Виды и допустимые нормы электромагнитных помех

Рассмотрим виды электромагнитных помех.

Излучаемая ЭМП − это помеха, распространяющаяся в окружаю­щем пространстве. Ее описанию и мерам по­давления будет уделено меньше внимания, по­скольку сравнитель­но несложные меры конструктивного характера позволяют уменьшить ее уровень до допусти­мых норм.

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 − 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 ИВЭП − нагрузка".

Рис.1. Упрощенная эквивалентная схема путей распространения кондуктивных помех в системе "сеть электропи­тания − импульсный ИВЭП − 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: Г_п.с − ис­точник помех со стороны сети электропита­ния, Г_п.ивэ − импульсный ИВЭП как источник (генератор) помех.

Другие обозначения: Z_c, Z_н − импеданс се­ти и нагрузки соответственно; Z_з1, Z_з2 − импеданс проводников заземления нейтрали и одного (например, отрицательного) полю­са нагрузки; С_п(А), С_п(В), С_п(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. Нетрудно заметить, что вели­чина (амплитуда) токов несимметричных по­мех зависит как от амплитуды сигналов по­мех, так и от импеданса паразитных связей с шиной заземления.

Более детально эти вопросы будут рассмо­трены при анализе эквивалентной схемы им­пульсного ИВЭ с точки зрения образования в нем помех.

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 свыше 150 кГц (по МЭК 50-160-90).

Обычно в технической литературе для удоб­ства объединяют последние два вида помех в один, называемый ВЧ-помехами. Для ис­точников питания, как правило, ВЧ-помехи рассматриваются в диапазоне до 30 МГц;

• узкополосная ЭМП − помеха, воздейству­ющая на источник питания (ТС), у которой ширина спектра меньше или равна шири­не полосы пропускания ТС; для импульсно­го источника питания за нее можно принять линейчатый спектр частоты преоб­разования;

• широкополосная ЭМП − помеха, воздей­ствующая на источник питания, 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 помехоэмиссию 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 A, ко­торое может использоваться только в промы­шленных или в других специально подготов­ленных зонах;

– оборудование класса В, которое может использоваться только в жи­лых помещениях, офисах, телекоммуникаци­онном оборудовании.

Наиболее важные международные стандар­ты в этой области:

• EN55022 (CISPR22) − европейский стан­дарт для оборудования информационных технологий (ИТ);

• FCC (раздел 15, подраздел J) − американ­ский стандарт для оборудования ИТ;

• VDE0871 − немецкий стандарт для обору­дования ИТ.

Основным отечественным стандартом, в ко­тором нормирован уровень помех для ИВЭП, является ГОСТ Р 51527-99 (МЭК 60478-3-89) "Совместимость технических средств элект­ромагнитная. Стабилизированные источни­ки постоянного тока. Кондуктивные элект­ромагнитные помехи. Нормы и методы ис­пытаний".

Отметим, что для импульсных ИВЭ неболь­шой и средней мощности (до 300 Вт, токи – не более 10 А) в составе аппаратуры, как пра­вило, проблема соблюдения допустимых норм по излучаемым помехам решается. При этом только необходимо, чтобы источник был за­ключен в металлический корпус (кожух), а ап­паратура имела свой металлический (метал­лизированный) корпус.