Перейти к содержанию

IEC 61000-4-5. Испытание на устойчивость к выбросам напряжения

IEC 61000-4-5 — стандарт на испытание оборудования однополярными выбросами напряжения от коммутаций в сети и от молнии. Импульсы здесь в тысячи раз длиннее, чем у электростатического разряда, а ток доходит до килоампер. Ниже — уровни из таблицы 1, комбинированный генератор, сопротивления связи и редакции стандарта.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

IEC 61000-4-5 задаёт требования помехоустойчивости, методы испытаний и рекомендуемые испытательные уровни для оборудования, на которое действуют однополярные выбросы напряжения (surge) — перенапряжения от переходных процессов при коммутации и от разрядов молнии. Уровни связаны с условиями окружающей среды и монтажа. Стандарт определяет, как поведёт себя оборудование под действием выброса, но не испытывает прочность изоляции и не рассматривает прямые удары молнии. Короткое определение и подбор защиты — в словарной статье «Устойчивость к выбросам (surge)».

Коротко

IEC
издание 3.0 (2014) + AMD1 (2017)
Россия
ГОСТ IEC 61000-4-5-2017 (IDT)
Генератор
1,2/50 мкс напряжение, 8/20 мкс ток
Сопротивление
2 Ом, с сетью связи 12 или 42 Ом
Линии связи
10/700 мкс, приложение A
Уровни
0,5–4 кВ «провод — земля»

Испытательные уровни (табл. 1)

Таблица 1 задаёт напряжение холостого хода генератора для четырёх уровней и открытого уровня X отдельно для двух схем подачи: «провод — провод» и «провод — земля». Ключевые значения: по схеме «провод — земля» уровни идут от 0,5 кВ (уровень 1) до 4 кВ (уровень 4), а по схеме «провод — провод» напряжение каждого уровня вдвое меньше, и для уровня 1 оно не задано. Полные значения — в тексте стандарта (ГОСТ IEC 61000-4-5-2017, табл. 1).

Уровень X может быть любым и задаётся стандартом на продукцию. Испытывают на всех уровнях от минимального до заданного включительно. Для симметричных линий выброс можно подавать сразу на несколько проводов относительно земли. Уровни выбирают по классу установки (приложение C), рекомендации по интерфейсам — в приложении B. В упрощённых таблицах вроде SLVA711 приводят только значения для схемы «провод — земля» — это стоит помнить, сравнивая цифры.

Комбинированный генератор (п. 6.2)

Генератор 1,2/50 мкс выдаёт в режиме холостого хода импульс напряжения с фронтом 1,2 мкс и длительностью 50 мкс, а при коротком замыкании выхода — импульс тока с фронтом 8 мкс и длительностью 20 мкс. Отношение пика напряжения к пику тока задаёт эффективное выходное сопротивление 2 Ом: по таблице 3 ток короткого замыкания в килоамперах численно равен половине напряжения холостого хода в киловольтах — например, 0,5 кА при 1 кВ и 2 кА при 4 кВ.

Другие требования: обе полярности, синхронизация с фазой сети в пределах 0–360° и способность выдавать импульсы не реже одного раза в минуту. Для портов наружных симметричных линий связи вместо него используют генератор 10/700 мкс с током 5/320 мкс (приложение A).

Сопротивление связи и реальный ток

Ток через защиту зависит от того, куда подан выброс. SLVA711 различает три случая: 2 Ом — выброс между проводами питающей сети (только генератор), 12 Ом — между сетью и землёй (2 Ом генератора плюс 10 Ом сети связи), 42 Ом — между землёй и остальными линиями, в том числе линиями данных (2 + 40 Ом). Пиковый ток приблизительно равен напряжению, делённому на это сопротивление; в таблице 4 SLVA711 для 1 кВ это 500 А при 2 Ом, 84 А при 12 Ом и 24 А при 42 Ом, а при 4 кВ и 42 Ом — 96 А.

Устройство связи по ГОСТ IEC 61000-4-5-2017 (п. 6.3, табл. 4) подаёт выброс на линии питания через конденсатор 18 мкФ, если импульс прикладывают между проводами, и через цепь 9 мкФ + 10 Ом, если между проводом и землёй. Сеть развязки при этом не пускает импульс в источник питания.

Что это значит для схемотехника

Защиту выбирают по двум числам: напряжение ограничения VCL должно быть ниже допустимого для защищаемой цепи, а импульсный ток IPP прибора при форме 8/20 мкс — выше тока из таблицы для нужного уровня и сопротивления. Для форм 8/20 и 10/1000 мкс IPP у одного прибора разный, поэтому сравнивают по той форме, которую задаёт стандарт. Подробнее — словарные статьи «TVS-диод», «Импульсная мощность» и «Варистор», а также раздел «Защита цепей питания».

Связанные стандарты и статус

  • Серия IEC 61000-4: IEC 61000-4-2 — электростатический разряд, IEC 61000-4-4 — пачки наносекундных импульсов.
  • Изоляция, которую не проверяет этот стандарт, — в дайджесте IEC 60664-1.
  • IEC 61000-4-5:2014 (издание 3.0) заменило издание 2005 года; изменение 1 вышло в 2017 году, год пересмотра в карточке МЭК — 2027.
  • В России: ГОСТ IEC 61000-4-5-2017, идентичный изданию 2014 года, введён с 1 декабря 2018 года. Кроме него, в каталоге есть ГОСТ Р 51317.4.5-99, построенный на издании IEC 1995 года и введённый с 1 января 2001 года взамен ГОСТ Р 50007-92; какой из них применять, указывает стандарт на продукцию, а статус проверяйте по каталогу Росстандарта.

Частые вопросы

Какой ток в испытании IEC 61000-4-5 при 1 кВ?

Зависит от сопротивления цепи. На выходе генератора с эффективным сопротивлением 2 Ом ток короткого замыкания при 1 кВ — 0,5 кА (табл. 3 ГОСТ IEC 61000-4-5-2017). Через сеть связи 12 Ом (провод — земля) по SLVA711 получается 84 А, через 42 Ом (линии данных) — 24 А.

Чем испытание 1,2/50 мкс отличается от 10/700 мкс?

Это два комбинированных генератора. Генератор 10/700 мкс (ток короткого замыкания 5/320 мкс) применяют для портов, подключаемых к наружным симметричным линиям связи, — ему посвящено приложение A. Генератор 1,2/50 мкс (ток 8/20 мкс) — во всех остальных случаях.

Проверяет ли IEC 61000-4-5 изоляцию?

Нет. Стандарт прямо говорит, что не предназначен для испытания способности изоляции выдерживать высокое напряжение и не рассматривает прямые удары молнии. Изоляцию выбирают и испытывают по IEC 60664-1 и стандартам на изделие.

Источники

  1. IEC 61000-4-5:2014. Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-5: Testing and measurement techniques — Surge immunity test, edition 3.0 — карточка и аннотация: издание 3.0 от 15 мая 2014 г. заменило издание 2005 г.; однополярные выбросы от коммутаций и молнии; не предназначен для испытания прочности изоляции, прямые удары молнии не рассматриваются; новые приложения E (моделирование форм), F (неопределённость), G (калибровка), H (линии на ток выше 200 А), приложение A целиком посвящено генератору 10/700 мкс для наружных линий связи; пересмотр — 2027
  2. IEC 61000-4-5:2014/AMD1:2017 — изменение 1 от 4 августа 2017 г.; консолидированная версия — IEC 61000-4-5:2014+AMD1:2017 CSV
  3. ГОСТ IEC 61000-4-5-2017. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения — введён в РФ с 1 декабря 2018 г. приказом Росстандарта от 14 декабря 2017 г. № 1979-ст, идентичен IEC 61000-4-5:2014; 3.1.4 — комбинированный генератор 1,2/50 (10/700) мкс и 8/20 (5/320) мкс; разд. 5, табл. 1 — уровни для «провод — провод» и «провод — земля»; 6.2 — генератор 1,2/50 мкс, эффективное сопротивление 2 Ом, следование не реже 1 раза в минуту, фазовый сдвиг 0–360°; табл. 3 — соотношение напряжения холостого хода и тока короткого замыкания (2 Ом); п. 6.3, табл. 4 — связь 18 мкФ («провод — провод») и 9 мкФ + 10 Ом («провод — земля»)
  4. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии — дата введения 01.01.2001, взамен ГОСТ Р 50007-92, содержит текст МЭК 61000-4-5 (1995)
  5. Texas Instruments. IEC 61000-4-x Tests for TI's Protection Devices, SLVA711 (June 2015) — разд. 3: классы установок 1–4 и X; сопротивления 2, 12 и 42 Ом; табл. 4 — пиковые токи; конденсатор связи 18 мкФ между проводами питания, 9 мкФ + 10 Ом между проводом и землёй; выбор защиты по VCL и IPP

Нашли ошибку?

Смотрите также