышленные |
Высокие |
Относительно |
Место размещения само имеет высокую |
условия = |
требования по |
низкие |
электромагнитную нагрузку. Опыт |
"вторая среда" |
защите от |
требования, т. е. |
показывает, что электрический прибор с |
согласно |
электромагни |
оборудование |
низкими требованиями по защите от |
стандарту ЭМС |
тных помех |
должно иметь |
электромагнитных помех очень трудно |
|
|
только основные |
оборудовать для высоких электро< |
|
|
устройства |
магнитных нагрузок с помощью |
|
|
подавления |
дополнительных мер. Необходимая |
|
|
помех |
помехозащищенность должна быть |
|
|
(предельное |
достигнута уже при конструировании |
|
|
значение кл. A) |
электрического прибора. |
|
|
|
|
Промышленные |
Высокие |
Нет предписаний |
Нет предельных значений, однако должны |
условия |
требования |
|
соблюдаться меры защиты. Есть |
Установки, |
по защите от |
|
предположение, что защитные меры по |
которые |
электромаг< |
|
ЭМС обеспечиваются при профессиональ< |
собираются на |
нитных помех |
|
ном монтаже и при соблюдении указаний |
месте |
|
|
изготовителя. Иногда может случиться, |
эксплуатации |
|
|
что в спорных ситуациях требуется |
(смотри закон по |
|
|
дооснастка фильтрующими приспособ< |
ЭМС § 5 абз. 5) |
|
|
лениями, если приборы, находящиеся вне |
|
|
|
границ установки, попадают под |
|
|
|
воздействие помех. |
|
|
|
|
Различные требования к различным внешним условиям требуют мер, обусловленных местом размещения. Изготовители и поставщики электрических компонентов должны приспосабливать характеристики продукции под действующие внешние условия. Этого можно достигнуть, если электрические компоненты обладают минимальными характеристиками в соответствии со "второй средой" (промышленные условия), т. е. обладают высокой помехозащищенностью, однако сами оснащены только основными средствами подавления помех. Для применения в "первой среде" (бытовые и коммерческие условия) можно добавочно уменьшить излучение помех с помощью избирательных мер по установке дополнительного оборудования (сетевой фильтр, модуль подавления электромагнитных помех, экранированные провода).
46 |
|
|
Практика приводной техники – Электромагнитная совместимость (ЭМС) в приводной технике |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проектирование с учетом ЭМС |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
Проектирование с учетом ЭМС на примере преобразователя частоты MOVITRAC® 31C:
Требования к |
|
|
помехозащищенности |
|
|
Область применения |
Меры |
Стандарт |
Приборы, предназначенные только |
Не требуется дополнительных |
EN 50 082<1 |
для подключения к общественной |
компонентов/приборов. Соблюдать |
|
низковольтной сети в бытовых |
указания по монтажу и подключению |
|
условиях. |
электроустановок. |
|
|
|
|
Приборы, предназначенные для |
Не требуется дополнительных |
EN 50 082<2 |
применения в промышленных |
компонентов/приборов. Соблюдать |
|
условиях. |
указания по монтажу и подключению |
|
|
электроустановок. |
|
|
|
|
|
|
|
Требования к излучению помех |
|
|
Область применения |
Меры |
Стандарт |
Приборы, подключенные к |
Модуль подавления |
EN 50 081<1 |
общественной низковольтной сети, |
электромагнитных помех EF... или |
|
которые снабжают энергией бытовые |
сетевой фильтр NF... + выходной |
|
приборы. |
дроссель HD... или сетевой фильтр |
|
|
NF... + выходной фильтр HF... или |
|
|
вместо выходного фильтра HF... |
|
|
экранирование кабеля двигателя. |
|
|
|
|
Установки, которые подключены к |
Не требуется дополнительных |
Закон по ЭМС |
промышленной низковольтной сети и |
компонентов/приборов. Соблюдать |
|
собираются на месте эксплуатации. |
указания по монтажу и подключению |
|
|
электроустановок. |
|
|
|
|
Приборы, подключенные к |
Модуль подавления |
EN 50 081<2 |
промышленной низковольтной сети |
электромагнитных помех EF... или |
|
или к общественным сетям, которые |
сетевой фильтр NF... + выходной |
|
не снабжают энергией бытовые |
дроссель HD... или сетевой фильтр |
|
приборы и не собираются на месте |
NF... + выходной фильтр HF... или |
|
эксплуатации. |
вместо выходного фильтра HF... |
|
|
экранирование кабеля двигателя. |
|
|
|
|
Практика приводной техники – Электромагнитная совместимость (ЭМС) в приводной технике |
|
|
47 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Проектирование с учетом ЭМС |
|
|
|
|
|
|
3.2Качество сети
На качество сети влияют следующие помехи:
Табл. 6. Критерии качества сети
Тип |
Причины |
Колебания напряжения |
Сетевые трансформаторы без резерва мощности. |
|
Длинные питающие кабели (частично со слишком малым сечением |
|
провода), на которых возникают сильно меняющиеся нагрузки. |
|
Агрегат аварийного питания. |
|
|
Колебания частоты |
Возникают только в "изолированных сетях", т. е. в сетях без |
|
подсоединения к общественной распределительной сети. Нагрузка |
|
генератора вызывает падение частоты вращения = просадка |
|
частоты. |
|
|
Просадка напряжения / |
Участки сети, на которых подключаются потребители с очень |
фликер |
высокими токами включения или пусковыми токами, частично в |
|
комбинации с длинными питающими кабелями. |
|
Сетевые трансформаторы без резерва мощности. |
|
|
Переходные повышенные |
Возникают при подключении индуктивных потребителей (например |
напряжения |
контактная сварка). |
|
Ненастроенные/неисправные компенсирующие устройства |
|
(разрядные сопротивления конденсаторов). |
|
Атмосферное перенапряжение (удар молнии). |
|
|
Гармоническая |
Потребитель с несинусоидальным потребляемым током: приборы с |
составляющая |
выпрямительными схемами и конденсаторной нагрузкой, например: |
(гармоника) напряжения |
приборы, которые работают с фазовой отсечкой (выпрямитель тока |
сети |
для электропривода постоянного тока, приборы плавного пуска, |
|
преобразователь<регулятор напряжения трехфазного тока, регулятор |
|
освещения, однофазный преобразователь<регулятор напряжения |
|
переменного тока). |
|
Преобразователи / приборы с импульсными блоками питания (ПК, |
|
телевизоры...). |
|
Они вызывают при искажении тока на полных сопротивлениях сети |
|
гармонические колебания напряжения сети (гармонику). Ее частота |
|
составляет целочисленное кратное частоте сети. Важными |
|
составляющими обычно являются все нечетные гармоники до |
|
приблизительно 15<й. Гармоники нагружают сетевые кабели, |
|
предохранители и трансформаторы. Они могут вызвать сетевой |
|
резонанс и привести к нарушению функционирования других |
|
потребителей. |
|
|
Указания по Колебания напряжения и частоты можно уменьшить до допустимых пределов проектирова! с помощью согласования мощности сети с фактическим потреблением, т. е. с нию помощью большего трансформатора питания; при необходимости вместе с
тщательно рассчитанными питающими кабелями.
Просадку напряжения при ее возникновении предотвратить невозможно, но можно ограничить ее воздействие. Потребителей с очень высокими токами включения или пусковыми токами можно разъединить (отдельный питающий кабель или отдельный трансформатор питания).
Переходные повышенные напряжения при их появлении тоже нельзя предотвратить. Им можно противопоставить установку защиты от перенапряжений в питающей сети. Защитные устройства такого типа состоят из варисторов и газоразрядников, иногда в сочетании друг с другом. Они устанавливаются на стороне низкого напряжения перед защищаемым электрическим компонентом. Собственные предохранители с сигнальным контактом обеспечивают немедленное распознавание случившейся неполадки.
48 |
|
|
Практика приводной техники – Электромагнитная совместимость (ЭМС) в приводной технике |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|