Научно-методический центр
«Электромагнитная совместимость»

Rus

Eng

О проблеме адекватности действующих международных и межгосударственных стандартов ЭМС задачам обеспечения

электромагнитной совместимости совокупностей технических средств

Файзрахманов Н.И., Председатель ТК 030 «Электромагнитная совместимость
технических средств»,
Кармашев В.С., заместитель Председателя ТК 030

Обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств* (аппаратов, компонентов, установок) в жилых, общественных/коммерческих и промышленных расположениях [1], охватывающих жилые квартиры, дома, торговые центры, центры бизнеса, больницы, промышленные предприятия представляет собой задачу обеспечения ЭМС совокупностей технических средств.

Выполнение этой задачи не ограничивается достижением совместимости конкретного изделия (эмиттера электромагнитной помехи) и восприимчивого к помехе рецептора.

При обеспечении ЭМС совокупности технических средств, одновременно работающих в определенном расположении, все элементы данной совокупности (включая аппараты, компоненты, установки) должны функционировать в соответствии с назначением в электромагнитной обстановке, характерной для данного расположения, не создавая недопустимых электромагнитных помех другим элементам совокупности.

Действующие в настоящее время международные стандарты ЭМС, а также разработанные на их основе межгосударственные стандарты, в том числе, применяемые при реализации требований Технического регламента Таможенного Союза 020/2011 [2], распространяются на отдельные аппараты и устанавливают требования к электромагнитной эмиссии, устойчивости к электромагнитным помехам и соответствующие методы испытаний и измерений применительно к отдельному аппарату, но не к совокупностям технических средств в конкретных расположениях.

Так стандарты CISPR**, устанавливающие нормы радиопомех для защиты радиоприема и соответствующие методы измерений, традиционно основываются на положении о том, что должна существовать единственная норма радиопомех для аппарата каждого типа, создающего помехи [3]. Поэтому в качестве международных стандартов, нормирующих эмиссию электромагнитных помех, применяется группа стандартов CISPR, устанавливающих нормы радиопомех для аппаратов различных типов – отдельных источников помех радиоприему (для ISM оборудования [4] – CISPR 11, для бытовых приборов и электрических инструментов – CISPR 14-1, для оборудования мультимедиа – CISPR 32 и т. д.).

Международные стандарты ЭМС, устанавливающие требования устойчивости к электромагнитным помехам и соответствующие методы испытаний, распространяются также на отдельные аппараты. Стандартизованными испытаниями на устойчивость к электромагнитным помехам предусмотрено, что указанные испытания проводятся исключительно в отношении одиночного аппарата на основе последовательных воздействий на его порты электромагнитных помех с регламентируемыми значениями параметров. В качестве международных стандартов такого рода применяются: IEC 61000-4-2 (устойчивость к электростатическим разрядам), IEC 61000-4-3 (устойчивость к излучаемому электромагнитному полю), IEC 61000-4-5 (устойчивость к выбросам напряжения) и т. д.

В чем неадекватность действующих международных и межгосударственных стандартов ЭМС задачам обеспечения электромагнитной совместимости совокупностей технических средств?

Эти стандарты не учитывают, что в совокупностях аппаратов, в том числе, в квартирах, домах, центрах бизнеса, на промышленных предприятиях, и в целом на территории города происходит, в общем случае, суммирование излучаемых и кондуктивных помех, создаваемых на портах отдельных аппаратов, входящих в состав совокупности. В результате уровни нежелательных электромагнитных помех, приводящих к нарушению радиоприема, создаваемых совокупностями аппаратов (т. е., установками), в том числе, напряженность электромагнитного поля на портах границ установок и напряжение помех на портах электропитания и портах связи/сигналов установок, являются, как правило, более высокими, чем на портах входящих в их состав аппаратов. В равной степени, вероятность нарушения функционирования аппарата при воздействии на совокупность аппаратов помех, определяемых электромагнитной обстановкой в расположении, будет в общем случае, повышена с учетом того, что электромагнитные помехи различных видов одновременно воздействуют на все порты всех аппаратов, относящихся к совокупности.

Поэтому нормы электромагнитных помех и требования устойчивости к помехам, устанавливаемые международными и межгосударственными стандартами ЭМС, распространяющимися на аппараты, в общем случае, неадекватны при решении задач достижения ЭМС совокупностей технических средств.

В этой связи возникает естественный вопрос: может ли быть достигнута ЭМС совокупностей технических средств в результате применения положений технического регламента Таможенного союза ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств», т. е. при соответствии аппаратов, поступающих в обращение, требованиям стандартов ЭМС, установленных для применения с техническим регламентом и подтверждении этого соответствия [5]?

На этот вопрос следует ответить отрицательно.

Положения ТР ТС 020/2011 позволяют обеспечить соответствие отдельных аппаратов, поступающих в обращение, требованиям стандартов в области ЭМС, основанных на применении международных стандартов, входящих в установленный Перечень. При этом достоверным является лишь то, что в случае применения в расположении одного единственного аппарата и отсутствии других технических средств, входящих в совокупность технических средств, этот аппарат не будет создавать помехи средствам связи на дистанции, превышающей установленную, и будет работать в окружающей электромагнитной обстановке с требуемым критерием качества функционирования.

Тот факт, что международные и межгосударственные стандарты ЭМС устанавливают нормы электромагнитной эмиссии и требования к помехоустойчивости применительно к отдельным аппаратам, и не устанавливают требований ЭМС к совокупностям технических средств означает, что эти стандарты в современных условиях внешней электромагнитной среды не полностью адекватны изменившейся электромагнитной обстановке в жилых, общественных/коммерческих и промышленных расположениях и требованиям практики.

В этой связи представляет интерес современная оценка электромагнитной обстановки в жилых, общественных/коммерческих и промышленных расположениях, принятая в международном документе по стандартизации IEC/TR 61000-2-5:2017 [1].

Применительно к жилым расположениям в IEC/TR 61000-2-5:2017 принят подход к рассмотрению индивидуального жилого дома, как отдельного изделия, относящегося к электрическому или электронному оборудованию. Учтено, что отдельные образцы оборудования в жилом доме могут быть размещены очень близко или в контакте друг с другом и в некоторых местах с высокой плотностью. Эти места включают:

- стол домашнего офиса с ПК, расположенным на/под столом, визуальным дисплеем, динамиками, принтером, беспроволочной клавиатурой и беспроводной мышью, расположенными на рабочем столе; портативной телефонной трубкой и/или сотовым телефоном на рабочем столе, рядом или в физическом контакте с одним из перечисленных образцов оборудования;

- «спальня подростка», которая может содержать вышеописанный стол домашнего офиса с дополнительными телевизором, игровой приставкой и музыкальным центром.

Расположения с высокой плотностью как правило подключаются к внутренней сети электропитания низкого напряжения через одиночную штепсельную розетку, прикрепленную к распределительной доске/сетевому коробу.

Вводится понятие портов жилого помещения. Порт корпуса жилого помещения представляет собой границу жилого помещения. Если жилое помещение состоит из одиночного отдельного здания (отдельно стоящий дом), то порт корпуса представляет собой наружные стены здания. Если жилое помещение представляет собой отдельную секцию более крупного здания (квартира в многоквартирном доме), порт корпуса представляет собой внешнюю границу жилого помещения (стены, потолок и пол).

Коммерческое/общественное расположение определяется как окружающая среда в районах центра города, офисов, систем общественного транспорта (автомобильные дороги/поезд/метро) и современных бизнес-центров, содержащих оргтехнику (ПК, факсы, копировальные аппараты, телефоны и т. д.). Вводится понятие портов, существующих на границах коммерческих/общественных расположений, через которые могут распространяться электромагнитные явления. В случае порта корпуса такое распространение включает излучаемые электромагнитные поля, тогда как в случае порта переменного тока распространение включает кондуктивные помехи.

Промышленное расположение, характеризуется отдельной силовой сетью, подключаемой к трансформатору высокого или среднего напряжения, предназначенному для питания установки. На границах, которые имеют отношение к оборудованию в промышленных расположениях, существуют порты, через которые распространяются электромагнитные явления. Промышленные расположения обычно описываются наличием установки с одной или несколькими из следующих характеристик: образцы оборудования, установленные и соединенные вместе и работающие одновременно; генерация, передача и/или потребление значительного количества электроэнергии; частое переключение значительных индуктивных или емкостных нагрузок; высокие токи и связанные с ними магнитные поля; наличие ISM оборудования большой мощности (например, сварочных машин).

Учитывая вышесказанное, достижение ЭМС технических средств в жилых, общественных/коммерческих и промышленных расположениях требует в современных условиях устанавливать допустимые уровни (нормы) электромагнитных помех, требования устойчивости к электромагнитным помехам и соответствующие методы испытаний и измерений, а также проводить оценку соответствия требованиям ЭМС применительно к двум вариантам использования технических средств – к отдельным аппаратам и к их совокупностям (установкам).

Соблюдение требований ЭМС к отдельным аппаратам необходимо при поступлении их в обращение для применения конечными пользователями (потребителями) и обеспечивается соответствием стандартам ЭМС,применяемым к аппаратам.

Соблюдение требований ЭМС к установкам является важным условием достижения ЭМС совокупностей технических средств в современных жилых, общественных/коммерческих и промышленных расположениях.

При этом к установкам следует относить технические средства физически больших размеров, представляющие собой совокупности аппаратов различных типов, которые могут быть размещены в разных местах занимаемого ими местоположения, том числе, электрические и телекоммуникационные сети. Техническими средствами физически больших размеров в жилых и общественных/коммерческих расположениях целесообразно считать квартиры, жилые дома, центры бизнеса, офисы, торговые предприятия, образовательные учреждения, госпитали и т. д., в которых сосредоточены и функционируют одновременно значительное число средств информационно-коммуникационных технологий, сети «Интернет» и радиосвязи.

Следует при этом учитывать, что испытания на портах установок не относятся к испытаниям типа и должны проводиться исключительно в местах эксплуатации установок.

Литература

1 IEC/TR 61000-2-5:2017 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 2-5. Электромагнитная обстановка. Описание и классификация электромагнитных обстановок» [«Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-5: Environment – Description and classification of electromagnetic environments»].

2 Технический регламент Таможенного союза ТР ТС020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств».

3. CISPR 16-4-4:2007 «Технические условия на приборы и методы измерения радиопомех и помехоустойчивости. Часть 4-4. Неопределенности, статистика и моделирование норм. Статистика жалоб и модель для расчета норм для защиты служб радиосвязи» («Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods –Part 4-4: Uncertainties, statistics and limit modelling – Statistics of complaints and a model for the calculation of limits for the protection of radio services»).

4 Промышленные, научные, медицинские высокочастотные устройства –оборудование или установки, предназначенные для генерирования и локального использования радиочастотной энергии для промышленных, научных, медицинских, бытовых и подобных целей, за исключением применения в области электросвязи.

5 Перечень стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований технического регламента Таможенного союза «Электромагнитная совместимость технических средств» (ТР ТС 020/2011)


* Любое электротехническое, электронное и радиоэлектронное изделие, а также любое изделие, содержащее электрические и (или) электронные составные части, которое может быть отнесено к категориям: компонент, аппарат и установка.

** Comite International Special des Perturbations Radioelectriques (CISPR), часть Международной электротехнической комиссии (IEC).