⚡ Odporność na udary (surge) — generator przebiegu złożonego 1,2/50 µs i 8/20 µs, do 4 kV

Elektronika i EMC PN-EN 61000-4-5

Przegląd

Norma dotyczy badania odporności sprzętu elektrycznego i elektronicznego na wysokoenergetyczne udary, odwzorowujące skutki wyładowań atmosferycznych i łączeń w sieci zasilającej. Zalecane poziomy probiercze napięcia obwodu otwartego z tolerancją ±10 % wynoszą 0,5 kV, 1,0 kV, 2,0 kV i 4,0 kV; poziom „x" nie jest określony i może być podany w wymaganiach technicznych wyrobu. Poziomy dobiera się zależnie od warunków instalacyjnych, a klasy instalacji podaje załącznik B normy. Wymagania odporności należy spełnić przy wszystkich napięciach niższych poziomów probierczych.

Norma przewiduje dwa generatory. Generator przebiegu złożonego, nazywany hybrydowym, dostarcza udar napięciowy typu 1,2/50 µs w warunkach obwodu otwartego i udar prądowy typu 8/20 µs w stanie zwarcia, przy zmianie napięcia co najmniej w zakresie od 0,5 kV do 4,0 kV; prąd zwarciowy wynosi minimum 0,25 kA przy zadanym napięciu obwodu otwartego 0,5 kV i minimum 2,0 kA przy 4,0 kV. Drugi generator, przeznaczony do linii telekomunikacyjnych, dostarcza udar typu 10/700 µs w tym samym zakresie napięć, przy prądzie minimum 100 A dla napięcia obwodu otwartego 4,0 kV.

Zalecana strategia badania polega na sprawdzeniu najpierw działania sprzętu przy niskim poziomie probierczym, na przykład 0,5 kV lub 1 kV, a następnie na badaniu przy wyższym poziomie, na przykład 2 kV lub 4 kV. Polskie laboratoria akredytowane wykonują to badanie na przyłączach zasilających jedno- i trójfazowych, zasilających prądu stałego oraz na liniach wejściowych i wyjściowych.

Zasada metody

Generator przebiegu złożonego wytwarza udar, którego kształt zależy od impedancji obciążenia: w warunkach obwodu otwartego jest to przebieg napięciowy 1,2/50 µs, a w stanie zwarcia przebieg prądowy 8/20 µs; generator ma określoną efektywną impedancję wyjściową. Udary doprowadza się między przewody linii albo między przewód linii a ziemię; przy badaniu między linią a ziemią napięcie probiercze doprowadza się kolejno między każdy przewód linii a ziemię, jeżeli nie określono innych wymagań. W braku innych wymagań udary wytwarza się synchronicznie z fazą napięcia przemiennego: przy przejściu przez zero oraz przy wartości szczytowej przebiegu, dodatniej i ujemnej. Stosuje się co najmniej pięć udarów dodatnich i pięć ujemnych w wybranych punktach, przy częstości powtarzania nie większej niż jeden udar na minutę, ponieważ elementy ochronne sprzętu badanego mają małą średnią moc rozproszenia.

Zastosowania

• Badania odporności zasilaczy, sterowników i urządzeń przemysłowych na przepięcia sieciowe
• Ocena skuteczności wbudowanych ochronników przepięciowych
• Badania linii telekomunikacyjnych generatorem 10/700 µs
• Badania zgodności wyrobów z dyrektywą kompatybilności elektromagnetycznej
• Badania odbiorcze aparatury zasilanej z sieci niskiego napięcia w laboratoriach akredytowanych

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN 61000-4-5:2014-10

Tytuł (PL)

Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) — Część 4-5: Metody badań i pomiarów — Badanie odporności na udary

Title (EN)

Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-5: Testing and measurement techniques — Surge immunity test

Procedura krok po kroku

1. Dobór poziomu probierczego

   Wybrać poziom zależnie od warunków instalacyjnych, korzystając z klas instalacji z załącznika B normy; wymagania odporności muszą być spełnione także przy wszystkich napięciach niższych poziomów.

2. Plan badania

   W planie określić stanowisko pomiarowe, generator i pozostały sprzęt, poziomy probiercze napięcia i prądu, impedancję wewnętrzną generatora, polaryzację udaru, sposób wyzwalania, liczbę prób, częstość powtarzania, badane wejścia i wyjścia, reprezentatywne warunki pracy sprzętu, ciąg udarów, kąt fazowy oraz rzeczywiste warunki instalacyjne, na przykład uziemiony przewód neutralny w sieci prądu przemiennego albo uziemiony biegun dodatni lub ujemny w sieci prądu stałego.

3. Kalibracja generatorów

   Sprawdzić charakterystyki i parametry techniczne generatorów oraz wykonać ich kalibrację zgodnie z odpowiednimi punktami normy: przebieg napięciowy w obwodzie otwartym i przebieg prądowy w stanie zwarcia.

4. Zestawienie stanowiska

   Połączyć generator ze sprzętem badanym przez układ sprzęgająco-odsprzęgający, zgodnie z badanym przyłączem i sposobem doprowadzenia udaru.

5. Badanie wstępne przy niskim poziomie

   Sprawdzić działanie sprzętu badanego przy niskim poziomie probierczym, na przykład 0,5 kV lub 1 kV, aby potwierdzić poprawność stanowiska i zachowanie sprzętu przed ekspozycją na pełny poziom.

6. Doprowadzenie udarów

   Zastosować co najmniej pięć udarów dodatnich i pięć ujemnych w każdym wybranym punkcie, z częstością nie większą niż jeden na minutę. Przy zasilaniu prądem przemiennym wyzwalać udary przy przejściu przez zero oraz przy wartości szczytowej dodatniej i ujemnej.

   ⏱ Czas: odstęp min. 1 min

7. Badanie linia–ziemia

   Przy badaniu między linią a ziemią doprowadzać napięcie probiercze kolejno między każdy przewód linii a ziemię, jeżeli nie określono innych wymagań.

8. Ocena i sprawozdanie

   Ocenić działanie sprzętu według kryteriów jakości działania z wymagań wyrobu. W sprawozdaniu podać generator, poziomy, polaryzacje, kąty fazowe, liczbę i częstość udarów, badane przyłącza oraz wynik.

Wymagany sprzęt i aparatura

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Udary o napięciu do 4 kV i prądzie zwarciowym do 2 kA — stanowisko zamknięte, blokady, brak dostępu do zacisków w trakcie ekspozycji
• Energia udaru wystarcza do uszkodzenia sprzętu i porażenia — obsługa wyłącznie przez przeszkolony personel
• Sprzęt badany pozostaje pod napięciem sieciowym w trakcie badania — ochrona przeciwporażeniowa i wyłącznik awaryjny
• Elementy ochronne w sprzęcie badanym mogą się przegrzać przy zbyt częstych udarach — zachowanie odstępu co najmniej jednej minuty
• Rozładowanie układów pojemnościowych generatora przed jakąkolwiek ingerencją w połączenia

Najczęstsze pytania