Что такое электромагнитная совместимость; Школа для электриков: электротехника и электроника

Некоторые устройства, которые в одно время являются источниками помех, в другое время являются приемниками. Поэтому электромагнитная совместимость продукта требует, чтобы в качестве передатчика он излучал не более чем приемлемый уровень помех, а в качестве приемника был достаточно защищен от помех.

Что такое электромагнитная совместимость

Электрооборудование, способное правильно функционировать в условиях электромагнитных помех, создаваемых другим работающим электрооборудованием, но само не оказывающее вредного воздействия ни на окружающую среду, ни на работу указанного электрооборудования – такое оборудование электромагнитно совместимо (как с окружающей средой, так и с другим работающим рядом электрооборудованием).

Что такое ЭМС

Проблеме электромагнитной совместимости (сокращенно ЭМС) устройств с собственными компонентами и узлами в последние годы уделяется значительное внимание, поскольку именно полупроводниковые системы наиболее восприимчивы к электромагнитным помехам. Интерференционные эффекты могут быть кондуктивными (в виде индукции тока) или радиационными (в виде взаимодействия полей).

В этом контексте, когда речь идет об устойчивости устройств к помехам, учитываются излучаемые и кондуктивные помехи, а частотный диапазон для обеспечения совместимости может достигать 400 ГГц. На территории Таможенного союза (Россия, Беларусь, Казахстан) электромагнитная совместимость (нормы и стандарты) регламентируется специальным документом – ТР ТС 020/2011.

Источником электромагнитных помех могут быть как природные явления (например, грозовые разряды), так и технические процессы (например, в области электроустановок). переходные процессы в цепях во время быстрых, периодических или случайных переключений). В каждом случае помеха представляет собой внезапное изменение напряжения или тока в цепи, которое является нежелательным, независимо от того, распространяется ли оно по кабелю или передается в виде электромагнитной волны.

Электромагнитная совместимость

Волновые помехи, взаимные помехи между системами управления и контроля – все это примеры электромагнитных помех, которые значительно нарушают совместную работу оборудования. И чем выше напряжение и сила тока в устройстве, тем сильнее помехи. При разработке обычных устройств разработчики стараются добиться стабильной работы устройства в нормальной электромагнитной обстановке. Однако некоторое специализированное оборудование должно быть способно выдерживать такие жесткие условия, как электромагнитное излучение, возникающее при ядерном взрыве.

В теории ЭМС используются термины “приемник” и “передатчик” энергии (помех). Передатчиками помех могут быть: радиовещательные и телевизионные вышки, электрические цепи и сети и т.д. Приемниками помех являются: радиоприемники, антенны, системы автоматизации, автомобильная электроника, устройства релейной автоматики и защиты, системы обработки информации и т.д.

Некоторые из устройств, которые могут быть источниками помех в один момент времени, являются приемниками в другой момент времени. Электромагнитная совместимость устройства означает, что в качестве передатчика оно создает помехи на уровне, не превышающем допустимый, а в качестве приемника оно достаточно устойчиво к помехам.

В любом случае, электромагнитная совместимость является необходимостью практически для всех современных устройств. Даже в самых обычных условиях современного города существует огромное количество различных типов излучений, и если не принять меры по поддержанию ЭМС, надежная и правильная работа многих технических устройств будет просто невозможна, так как они будут выходить из строя и вызывать сбои в системе, нанося обратимый или необратимый ущерб.

ЭМС является неотъемлемой частью технического оборудования на протяжении всего времени его существования: ЭМС учитывается на этапе проектирования оборудования, ЭМС обеспечивается при вводе оборудования в эксплуатацию, и ЭМС поддерживается в процессе его непосредственной эксплуатации.

Проблема ЭМС наиболее актуальна для организаций со следующими характеристиками: высокая энергетика (например, электростанция), высокие требования к безопасности информационных систем (например, банк), неблагоприятная типичная электромагнитная обстановка вокруг (например. завод по производству электроники, построенный в районе с высоким уровнем радиационного фона).

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в социальных сетях. Это очень поможет нашему сайту!

Испытания ESD обычно проводятся с помощью генератора пьезоэлектрического разряда, называемого “ESD-пистолетом”. Для импульсов более высокой энергии, таких как молния или моделирование ЭМИ, могут потребоваться большие токовые клещи или большая антенна, полностью окружающая ИУ. Некоторые антенны настолько велики, что их размещают на открытом воздухе, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы не создать угрозу ЭМИ для окружающей среды.

СОДЕРЖАНИЕ

В то время как электромагнитные помехи (ЭМП) являются феномен – испускаемое излучение и его последствия, электромагнитная совместимость (ЭМС) – это характеристика или собственность оборудования, которое не должны вести себя недопустимым образом в условиях ЭМИ.

Электромагнитная совместимость гарантирует, что различные устройства, использующие электромагнитные явления или реагирующие на них, корректно работают в одной и той же электромагнитной среде и избегают любых эффектов помех. Другими словами, EMC – это контроль электромагнитных помех предотвращение нежелательных эффектов.

Помимо понимания самих явлений, ЭМС также имеет дело с контрмерами, такими как режимы контроля, проектирование и измерения, которые должны быть приняты для предотвращения любых негативных последствий излучений.

В этом документе приведены официальные определения терминов ЭМС, таких как:

Стандарты ЭМС

На территории Таможенного союза (Беларусь, Казахстан, Россия) основным стандартом для технических средств ЭМС является ТР ТС 020/2011.

Этот документ содержит официальные определения терминов ЭМС, таких как:

  • электромагнитная обстановка;
  • электромагнитная совместимость
  • электромагнитные помехи;
  • электромагнитные помехи;
  • Устойчивость к электромагнитным помехам, помехоустойчивость.

Основными европейскими стандартами (EN) по ЭМС, которые определяют помехоустойчивость, измерения помех и другие вопросы, связанные с различными техническими устройствами, являются: EN 55022, EN 55011, EN 55015, EN 55014-1, EN 55014-2, EN 61326-1, EN 61000-6-1, EN 61000-6-2, EN 61000-6-3, EN 61000-6-4, EN 61000-3-2, EN 61000-3-3. Европейские стандарты в области электротехники в основном разрабатываются Европейским комитетом по электротехнической стандартизации (CENELEC) и Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI).

CENELEC объединяет национальные электротехнические комитеты стран-членов Европейского Союза (ЕС) и является наиболее важной организацией в ЕС в области стандартизации электромагнитного поля. Эта ассоциация в основном занимается разработкой стандартов для электрической и электронной техники – европейских стандартов (EN), в то время как ETSI фокусируется на разработке стандартов радио и телекоммуникаций (ETS).

Пути помех к устройству и от него являются важной частью концепции ЭМС. Давайте рассмотрим, какие компоненты и детали задействованы и принимают или излучают помехи.

Академия EMC

ЭМС – это аббревиатура, означающая электромагнитную совместимость. Любое электронное устройство, поставляемое на рынок, должно отвечать требованиям ЭМС, т.е. соответствовать стандартам ЭМС для предполагаемого продукта или применения. Какие нормы и стандарты применяются к продукту, определяется страной, в которой продукт производится или продается (например, ЕС или США, страны Таможенного союза и т.д.). Ниже будут рассмотрены только общепромышленные гражданские стандарты и их терминология.

Электромагнитная совместимость

Иммунитет

Сразу уточним, что сокращения в этой области варьируются от источника к источнику и зависят от контекста, напр:
ЭМП может относиться как к электромагнитному полю (ЭМП), так и к электромагнитному импульсу (ЭМИ);
EMP может означать электромагнитное излучение или электромагнитный импульс;
Стабильность иногда относится к иммунитету и наоборот.
Излучение радиопомех иногда заменяется словом “эмиссия”.
В зависимости от законодательных требований к типу технического устройства (стандарты на продукцию, стандарты на тип продукции), электромагнитно совместимое устройство должно соответствовать одному или нескольким из следующих пунктов
Не создает помех другим устройствам/машинам в воздухе (эмиссия).
Не выходит из строя из-за сигналов или помех от других устройств/машин (иммунитет);
Они не должны выходить из строя или отказывать из-за электростатического разряда (ESD), например, при контакте с человеком, накоплении заряда из-за осадков или атмосферных условий, трения и т.д.
Они не дают сбоев и не выходят из строя при воздействии электромагнитного импульса (ЭМИ). ЭМИ – это особая, отдельная тема, обычно для военных систем, защитного или высокорискового оборудования и инфраструктуры, которую необходимо защитить. ЭМИ – это общий термин для электромагнитных импульсов ядерного взрыва (NEMP), включая электромагнитные импульсы большой высоты (HEMP) до 30-400 км, неядерные электромагнитные импульсы высокой интенсивности (NNEMP, HIRF), генерируемые бомбами, ракетами, беспилотными ЭМ-установками, неядерными технологиями, импульсы (LEMP), вызванные естественными молниями.
Кроме того, важно отметить, что продукт не должен мешать сам себе. В зависимости от типа и масштаба рассматриваемой системы или объекта, ЭМС называют внутренней, внутрисистемной или внутриобъектовой. Эта тема относится не только к ЭМС, но и к целостности сигнала. На следующем рисунке показано приемное устройство и источник электромагнитных помех (например, обычный торговый автомат), которые должны обладать определенным уровнем устойчивости к электростатическому разряду, излучениям других устройств и помехам, передаваемым по проводнику (кондуктивным помехам). С другой стороны, само устройство не должно быть источником таких помех.

mv2.jpg/v1/fill/w_226,h_135,al_c,q_80,usm_0.66_1.00_0.01,blur_2/EMC%20acadeny-1.jpg” alt=”urządzenie kompatybilne elektromagnetycznie” width=”” height=”” />

ЭМС и ЭМИ

Электромагнитно совместимые продукты должны быть протестированы на этапе разработки. Любой опытный инженер по ЭМС скажет вам, что излучения устройства и их уровни связаны с его помехоустойчивостью. Прежде чем выпустить продукт на рынок, производитель (или продавец) должен продемонстрировать, что его иммунитет (невосприимчивость) достаточно высок для данного применения, а электромагнитное излучение достаточно низко для окружающей среды.

Пути проникновения (коммуникации)

Пути помех к устройству и от него являются важной частью концепции ЭМС. Давайте рассмотрим, какие компоненты и детали задействованы и принимают ли они или излучают помехи.

Источник: В реальном мире существуют источники нежелательных электрических и магнитных помех. Во время испытаний на ЭМС эти источники искусственно воспроизводятся как можно ближе к заданным условиям, напр. Генераторы электростатических разрядов имеют определенные напряжения и параметры разрядной цепи, поле, излучаемое антеннами, имеет определенную модуляцию, генераторы импульсов определяют частоту помех и т.д.

Путь связи: Помеха, как и любой другой электромагнитный сигнал, нуждается в пути от источника к приемнику. Этот путь называется путем связи: эфир, земля, входные/выходные провода, энергосистема. В ГОСТе они обычно фигурируют как порты ИТС: граница между испытываемым техническим средством и внешней средой (кабель, проводник, антенны, корпус и т.д.).

Объект тестирования: тестируемое устройство или система – приемник или источник помех.

Существует три основных способа решения проблем с помехами:

Уменьшите уровень (мощность) источника шума.

При измерении излучения радиопомех от устройства у вас есть возможность снизить уровень помех схемотехнически (добавлением фильтров, изменением расположения узлов и плат, реорганизацией заземления), конструктивно (изменением кабельной разводки, аппаратных или программных протоколов передачи данных или их параметров, выбором другого производителя элементной базы).

При испытаниях на помехоустойчивость, когда невозможно повлиять на уровень источника, например, напряжение генератора ЭМС или импульсы коммутации (определено правилами, стандартом), эффективными мерами являются экранирование (использование материалов ЭМС, заделка кабельных проходов, замыкание воздействий), выбор физических протоколов и интерфейсов.

Удалите или внесите изменения в путь подключения. Это то, на чем вам следует сосредоточиться, если вы не сдали текущие тесты на ЭМС. Здесь у вас есть возможность внести изменения в пути распространения помех, снизив их уровень без изменения конструкции всего изделия.

Повышение уровня отказоустойчивости с помощью программного обеспечения. Это может быть реализовано с помощью дополнительных функций в программном обеспечении продукта, например, программных/цифровых фильтров, повышенной устойчивости к помехам кода или протокола (отладка, изменение частоты обновления).

Давайте подробнее рассмотрим различные типы связи для электромагнитных помех: гальваническую и эфирную:

mv2.jpg/v1/fill/w_232,h_225,al_c,q_80,usm_0.66_1.00_0.01,blur_2/EMCacademy_2.jpg” alt=”различные типы интерференционной связи: гальваническая и эфирная” width=”” height=”” />

Проводящая связь / общее сопротивление (гальваническая связь).

Кондуктивная связь возникает, например, когда две цепи имеют общую землю/контур проводника или опорный потенциал. Как это может повлиять на EMC?
Пример: если одна из этих цепей теперь подвержена влиянию ESR, импульсные токи могут протекать через общую цепь в течение короткого времени, создавая напряжения помех в другой цепи. Даже если сопротивление этой цепи (например, заземления) невелико, амплитуды возмущений достаточно велики, чтобы создать напряжения помех для электроники. По этой причине важно, чтобы плоскости заземления / шины имели низкий импеданс. Наличие общей земли или источника питания также часто приводит к нарушению целостности сигнала. Если предположить, что первая цепь управляет некоторой силовой электроникой, а вторая цепь управляет чувствительной измерительной схемой, то высокие токи силовой электроники приведут к помехам в измерительной схеме.

Емкостная связь (ближнее поле).

Емкостная связь – это связь через доминирующее электрическое поле: компоненты источника и приемника возмущения находятся близко друг к другу (на пластине или пучке проводов) по сравнению с длиной волны входящего сигнала. Энергия излучаемого шумового поля E обычно обратно пропорциональна кубу расстояния от источника, или квадрату расстояния, если магнитное поле H доминирует. В общем случае емкостная связь возникает при наличии источников шума с быстрыми переходными процессами или высокочастотными сигналами, а чувствительные цепи имеют высокое сопротивление (“висящие” концы проводов, входы АЦП). Почему емкостная связь может вызвать проблемы при испытаниях на ЭМС? Пример: несколько проводов вместе в одном кабеле, то есть каждый провод соединен с остальными (чем длиннее кабель, тем ближе друг к другу провода, тем выше емкость, в пределах длины волны интерференции). Один из проводов управляет сигналом вашего контроллера. Во время испытаний на ЭМС импульс от тестового генератора, подаваемый на контакт разъема или группу проводников в кабеле, если не принять защитные меры, будет передаваться на другие проводники в том же кабеле, включая контрольные проводники. Если сигнал помех не отфильтрован должным образом, контроллер будет генерировать ложные сигналы тревоги. Учет емкостной связи также важен, когда речь идет о целостности сигнала. Типичным примером емкостной связи является тактовая частота (источник шума), которая параллельна аналоговому управляющему сигналу. Чем короче время нарастания и спада тактового сигнала, тем лучше для вашей схемы.

Индуктивная связь.

Индуктивная связь также является полевой связью, когда источник шума и объект воздействия находятся в непосредственной близости (на плате или в балке). Энергия H-поля обычно уменьшается пропорционально кубу расстояния (или квадрату, если преобладает электрическая составляющая). Как правило, проблема возникает при наличии сильноточных путей, длинных шлейфов, близко расположенных участков, образованных проводниками, и низкоомных цепей приемника шума (датчик или токовая петля). Индуктивная связь может привести к проблемам при нагнетании тока, имитации скачков напряжения, импульсов с амплитудой до кА и более. Индуктивная связь также может привести к проблемам целостности сигнала: линия сигнала с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с высоким током рядом с линией датчика с сигналом 4 – 20 мА.

Излучение (дальнее поле).

Интерференция при распространении излучения также влияет на объекты, находящиеся на большом расстоянии по отношению к длине волны. Интенсивность электромагнитного поля затухает с расстоянием как 1/g. Во время испытаний на восприимчивость (IEC 61000-4-3) испытательная антенна взаимодействует с изделиями посредством предварительно откалиброванного поля (например, с расстояния 1, 3 или 10 м), вызывая наведенные токи и напряжения, а также эффекты проникновения поля внутрь корпусов.

Краткое описание методов инфильтрации.

Более подробную информацию о ближних и дальних полях можно найти в базе знаний академии EMC.

Соответствие требованиям ЭМС

Соответствие означает, что продукт соответствует нормам, законам, директивам, правилам или другим требованиям страны, в которой он продается, производится или используется.

Во-первых, каждое правительство обычно издает свои собственные правила по ЭМС. Хотя эти национальные стандарты часто ссылаются на международные стандарты.

Во-вторых, правительство обычно учреждает, назначает или выбирает орган, агентство или комитет, который отвечает за определение применимых стандартов ЭМС. Такие органы или комитеты определяют применимые стандарты ЭМС, чтобы продукция, испытанная в соответствии с применимыми стандартами ЭМС, соответствовала нормам (законам, директивам) по ЭМС.

Как это реализуется в разных странах, можно представить себе здесь.

Несоблюдение требований ЭМС может иметь довольно серьезные последствия в различных областях человеческой деятельности и производства: оно может привести к сбоям в работе электронных систем управления на воздушном и железнодорожном транспорте, автоматических производственных линиях, систем управления на промышленных и энергетических объектах, в медицинском оборудовании. Сейчас, когда компании переходят на цифровые устройства для повышения производительности, ЭМС представляет собой особую проблему: помехи могут вызвать сбои в работе основных систем управления и сгенерировать ложные сигналы тревоги. Электромагнитная совместимость нарушается, если уровень помех слишком высок или иммунитет устройства недостаточен. При этом может быть нарушена работа компьютеров, цифровых релейных защитных устройств, цифровых систем управления и АСУ различных уровней, появление ложных команд в этих системах может привести к катастрофическим последствиям. Проблема ЭМС долгое время не рассматривалась, пока не начались массовые сбои банковских систем под воздействием помех. Это привело к введению Директивы 336EU 89, которая обязала страны Европейского сообщества ввести единые стандарты ЭМС и разработать систему сертификации. В результате, с 1996 года в Европе запрещено продавать техническое оборудование без сертификата соответствия стандартам ЭМС. Решением Комиссии Таможенного союза № 879 от 9 декабря 2011 года. Принят технический регламент Таможенного союза ТР ТС 020/2011 “Электромагнитная совместимость технических устройств”. Настоящий технический регламент Таможенного союза распространяется на технические устройства, размещаемые на рынке на единой таможенной территории Таможенного союза, которые могут создавать электромагнитные помехи и (или) качество функционирования которых зависит от внешних электромагнитных помех.

ЭМС в изделиях

Электромагнитная совместимость (ЭМС) технических средств – это способность технических средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых электромагнитных помех для других технических средств.

Несоблюдение требований ЭМС может иметь весьма серьезные последствия в различных сферах человеческой деятельности и производственных компаний: оно может стать причиной отказа электронных систем управления на воздушном и железнодорожном транспорте, автоматических производственных линий, систем управления промышленных и энергетических объектов, медицинского оборудования. Сейчас, когда компании переходят на цифровые устройства для повышения эффективности, проблема ЭМС стоит особенно остро: помехи могут вызвать сбои в работе основных систем управления и спровоцировать ложные тревоги. Электромагнитная совместимость нарушается, если уровень помех слишком высок или иммунитет устройства недостаточен. Когда это происходит, компьютеры, цифровые релейные устройства безопасности, цифровые системы управления и различные уровни АСУ ТП могут быть нарушены, в этих системах могут появиться ложные команды, что приведет к катастрофическим последствиям. Проблема ЭМС долгое время не рассматривалась, пока не начались массовые сбои банковских систем под воздействием помех. Это привело к появлению Директивы 336EU 89, которая обязала страны Европейского сообщества ввести единые стандарты ЭМС и разработать систему сертификации. В результате, с 1996 года в Европе невозможно продавать техническое оборудование без сертификата соответствия стандартам ЭМС. Решением Комиссии Таможенного союза № 879 от 9 декабря 2011 года принят Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 020/2011 “Электромагнитная совместимость технических устройств”. Настоящий технический регламент Таможенного союза распространяется на технические средства, размещаемые на рынке на единой таможенной территории Таможенного союза, которые могут создавать электромагнитные помехи и (или) качество функционирования которых зависит от внешних электромагнитных помех.

2. Основные термины и определения.

ГОСТ 30372-95 является основным государственным стандартом по терминологии электромагнитной совместимости технических устройств. (ГОСТ Р 50397-2011), который содержит официальные определения терминов электромагнитной совместимости: – Электромагнитная обстановка (ЭМС) – это совокупность реальных электромагнитных явлений, происходящих в данном месте, в частотном и временном диапазонах. – Электромагнитная совместимость (ЭМС) – это способность технического устройства (ТУ) эффективно работать с заданным качеством в заданной ЭМС, не вызывая недопустимых электромагнитных помех в других ТУ. – Электромагнитные помехи (ЭМП) – электромагнитные явления, которые ухудшают или могут ухудшить работу ЭС (электрической сети, потребительских приборов и устройств). Уровень ЭМП – это величина помех, измеренная в регламентированных условиях. – Помехи (электромагнитные помехи – EMI) – ухудшение характеристик ТС из-за помех. – EMI (иммунитет) – способность ЭП поддерживать определенный уровень производительности под воздействием помех. Основные понятия электромагнитной совместимости учитывают влияние как излучаемых, так и проводимых (индуцированных) помех, распространяющихся через проводники (например, излучаемый шум). индукция в силовых цепях) и чувствительность электрооборудования к воздействию помех (помехоустойчивость). Следовательно, характеристики электромагнитной совместимости могут быть определены в диапазоне частот 0. 400 ГГц. Взаимосвязи между основными понятиями электромагнитной совместимости показаны на рисунке ниже.


3.
Классификация электромагнитных помех.

Практически любое электромагнитное явление в широком диапазоне частот, которое может негативно повлиять на работу оборудования, можно считать ЭМИ. Ниже приведена краткая классификация помех, которая обычно используется инженерами по ЭМС.

В зависимости от источника ЭМИ можно разделить на естественные и искусственные. Естественные помехи: электромагнитные помехи, вызванные естественными физическими явлениями. Наиболее распространенным естественным ЭМИ является электромагнитный импульс, создаваемый ударом молнии.

Искусственные помехи: электромагнитные помехи, вызванные искусственными устройствами.

Электромагнитные поля можно разделить на индуктивные и кондуктивные, в зависимости от среды, в которой они распространяются. Индуктивные ЭМП – это ЭМП, распространяющиеся в виде электромагнитных полей в непроводящих средах. Кондуктивные ЭМП – это токи, протекающие через проводящие структуры и землю. Разделение помех на индуктивные и кондуктивные является произвольным. В действительности мы имеем дело с одним электромагнитным процессом, воздействующим на проводящие и непроводящие среды. Во время распространения многие помехи могут менять свой характер с индуктивного на кондуктивный и наоборот. Например, переменное электромагнитное поле способно индуцировать токи в кабелях, которые затем распространяются как классические кондуктивные помехи. С другой стороны, токи в кабелях и контурах заземления сами создают электромагнитные поля, т.е. индуктивные помехи. Разделение на индуктивные и кондуктивные помехи можно считать относительно строгим только в низкочастотном диапазоне (до нескольких десятков кГц), когда емкостные и индуктивные связи обычно малы.

Кондуктивные помехи в цепях с более чем одним проводником обычно также делятся на помехи “проводник-земля” (синонимы: асимметричные, общий режим, общая мода) и помехи “проводник-проводник” (симметричные, дифференциальный режим). (симметричный, дифференциальный режим). В первом случае (“провод-земля”) напряжение помехи прикладывается, как следует из названия, между каждым из проводов цепи и землей. Во втором – между разными проводниками одной цепи. Как правило, помехи от провода к проводу представляют наибольшую опасность для оборудования, поскольку они возникают так же, как и полезный сигнал.

Диаграмма помех от провода к земле (а) и от провода к проводу (б).

Следующие два способа классификации помех основаны на их спектральных характеристиках. Электромагнитные поля делятся на узкополосные и широкополосные. Первая – это помехи, спектр которых близок к линейному – максимальный уровень на основной частоте, более низкие пики на гармонических частотах. Этот тип помех обычно исходит от систем связи несущей частоты, систем электропитания переменного тока. Широкополосные помехи обычно возникают в виде одиночных импульсов или последовательностей импульсов. Спектр периодической широкополосной помехи состоит из большого набора пиков с частотами, кратными основной частоте сигнала. Для апериодических помех спектр является непрерывным и описывается спектральной плотностью.

Другой спектральной характеристикой является диапазон частот, в котором находится большая часть спектра помех. Все помехи принято делить на низкочастотные (5 – 2 кГц) и высокочастотные (выше 2 кГц). Иногда также вводятся термины радиочастотные помехи (диапазон – от 150 кГц до 1 ГГц) и микроволновые помехи (порядка нескольких ГГц).

Непрерывные помехи: электромагнитные помехи, уровень которых не опускается ниже определенного уровня в течение определенного периода времени.

Кратковременные помехи: электромагнитные помехи, при которых длительность помех, измеренная в установленных законом условиях, меньше определенного значения, указанного для данного актива.

Промышленные помехи: электромагнитные помехи, создаваемые техническим оборудованием.

Импульсные помехи: Электромагнитные помехи в виде одного импульса, последовательности или пакета импульсов.

Электромагнитные помехи: электромагнитные помехи, создаваемые электромагнитным шумом.

4. Нормы и стандарты электромагнитной совместимости.

Существует большое количество норм и требований по электромагнитной совместимости оборудования. Они подразделяются на правила, регулирующие работу измерительного оборудования, параметры испытательных систем и процедуры измерения различных типов помех. Определяя процедуры испытаний электрооборудования на ЭМС, эти стандарты устанавливают критерии, на основании которых можно сделать вывод, что испытуемое оборудование соответствует требованиям ЭМС.

Стандартизация требований ЭМС осуществляется на международном, европейском и национальном уровнях. На глобальном уровне – ISO (Международная организация по стандартизации) и IEC (Международная электротехническая комиссия, МЭК), подразделением которой является CISPR (Международный специальный комитет по радиопомехам). На европейском уровне эту работу выполняют CEN (Европейский комитет по стандартизации) и CENELEC (Европейский комитет по электротехническим стандартам), а также ETSI (Европейский институт телекоммуникационных стандартов).

5. Критерии эффективности помех:

  • Критерий А– Никакие нарушения не должны влиять на работу оборудования, которое должно работать в полном соответствии со спецификациями или стандартами до, во время и после нарушения.
  • Критерий В – Оборудование должно иметь возможность временно ухудшить свои функциональные характеристики при воздействии помех. После прекращения воздействия ЭМП работоспособность должна быть полностью восстановлена без вмешательства обслуживающего персонала..
  • Критерий С Критерий C такой же, как и B, но в отличие от B, он допускает вмешательство персонала для восстановления функциональности оборудования (например, перезапуск замороженной цифровой системы, повторный набор номера и т.д.).
  • КритерийD– Физический ущерб оборудованию, нанесенный в результате сбоя. Восстановление оборудования возможно только путем его ремонта.


Обеспечение электромагнитной совместимости.

Организационная поддержка ЕМС :

Организационные решения, правила, нормативные и технические документы, направленные на предотвращение или снижение до приемлемого уровня электромагнитных помех между техническими устройствами

Экспериментальное и/или теоретическое тестирование состояния ЭМС технического устройства в заданной электромагнитной среде.

Техническая поддержка EMC :

Технические решения для улучшения их характеристик ЭМС.

Сертификация соответствия транспортного средства стандартам ЭМС :

Деятельность, результатом которой является соответствие данного типа технического устройства документам национальных, международных или других технических стандартов, регламентирующих характеристики ЭМС, путем выдачи сертификата изготовителю.

Сертификат выдается на основании протокола испытаний, проведенных аккредитованной лабораторией. Испытания включают проверку устойчивости ТС к возмущениям стандартных параметров и проверку допустимых уровней генерируемых возмущений.

  • Параметры сильных электромагнитных помех: молния, электромагнитный импульс высокогорного ядерного взрыва.
  • Механизм воздействия на оборудование.
  • Методы защиты от сильных воздействий.
  • Электромагнитное оружие и защита от него.
  • Методы испытаний.

“Электромагнитная совместимость”.

/>Дисциплина “Электромагнитная совместимость” была основана в МИЭМ в 1970-х годах и уже имеет почти полувековую историю. На протяжении многих лет достижения IIEM в области внутрисистемной электромагнитной совместимости (ЭМС) получили широкое признание. Через школу МИЭМ в этом районе прошли сотни выпускников, десятки кандидатов и докторов наук. В настоящее время направление внутрисистемной ЭМС возглавляет проф. д-р инж. Леонид Кечев, а направление функциональной безопасности космических аппаратов – проф. д-р инж. Евгений Пожидаев.

>Многие достижения МИЭМ в области электромагнитной совместимости отмечены наградами Правительства РФ. Постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2015 г. № 2353-р “О присуждении премий Правительства Российской Федерации 2015 года в области образования” присуждены премии Правительства Российской Федерации 2015 года в области образования и присвоено звание “Лауреат премии Правительства Российской Федерации 2015 года в области образования” Л.Н. Кузнецовой. Кечиев, профессор факультета электронной техники, и Е.Д. Пожидаев, научный руководитель учебно-научной лаборатории “Функциональная безопасность космических аппаратов и систем” МИЭМ ВШЭ, за научно-практическое исследование “Рабочий цикл по электромагнетизму”.

Проблема внутрисистемной ЭМС в настоящее время является одной из самых важных при создании технических мер и их выпуске на рынок. В учебных заведениях Российской Федерации наблюдается отсутствие комплексного изложения вопросов электромагнитной совместимости в направлениях подготовки специалистов на разных уровнях образования. Отмеченный труд комплексно отражает результаты научной и образовательной деятельности в области ЭМС и создания информационно-образовательной среды, отличается пионерской направленностью и ведущим положением школы ЭМС МИЭМ в России.
Практическая значимость образовательной составляющей данной работы заключается в создании уникальной информационно-образовательной среды, позволившей интегрировать научные достижения в области электромагнитной совместимости в дисциплину обучения специалистов различных уровней образовательных областей, связанных с проектированием радиоэлектронных и электронно-вычислительных объектов. Внедрение образовательной среды позволило повысить качество образования и организовать экспорт образовательных услуг.
Важность научной составляющей данной работы заключается в разработке проблемы внутрисистемной электромагнитной совместимости, направленной на создание перспективных, помехоустойчивых технических средств, отвечающих требованиям Технического регламента Таможенного союза “Электромагнитная совместимость технических средств” и действующих стандартов.
Представленные в статье учебники и монографии, включая 9-томную “Библиотеку ЭМС”, написанные авторами и в соавторстве с коллегами, представляют собой уникальный комплекс учебных, методических и научных изданий. Разработанные авторами материалы широко используются не только в российских вузах, но и в системе повышения квалификации инженерных кадров, в частности в Новой инженерной школе. Под руководством Л.Н. в ЕМС прошли обучение десятки научных кандидатов и несколько докторов наук. Кечиев и Е.Д. Пожидаев.

Электромагнитная совместимость – это способность технических средств функционировать с определенным качеством в определенной электромагнитной среде и не вызывать недопустимых электромагнитных помех в других технических средствах.

Технические средства, соответствие которых требованиям технических регламентов Таможенного союза по ЭМС не подтверждено, не должны маркироваться единым знаком на рынке государств-членов Таможенного союза и не должны допускаться на рынок.

Технические средства должны быть разработаны и изготовлены таким образом, чтобы при их использовании по назначению и в соответствии с требованиями к монтажу, эксплуатации (использованию), хранению, транспортировке (перевозке) и техническому обслуживанию:

  • электромагнитные помехи, создаваемые техническим устройством, не превышают уровней, обеспечивающих функционирование оборудования связи и других технических устройств в соответствии с их назначением;
  • техническое устройство имеет уровень устойчивости к электромагнитным помехам (помехоустойчивость), который позволяет ему работать в электромагнитной среде, для использования в которой оно предназначено

Стандартизация в области ЭМС

Соответствие технического устройства техническому регламенту Таможенного союза ЭМС обеспечивается путем его соответствия требованиям по электромагнитной совместимости непосредственно или путем выполнения требований стандартов, содержащихся в Перечне стандартов, применение которых на добровольной основе обеспечивает соблюдение требований технического регламента Таможенного союза. Оборудование должно быть сертифицировано на соответствие требованиям ЭМС. Конструкторы технических средств должны проектировать оборудование с учетом ЭМС.

  • Проектирование оборудования с учетом требований ЭМС обеспечивает проведение сертификационных испытаний в кратчайшие сроки и с минимальными затратами.
  • Инженеры-схемотехники и разработчики электронного оборудования должны обладать знаниями в области ЭМС.

Основные направления ЭМС, разработанные в МИЭМ

  • EMC как фактор конкуренции в сфере компьютерного оборудования.
  • Проектирование многослойных печатных схем для современных высокоскоростных устройств.
  • Проектирование кабельных соединений.
  • Экранирование радиоэлектронного оборудования.
  • Сильный электромагнитный импульс как фактор, воздействующий на специальное оборудование и методы защиты от него.
  • Статическое электричество и его влияние на оборудование.

Направления научных исследований и их внедрение в образовательный процесс

  • Стандартизация и сертификация в области ЭМС.
  • Основы сертификационного тестирования.
  • Методы инженерной поддержки схемотехники для ЭМС.
  • Методы поддержки проектирования для ЭМС.
  • Защита от сильных электромагнитных полей.
  • Защита от электростатических разрядов.

Конструкция многослойных печатных плат для будущих высокоскоростных устройств

  • Методы проектирования многослойных плат для обеспечения их эффективности на высоких частотах.
  • Минимизация искажений сигнала в платах.
  • Снижение помех в системе электропитания платы.
  • Особенности конструкции дифференциальной платы.

Экранирование радио- и электронного оборудования

  • Методы и способы создания электромагнитного экранирования для защиты устройств, их компонентов и систем от электромагнитных помех.
  • Методы проектирования экранирования на уровне узлов и аппаратуры.
  • Методы создания экранирующих помещений для целей информационной безопасности.

Сильный электромагнитный импульс как фактор воздействия на специальные устройства и методы их защиты

  • Параметры сильных электромагнитных воздействий: молния, электромагнитный импульс ядерного взрыва на большой высоте.
  • Механизм воздействия на оборудование.
  • Методы защиты от сильных воздействий.
  • Электромагнитное оружие и защита от него.
  • Методы испытаний.

Результаты многолетних исследований и разработок в области ЭМС были обобщены сотрудниками МИЭМ в уникальном многотомном издании “Библиотека ЭМС” (под редакцией проф. Л.Н. Кечиева), не имеющем аналогов в мировой практике.

/>УИЛЬЯМС Т., АРМСТРОНГ К. ЭМС ДЛЯ СИСТЕМ И РАСТЕНИЙ. 508 страниц, 2004 ISBN 5-94833-005-2.
Перевод с английского: Кармашев B.C., Кечиев Л.Н. – Доктор технических наук, профессор, Сарылов В.Н. – кандидат технических наук.

В книге представлены современные требования и эффективные инженерные методы обеспечения электромагнитной совместимости при проектировании и монтаже электрических и электронных систем и установок с учетом требований Европейской директивы по ЭМС.
Книга предназначена для специалистов промышленных предприятий, проектных и строительных организаций, научно-исследовательских институтов и учебных заведений.

/>УИЛЬЯМС Т. ЭМС ДЛЯ РАЗРАБОТЧИКОВ ПРОДУКТОВ. 508 страниц, 2004 ISBN 5-94833-003-6 Перевод с английского: V.S. Karmashev, L.N. Кечиев – доктор технических наук, профессор.

Книга содержит ключевую информацию, необходимую для обеспечения соответствия продукции требованиям Директивы по электромагнитной совместимости. Эта книга предназначена для промышленных и исследовательских организаций, образовательных и научных учреждений и призвана дать обзор последних достижений в области ЭМС.
Книга предназначена для специалистов из промышленных компаний, научно-исследовательских организаций и учебных заведений.

/>КЕЧИЕВ Л.Н. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ. 616 страниц, 2007 год. ISBN 978-5-94833-024-2.
В книге рассматривается весь спектр вопросов, связанных с проектированием печатных плат. В ней даются характеристики современной и перспективной элементной базы, рассматриваются электрофизические параметры печатных плат и линий как их частей. Большое внимание уделяется методам анализа помех в цифровых узлах и обеспечению целостности сигнала в них. Подробно обсуждаются ключевые вопросы проектирования шин питания и заземления в печатных схемах. Подробно представлен материал по проектированию дифференциальных пар, которые все чаще используются в печатных схемах. Излучения печатных плат и их восприимчивость к электромагнитным помехам рассматриваются в контексте электромагнитной совместимости, базовые знания о которой необходимы каждому проектировщику.

В заключение рассматриваются некоторые аспекты САПР печатных плат, важные для создания быстродействующих печатных схем, и влияние технологии на конечные характеристики схемы.

Презентация рассчитана на инженерную аудиторию и дополнена многочисленными практическими примерами и конкретными рекомендациями и принципами проектирования. Текст сопровождается многочисленными иллюстрациями, которые помогают читателю лучше понять обсуждаемые вопросы.

Эту книгу можно рассматривать как исчерпывающее руководство по проектированию печатных плат. Она может быть полезна разработчикам печатных плат, студентам и аспирантам соответствующих специальностей, а также может быть рекомендована в качестве учебного пособия в системе повышения квалификации и профессионального мастерства.

/>L.N. КЕЧИЕВ, Е.Д. ПОЖИДАЕВ, ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. 352 с., 2005 ISBN 5-94833-009-5. учебник.

Впервые в учебнике всесторонне рассмотрены физические основы возникновения статического электричества и его экстремального проявления в виде электростатического разряда, механизм его воздействия на электронные приборы, методы и средства его защиты на стадии проектирования схем и инженерных сооружений, а также на стадии производства, транспортировки, монтажа на заводе и в процессе эксплуатации. Пособие будет полезно не только студентам старших курсов специальности “Управление качеством”, но и аспирантам и преподавателям, а также специалистам, занимающимся разработкой электронных устройств и заинтересованным в повышении их качества.

/>V., KECHIEV L.N., STEPANOV P.V. МОЩНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИМПУЛЬС: ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЭЛЕКТРОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ. 508 стр., 2004. ISBN 978-5-94833-083-9

Издание охватывает широкий спектр тем от описания параметров сильных электромагнитных импульсов различной природы, методов и средств оценки устойчивости устройств к электромагнитным взаимодействиям, до концепции защиты на этапе проектирования и построения цепей.
Книга предназначена для специалистов промышленных предприятий, проектных организаций, научно-исследовательских институтов и учебных заведений.

/>L.N. КЕЧИЕВ, П.В. СТЕПАНОВ.
БЕЗОПАСНОСТЬ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ. 320 p., 2005. Тираж 1000 экземпляров. ISBN 5-94833-011-7
В применении к телекоммуникационным системам в книге рассматриваются вопросы информационной безопасности электромагнитной природы, которые близки к проблемам обеспечения ЭМС технических средств. Авторы постарались представить материал таким образом, чтобы показать круг задач, решаемых совместно специалистами как в области информационной безопасности, так и в области ЭМС. Объясняются основные теоретические вопросы, касающиеся общих проблем информационной безопасности и ЭМС, приводятся примеры отдельных технических решений, включен справочный материал по техническим средствам мониторинга электромагнитной обстановки. Книга предназначена для широкого круга специалистов, занимающихся проектированием, установкой и эксплуатацией телекоммуникационных систем, интересующихся не только информационной безопасностью, но и ЭМС. Книга может быть рекомендована в качестве учебного пособия для повышения квалификации в соответствующих областях.

/>L.N. КЕЧИЕВ, Б.Б. АКБАШЕВ, П.В. СТЕПАНОВ. СОРТИРОВКА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СОРТИРОВОЧНЫХ СИСТЕМ. 2010, 420 s. Тираж 1000 экземпляров. ISBN 978-5-94833-096-9

Она ориентирована на инженерную аудиторию. Его также можно использовать в качестве учебника по конструированию экранов и экранирующих систем.

Монография предназначена для инженеров и техников. Она может быть полезна для студентов, магистрантов и аспирантов соответствующих специальностей, а также может рассматриваться в качестве учебника для систем повышения квалификации и профессиональной переподготовки.

/>Акбашев Б.Б., Балюк Н.В., Кечиев Л.Н. Защита телекоммуникационных объектов от электромагнитного воздействия / Б.Б. Акбашев, Н.В. Балюк. Балюк, Л.Н. Кечиев – М.: Грифон, 2014 – 472 с .

В монографии впервые в отечественной литературе рассматриваются вопросы проектирования, строительства и эксплуатации телекоммуникационных объектов, подверженных воздействию сильных электромагнитных полей. Были подробно представлены источники таких полей, их частотные, временные и мощностные параметры, а также механизм их воздействия на объекты. Приведены сведения о методах построения экранирующих систем, реализации концепции электромагнитной защиты и основах теории экранирования, позволяющих оценить эффективность экранирования. Особое внимание уделено инженерным методам и способам возведения электромагнитных экранов за один цикл строительства объекта. Авторы представляют соответствующие методы, инструменты и модели для проведения процедуры тестирования как всей системы, так и ее компонентов. Описывается мониторинг системы, который осуществляется на протяжении всего жизненного цикла объекта. Также даются практические рекомендации по проектированию телекоммуникационных объектов в виде специальных технических зданий, включая требования информационной безопасности. Книга будет полезна специалистам, занимающимся вопросами электромагнитной совместимости и информационной безопасности, а также тем, кто проектирует ответственные телекоммуникационные объекты. Издание может быть рекомендовано в качестве учебника для студентов и аспирантов всех уровней образования в соответствующих областях.

/>Кечиев Л.Н., Балюк Н.В. Зарубежные военные стандарты в области ЭМС / под редакцией Кечиева Л.Н. – Москва: Грифон, 2014 – 490 с. .

Данная публикация является первым в отечественной технической литературе подробным обзором зарубежных стандартов электромагнитной совместимости (ЭМС) для военных и гражданских систем. Акцент делается на анализе стандартов для систем вооружения и военных систем, как наиболее разработанных и строгих для критических применений. Обсуждаются общие методологические вопросы развития стандартизации и их влияние на улучшение характеристик ЭМС систем и оборудования.

Читайте далее:
Сохранить статью?