Испытание технических средств (ТС) на устойчивость к контактным и воздушным электростатическим разрядам

Испытание технических средств (ТС) на устойчивость к контактным и воздушным электростатическим разрядам.

Устойчивость к электромагнитной помехе, помехоустойчивость - Способность устройства, оборудования или системы функционировать без ухудшения качества в присутствии электромагнитной помехи.

БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ

При разработке ТС любого профиля — коммерческого, широкого медицинского, специального назначения, в том числе и военного, — одним из важнейших этапов является принятие мер по ее устойчивости к внешним воздействиям, что должно быть подтверждено соответствующими испытаниями и сертификатами. К числу таких обязательных испытаний относится и проверка устойчивости к электростатическому разряду (ЭСР).

Имитатор электростатических разрядов ЭЛЕМКОМ ЭСР-8000К

Конструкция

Имитатор состоит из блока питания и разрядного блока. Блоки соединены кабелем с низким напряжением, что обеспечивает безопасность прибора.

Особенности конструкции

• Высокое напряжение генерируется внутри пластмассового разрядного блока, который для удобства оснащен ручкой.
• Переход от воздушного к контактному разряду осуществляется переключением тумблера и заменой разрядного электрода.
• Дополнительный блок воздушного разряда ЭСР-15000 позволяет проводить испытания на устойчивость к воздушному разряду напряжением 15000В.

Характеристики

1. Питание: от сети переменного тока с частотой 50±0,5 Гц и напряжением 220±11 В.
2. Габариты: блока питания — 150×180×90 мм, разрядного блока — 260×140×60 мм, длина провода заземления — 2 м.
3. Масса: не более 5 кг.
4. Ёмкость накопительного конденсатора: 150 пФ.
5. Сопротивление выходного резистора: 330 Ом.
6. Размеры разрядных наконечников: для воздушного разряда – длина (50±1) мм, диаметр цилиндрической части (12-0,05) мм, диаметр окончания (8-0,05) мм; для контактного разряда – угол конуса окончания 25-40 град.
7. В режиме контактного разряда на выходе имитатора создаются импульсы тока амплитудой от 2 до 8 кВ.
8. В режиме воздушного разряда на выходе — импульсы напряжения амплитудой от 2 до 15 кВ.
9. Напряжение контактного разряда фиксировано (2, 4, 6, 8 кВ ±5%) и не требует подстройки и индикации.
10. Длительность фронта тока контактного разряда (время нарастания) — от 0,6 до 1 нс.
11. Время удержания заряда — не менее 5 с.
12. Полярность выходного напряжения — положительная и отрицательная.
13. Частота следования разрядов в режиме “50 Гц” – 50 Гц, в режиме “Однократно” – однократные разряды путем нажатия кнопки “Запуск” с частотой не более 1 Гц.

Аттестация каждые 2 года.

Испытания проводят в соответствии со стандартом ГОСТ 30804.4.2-2013 (IEC 61000-4-2:2008) “Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний”.

Документ включен в Перечень международных и региональных (межгосударственных) стандартов, а в случае их отсутствия - национальных (государственных) стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований:

1.  Технического регламента Таможенного союза "Электромагнитная совместимость технических средств" (ТР ТС 020/2011) и осуществления оценки соответствия объектов технического регулирования, утвержденный Решением Коллегии Евразийской экономической комиссии от 29.06.2021 N 77.
2. Технического регламента Таможенного союза "О безопасности железнодорожного подвижного состава" (ТР ТС 001/2011) и осуществления оценки соответствия объектов технического регулирования, утвержденный Решением Коллегии Евразийской экономической комиссии от 16.07.2024 N 81.

Данный стандарт необходим для подтверждения соответствия требованиям по помехоустойчивости по ТР ТС 020/2011 практически всех видов продукции:

Описание проблемы

Защита ТС от разрядов статического электричества имеет большое значение для изготовителей и потребителей. Широкое использование микроэлектронных компонентов усиливает необходимость исследования различных проблем надежности ТС, поиска путей повышения надежности. Проблема импульсных разрядов статического электричества становится более значимой для неконтролируемых условий окружающей среды и расширяющегося применения оборудования и систем. ТС также могут быть подвержены воздействию электромагнитного поля, если возникают разряды от обслуживающего персонала на близлежащие предметы. Кроме того, разряды могут возникнуть между металлическими предметами, такими, например, как стулья и столы, находящиеся поблизости от оборудования. Электростатические разряды от оператора могут привести к сбоям функционирования ТС или повреждению электронных компонентов. Эти явления зависят от параметров импульса разрядного тока (амплитуда, время нарастания, длительность и т.д.).

Проведение испытаний

При проведении испытаний на соответствие испытуемое ТС должно функционировать непрерывно в режиме (при программном цикле) наибольшей восприимчивости к электростатическим разрядам, который должен быть определен во время предварительных испытаний.

Испытания должны быть проведены при прямом и непрямом воздействиях электростатическими разрядами на испытуемое ТС в соответствии с программой испытаний, которая должна включать в себя:

• условия работы испытуемого ТС;
• условия испытаний ИТС в качестве настольного или напольного оборудования;
• точки, к которым должны быть приложены разряды;
• указание о том, какой разряд (контактный или воздушный) должен быть приложен к каждой точке;
• степень жесткости испытаний;
• число разрядов, приложенных к каждой точке для полного выполнения испытания;
• необходимость проведения испытаний на месте эксплуатации.

1) Прямое воздействие электростатическими разрядами.

Электростатические разряды должны быть поданы только к тем точкам и поверхностям испытуемого ТС, которые доступны обслуживающему персоналу при эксплуатации испытуемого ТС.

Испытание должно проводиться подачей одиночных разрядов. На каждую выбранную точку должно быть подано не менее 10 одиночных разрядов с полярностью, соответствующей наибольшей восприимчивости испытуемого ТС (Минимальное число подаваемых разрядов зависит от вида испытуемого ТС. Для ТС с синхронизированными схемами число разрядов должно быть больше).

Рекомендуется устанавливать временной интервал длительностью 1 с между последовательными одиночными разрядами. Более длительные интервалы используют при определении нарушений функционирования испытуемого ТС (Точки, на которые должны подаваться разряды, могут быть установлены с помощью исследования, проведенного при частоте повторения 20 разрядов в секунду или более).

Испытательный генератор располагают перпендикулярно к поверхности, на которую подают разряд, что улучшает повторяемость результатов испытаний. При контактных разрядах следует сначала прикоснуться наконечником разрядного электрода к испытуемому оборудованию, а затем замкнуть разрядный ключ. Покрытие, указанное изготовителем как изолирующее, должно подвергаться испытанию только воздушными разрядами. Испытания контактными разрядами на таких поверхностях не проводят. При воздушных разрядах испытательный генератор следует, по возможности, быстрым движением приблизить до прикосновения к испытуемому ТС (не вызывая механических повреждений поверхности). После каждого воздействия разрядом наконечник разрядного электрода испытательного генератора необходимо удалять от испытуемого ТС. Затем испытательный генератор настраивают для подготовки к следующему единичному разряду. Эту процедуру повторяют до завершения подачи всех разрядов. При испытаниях воздушным разрядом разрядный ключ, который используется для контактного разряда, должен быть замкнут.

2) Непрямое воздействие электростатическими разрядами.

Электростатические разряды на объекты и оборудование, расположенные около испытуемого ТС, имитируют подачей разрядов испытательного генератора на пластины связи по методу контактного разряда.

Оценка результатов испытаний

Результаты испытаний должны быть классифицированы исходя из прекращения выполнения функций или ухудшения качества функционирования испытуемого ТС в сравнении с установленным уровнем функционирования, определенным изготовителем ТС или заказчиком испытаний или согласованным между изготовителем и пользователем ТС.

Вопросы по теме:

1. Какой стандарт содержит требования и методы испытаний по устойчивости к электростатическим разрядам?

ГОСТ 30804.4.2-2013 (IEC 61000-4-2:2008). Также он необходим для применения ГОСТ CISPR 14-2-2016, ГОСТ CISPR 24-2013, ГОСТ CISPR 35-2019, ГОСТ Р МЭК 61326-1-2014, ГОСТ 30379-2017, ГОСТ 32132.3-2013, ГОСТ IEC 61439-1-2013, ГОСТ IEC 61131-2-2012, ГОСТ 32133.2-2013, ГОСТ 31818.11-2012, ГОСТ 30804.6.1-2013, ГОСТ 30804.6.2-2013, ГОСТ IEC 61000-6-5-2017 и др.

2. Включен ли данный стандарт в Перечень международных и региональных (межгосударственных) стандартов, а в случае их отсутствия - национальных (государственных) стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований Технического регламента Таможенного союза "Электромагнитная совместимость технических средств" (ТР ТС 020/2011)?

Документ включен в Перечень международных и региональных (межгосударственных) стандартов, а в случае их отсутствия - национальных (государственных) стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований Технического регламента Таможенного союза "Электромагнитная совместимость технических средств" (ТР ТС 020/2011) и осуществления оценки соответствия объектов технического регулирования, утвержденный Решением Коллегии Евразийской экономической комиссии от 29.06.2021 N 77.

3. Какие виды ЭСР существуют?

Контактный и Воздушный ЭСР.

4. С помощью какого вида испытательного оборудования подают ЭСР?

Имитатор электростатических разрядов, например, ЭЛЕМКОМ ЭСР-8000К.

5. При каких видах воздействия должны быть проведены испытания электростатическими разрядами на испытуемое ТС?

Прямое и Непрямое воздействие электростатическими разрядами.