• Текст документа
  • Статус
Оглавление
Поиск в тексте
Документ в силу не вступил


ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Часть 1-5

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения

Electromagnetic compatibility (EMC). Part 1-5. General. High power electromagnetic (HPEM) effects on civil systems

МКС 33.100.20

Дата введения 2018-12-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Закрытым акционерным обществом "Научно-испытательный центр "САМТЭС" и Техническим комитетом по стандартизации ТК 030 "Электромагнитная совместимость технических средств" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии документа, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 декабря 2017 г. N 104-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по
МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Армения

АМ

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Россия

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

Узбекистан

UZ

Узстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. N 1983-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC TR 61000-1-5-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 декабря 2018 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному документу IEC/TR 61000-1-5:2004* "Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) воздействия на гражданские системы" ["Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 1-5: General - High power electromagnetic (HPEM) effects on civil systems", IDT].
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru. - Примечание изготовителя базы данных.


Международный документ IEC/TR 61000-1-5:2004, представляющий собой технический отчет, подготовлен подкомитетом 77С Технического комитета ТС 77 IEC "Электромагнитная совместимость". Он имеет статус основополагающей публикации в области ЭМС в соответствии с Руководством IEC 107.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Стандарты серии IEC 61000 публикуются отдельными частями в соответствии со следующей структурой:

- часть 1. Общие положения:

общее рассмотрение (введение, фундаментальные принципы), определения, терминология;

- часть 2. Электромагнитная обстановка:

описание электромагнитной обстановки, классификация электромагнитной обстановки, уровни электромагнитной совместимости;

- часть 3. Нормы:

нормы электромагнитной эмиссии, нормы помехоустойчивости (в тех случаях, когда они не являются предметом рассмотрения техническими комитетами, разрабатывающими стандарты на продукцию);

- часть 4. Методы испытаний и измерений:

методы измерений, методы испытаний;

- часть 5. Руководства по установке и помехоподавлению:

руководства по установке, методы и устройства помехоподавления;

- часть 6. Общие стандарты;

- часть 9. Разное.

Каждая часть далее подразделяется на несколько частей, которые могут быть опубликованы в качестве международных стандартов, или технических требований, или технических отчетов; некоторые из них уже опубликованы как разделы. Другие будут опубликованы с указанием номера части, за которым следует дефис, а затем номер раздела (например, IEC 61000-6-1).

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает основные положения, относящиеся к обоснованию разработки стандартов IEC в области воздействия электромагнитных полей, токов и напряжений на системы гражданского назначения при большой прикладываемой мощности.

Учитывая развитие новых технологий антенн для импульсных излучений и расширяющееся применение цифровой электроники, необходимо принимать во внимание возможность нарушения функционирования или повреждения оборудования, применяемого в обстановках, связанных с электромагнитными воздействиями большой мощности.

Настоящий стандарт устанавливает общее введение в данную область деятельности, обоснованные термины и определения, а также содержит сведения об электромагнитных воздействиях большой мощности, их влиянии на системы гражданского назначения и методах защиты систем от электромагнитных воздействий большой мощности.

Детализированные сведения приведены в отдельных документах серии стандартов IEC 61000.

2 Нормативные ссылки

Следующие стандарты* являются нормативными ссылками в настоящем стандарте и необходимы для его применения. Для датированных ссылок применяют только указанное издание. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).
________________
* Таблицу соответствия международных стандартов межгосударственным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.


IEC 60050-161, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Chapter 161: Electromagnetic compatibility (Международный электротехнический словарь. Глава 161. Электромагнитная совместимость)

IEC 61000-2-13, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 2-13: Environment - High-power electromagnetic (HPEM) environments - Radiated and conducted [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 2-13. Электромагнитная обстановка. Обстановки электромагнитных воздействий большой мощности. Излучаемые и кондуктивные]

IEC 61000-4-4, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-4: Testing and measurement techniques - Electrical fast transient/burst immunity test [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-4. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к электрическим быстрым переходным процессам/пачкам]

IEC 61000-4-5, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immunity test [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения]

IEC 61000-5-3, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5-3: Installation and mitigation guidelines - HEMP protection concepts [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 5-3. Руководства по установке и помехоподавлению. Концепции защиты от электромагнитных воздействий большой мощности]

IEC 61000-5-6, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5-6: Installation and mitigation guidelines - Mitigation of external EM influences [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 5-6. Руководства по установке и помехоподавлению. Уменьшение внешних электромагнитных воздействий]

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения по IEC 60050-161, некоторые из них приведены ниже, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 апертура (aperture): Отверстие в электромагнитном барьере (экране), через которое могут проникать электромагнитные поля.

3.2 отношение полосы частот (bandratio, br): Отношение верхней и нижней частот, между которыми сосредоточено 90% энергии сигнала. Если спектр сигнала имеет значительную постоянную составляющую, за нижнее предельное значение частоты принимают 1 Гц.

3.3 отношение полосы частот в декадах (bandratio decades, brd): Отношение полосы частот, выраженное в декадах, определяемое по формуле brd=lg (br).

3.4 широкополосный (broadband): См. 1) применительно к электромагнитной эмиссии, 2) применительно к устройству.

1) широкополосная электромагнитная эмиссия (broadband emission): Электромагнитная эмиссия с шириной полосы частот большей, чем полоса частот конкретного измерительного прибора или приемника.


[IEV 161-06-11]

2) широкополосное устройство (broadband device): Устройство, ширина полосы частот которого такова, что оно способно принимать и обрабатывать все спектральные составляющие конкретной электромагнитной эмиссии.


[IEV 161-06-12]

3.5 кондуктивная восприимчивость (conducted susceptibility): Восприимчивость системы к кондуктивным сигналам в кабелях, подключенных к системе.

3.6 связь (coupling): Взаимодействие электромагнитных полей с системой, в результате которого возникают токи и напряжения на поверхностях и в кабелях системы.

3.7 намеренно созданный путь электромагнитного проникновения (deliberate penetration): Отверстие, намеренно созданное в электромагнитном экране для обеспечения пути передачи полезного сигнала в экранированную область или из экранированной области в окружающее пространство. Пути электромагнитного проникновения могут быть также намеренно созданы для передачи энергии, воды, механических усилий или для прохода персонала в экранированное помещение и из него.

3.8 помеха (disturbance): См. 3.10.

3.9 электромагнитный барьер (экран) [electromagnetic barrier (shield)]: Топологически замкнутая поверхность, созданная для исключения или ограничения проникновения электромагнитных полей или кондуктивных переходных процессов внутрь защищаемой области. Электромагнитный барьер окружает защищенный объем и содержит экранирующую поверхность и защищенные точки входа.

3.10 электромагнитная помеха (electromagnetic disturbance): Любое электромагнитное явление, которое может ухудшить качество функционирования устройства, оборудования или системы.


[IEV 161-01-05, модифицировано]

3.11 влияние электромагнитной помехи (electromagnetic interference, EMI): Ухудшение качества функционирования устройства, канала передачи или системы, вызванное электромагнитной помехой.


Примечание - Влияние электромагнитной помехи представляет собой следствие электромагнитной помехи, электромагнитная помеха является причиной влияния электромагнитной помехи.


[IEV 161-01-06, модифицировано]

3.12 электромагнитный стресс, электромагнитное воздействие (electromagnetic stress): Действие на оборудование электромагнитного поля, напряжения или тока. Если электромагнитное воздействие превышает пороговое значение уязвимости оборудования, могут иметь место повреждения или нарушения функционирования, приводящие к прекращению выполнения оборудованием установленной задачи. Характеристиками электромагнитного воздействия могут быть, например, пиковое значение амплитуды, время нарастания импульса, длительность импульса.

3.13 электромагнитная восприимчивость (electromagnetic susceptibility): Неспособность устройства, оборудования или системы функционировать без ухудшения качества при наличии электромагнитной помехи.


Примечание - Электромагнитная восприимчивость представляет собой недостаточную устойчивость к электромагнитной помехе.


[IEV 161-01-21]

3.14 электромагнитная обстановка, обстановка (environment): Электромагнитное поле, созданное внешним устройством, которое воздействует на систему, возможно, вызывая повреждение, нарушение функционирования или прекращение выполнения функции.

3.15 уровень отказа (failure level): Установленные значения параметров, определяющих амплитудное значение или иные характеристики электромагнитного поля или наведенных напряжения или тока, воздействие которых на электрические компоненты системы приводит к прекращению возможности выполнения устройством требуемой функции.

3.16 электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва; ЭМИ ВЯВ (high altitude electromagnetic pulse, HEMP): Электромагнитный импульс, вызванный ядерным взрывом вне атмосферы.


Примечание - Типичная высота взрыва - 30 км.

3.17 электромагнитные воздействия большой мощности; ЭМБМ (high power electromagnetics, НРЕМ): Общий термин, характеризующий область деятельности или технологию, связанные с созданием интенсивных электромагнитных полей или кондуктивных напряжений и токов, способных повредить электронные системы или нарушить их функционирование. В общем случае уровни электромагнитных воздействий большой мощности превышают уровни электромагнитных помех, действующих на системы при обычных условиях эксплуатации (например, превышают 100 В/м или 100 В).

3.18 микроволны большой мощности (high power microwaves, НРМ): Вид электромагнитных воздействий большой мощности, создаваемых, как правило, при использовании узкополосных сигналов и источника излучения пиковой мощностью более 100 МВт.


Примечание - Данное определение, связанное с мощностью источника излучения, сложилось исторически. В настоящем стандарте в основном рассматриваются электромагнитные поля, воздействующие на электронные системы.

3.19 устойчивость к электромагнитной помехе [immunity (to a disturbance)]: Способность устройства, оборудования или системы функционировать без ухудшения качества при наличии электромагнитной помехи.


[IEV 161-01-20]

3.20 уровень устойчивости к электромагнитной помехе (immunity level): Максимальный уровень электромагнитной помехи, воздействующей на конкретное устройство, оборудование или систему, при котором они сохраняют требуемое качество функционирования.


[IEV 161-03-14]

3.21 ненамеренно созданный путь электромагнитного проникновения [inadvertent (ЕМ) penetration]: Отверстие в электромагнитном экране, не являющееся намеренно созданным, которое может обеспечить путь для проникновения электромагнитной энергии через электромагнитный экран. Ненамеренно созданный путь электромагнитного проникновения, как правило, является нежелательным. Типичным ненамеренно созданным путем электромагнитного проникновения является утечка при некачественной изоляции проводников.

3.22 преднамеренное электромагнитное влияние (intentional electromagnetic interference, IEMI): Разрушение, приведение в беспорядок и повреждение электрических и электронных систем в террористических и криминальных целях путем намеренной генерации электромагнитной энергии и введения шума или сигналов в электрические и электронные системы.

3.23 схема последовательности взаимодействия (interaction sequence diagram): Графическое описание путей, которыми внешнее электромагнитное поле могло бы проникнуть через один или несколько экранов, окружающих оборудование или систему.

3.24 узкополосный (narrowband): Сигнал или форма волны, для которых значение pbw<1% (см. 3.27) или значение отношения полосы частот br<1,01 (см. 3.2).

3.25 электромагнитный импульс ядерного взрыва; ЭМИ ЯВ (nuclear electromagnetic pulse, NEMP): Электромагнитные поля различных видов, вызванные ядерным взрывом.

3.26 электромагнитное проникновение (penetration): Передача электромагнитной энергии через электромагнитный барьер от одного объема к другому. Электромагнитное проникновение может осуществляться проникновением электромагнитного поля через барьер или через отверстия и неоднородности в барьере и прохождением электрического тока в проводящих средах, соединяющих два объема (проводах, кабелях, трубопроводах, радиаторах).

3.27 ширина полосы частот в процентах (percentage bandwidth, pbw): Ширина полосы частот сигнала, выраженная в процентах центральной частоты данного сигнала.


Примечание - Максимальное значение pbw равно 200%, если центральная частота представляет собой среднее значение верхней и нижней частот спектра сигнала. Значение pbw не применяют для сигналов со значительным содержанием постоянной составляющей. Если спектр сигнала имеет значительную постоянную составляющую, применяют отношение полосы частот в декадах brd (см. 3.3).

3.28 точка/порт входа (point/port-of-entry, РоЕ): Определенное место (точка/порт) в электромагнитном барьере, в котором электромагнитная энергия может входить в топологический объем или выходить из него при отсутствии адекватных устройств защиты точки входа.


Примечания

1 Точки/порты входа не рассматривают как геометрические точки.

2 В соответствии с видами электромагнитного проникновения точки/порты входа подразделяют на точки/порты входа - отверстия и кондуктивные точки/порты входа. В соответствии с выполняемыми функциями точки/ порты входа также классифицируют как архитектурные, механические, структурные или электрические.

3.29 восприимчивость к излучаемым помехам (radiated susceptibility): Восприимчивость системы к изучаемым электромагнитным полям.

3.30 арматурный прут (rebar): Стальной стержень, размещаемый в бетоне для усиления структурной однородности.

3.31 экранирование (shielding): Проведение мероприятий по применению проводящих сред с высокой электрической проводимостью, таких как стальные листы, рамки из арматурных прутьев, провода и т.д., для снижения интенсивности электрического или магнитного поля. Под "экранированием" часто понимают также создание помещений, обеспечивающих снижение интенсивности электрического или магнитного поля.

3.32 кратковременный импульс (short pulse): Сигнал, представляющий собой переходный процесс, характеризующийся временем нарастания и длительностью, измеряемыми в пико- или наносекундах.

3.33 устройство защиты от импульсных перенапряжений (surge protection device, SPD): Устройство, предназначенное для подавления кондуктивных перенапряжений и импульсных токов в линиях, такое как устройство подавления импульсных помех по IEC 61024-1.

3.34 система (system):


(1) Совокупность связанных друг с другом подсистем и сборок компонентов и/или отдельных компонентов, функционирующих совместно для выполнения установленной задачи, или

(2) Совокупность оборудования, подсистем, обученного персонала и технических приемов, обеспечивающих выполнение или поддержку установленных функциональных задач. Полная система включает относящиеся к ней сооружения, оборудование, подсистемы, материалы, обслуживание и персонал, необходимые для ее функционирования в той степени, которая считается достаточной для выполнения установленных задач в окружающей обстановке.

3.35 топологический контроль (topological control): Поддержание замкнутого электромагнитного экрана вокруг системы или оборудования для уменьшения влияния внешних электромагнитных полей и обеспечения защиты оборудования.

3.36 сверхширокополосный (ultrawideband): Сигнал или форма волны, характеризующиеся значением ширины полосы частот в процентах pbw от 163,4 до 200% или значением отношения полосы частот более 10. Сверхширокополосные сигналы называют также гиперширокополосными.


4 Общее введение

В последние 25 лет достигнут значительный прогресс в понимании процессов влияния электромагнитных полей ЭМИ ВЯВ на электрические системы и оборудование и способов снижения этого влияния. Начиная с первых документов о характеристиках ЭМИ ВЯВ [1], [2] и учитывая недавние работы технического комитета ТК 77 IEC "Электромагнитная совместимость" по разработке стандартов в области защиты от ЭМИ ВЯВ [3], имеются подробные рекомендации по методам и конструкциям устройств защиты электрических систем [4]. Недавно эти рекомендации по защите от ЭМИ ВЯВ введены в практику конструирования военных сооружений [5], [6]. Также разработаны средства и методы испытаний, учитывающие электромагнитную обстановку ЭМИ ВЯВ.

Вместе с тем недавно созданы или предложены электромагнитные воздействия других видов, включая обстановки сверхширокополосных электромагнитных воздействий и кратковременных электромагнитных импульсов [7] и узкополосных микроволн большой мощности. Эти сигналы занимают участки радиочастотного спектра свыше нескольких гигагерц [8]. Для обозначения таких сигналов, а также кондуктивных токов и напряжений большой мощности применяют общий термин "электромагнитные воздействия большой мощности". В связи с тем что конструкции современных электрических систем включают в себя цифровые устройства, стало очевидным, что современное понимание концепции защиты систем необходимо расширить, предусмотрев обстановки указанных выше электромагнитных воздействий большой мощности.

Для анализа влияния ЭМИ ВЯВ на системы существует хорошо разработанная методология, которая включает в себя следующие шаги:

1) определение электромагнитной топологии системы;

2) определение коллекторов электромагнитной энергии;

3) идентификацию размещения интерфейсов восприимчивого оборудования;

4) расчет электромагнитного воздействия на элементы интерфейсов;

5) определение уровня отказов в интерфейсах;

6) сопоставление значений интенсивности ЭМИ ВЯВ и уровней воздействия/отказов для оценки уязвимости системы.

Подобная методология анализа должна быть также развита и подтверждена испытаниями применительно к электромагнитным воздействиям большой мощности на современные системы. В частности, требуется изучение следующих вопросов:

- модификация способов топологической декомпозиции для учета высокочастотного характера воздействий и распределенных электромагнитных полей;

- расширение моделей электромагнитного взаимодействия (в части связи, проникновения и распространения) применительно к более высоким частотам (меньшим длительностям нарастания импульсов), характерным для электромагнитных воздействий большой мощности;

- совершенствование понимания поведения компонентов и систем при электромагнитных воздействиях большой мощности, в том числе механизмов отказов отдельных компонентов и нарушений функционирования, отключений и отказов систем.

Следует учитывать, что к настоящему времени методы испытаний при воздействии ЭМИ ВЯВ достаточно разработаны. Однако эти методы не применимы непосредственно к испытаниям при электромагнитных воздействиях большой мощности на современные системы. Не решен вопрос о том, какими должны быть "стандартные" и репрезентативные испытательные электромагнитные воздействия большой мощности. Не установлены также процедуры испытаний. В момент внешнего электромагнитного воздействия система может находиться во многих различных состояниях в зависимости от характеристик ее функционирования, и ее отклик на внешнее электромагнитное воздействие может зависеть от "начальных условий" системы. Более того, в ходе проводимых в настоящее время испытаний при воздействии ЭМИ ВЯВ обычно не контролируют особенности или внесенные изменения программного обеспечения, так как наиболее важной для испытаний считают конструкцию оборудования. Для таких систем применяемое программное обеспечение часто изменяют и модифицируют при подготовке к проведению испытаний, так что испытуемые системы могут не отражать свойств реальных систем.

Таким образом, необходимо разработать приемлемый порядок испытаний систем при электромагнитных воздействиях большой мощности, включая правила, допускающие гибкость программного обеспечения.

4.1 Примеры электромагнитных воздействий большой мощности на системы в прошлом

В прошлом имели место несколько подробно документированных случаев нежелательного электромагнитного влияния при электромагнитных воздействиях на системы, иногда с разрушительными последствиями. Ряд событий, вызванных электромагнитными влияниями, изучен в [9], некоторые из них будут кратко изложены ниже.

Прошлый опыт показывает, что нарушения функционирования систем не связаны с применением только современного оборудования. Наиболее разрушительные последствия электромагнитных воздействий большой мощности имели место в 1967 г. и были связаны с авианосцем "Форрестол" ВМС США. В соответствии с [9]:

"В 1967 г. у побережья Вьетнама при посадке реактивного самолета ВМС на авианосец "Форрестол" произошло неконтролируемое сбрасывание авиабомб, которыми был нанесен удар по полностью снаряженному и заправленному истребителю на взлетной палубе. Последовали взрывы, в результате которых были убиты 134 матроса и причинены серьезные повреждения авианосцу и самолету. Данный инцидент был вызван облучением самолета радиолокационной станцией авианосца. Результирующее влияние электромагнитной помехи привело к подаче нежелательного сигнала на систему вооружения. Проведенное расследование показало, что степень экранирования систем самолета была пониженной, что и дало возможность радиолокационной станции оказать влияние на их нормальное функционирование. С учетом этого инцидента системный уровень требований ЭМС был пересмотрен, причем особое внимание было обращено на электровзрывные устройства".

Были отмечены проблемы с системами управления полетом истребителя F-16.

"Истребитель F-16 потерпел аварию вблизи радиопередающей станции "Голос Америки" из-за того, что его система управления полетом была восприимчивой к радиочастотным электромагнитным полям высокой интенсивности, излучаемым передатчиком. Из-за неустойчивости, свойственной F-16, пилот должен был полагаться на бортовой компьютер при управлении самолетом. Учитывая это, многие из самолетов F-16 были модифицированы для исключения влияния электромагнитных помех, обусловленного неадекватными военными техническими требованиями к конкретным радиоэлектронным системам. Данный случай с самолетом F-16 явился одной из причин введения Федеральной авиационной администрацией (ФАА) программы сертификации в отношении радиочастотных излучений высокой интенсивности".

Был также отмечен случай, связанный с воздействием на вертолет UH-60 излучений от расположенных поблизости радиопередатчиков:

"При пролете в 1987 г. вертолета UH-60 армии США возле радиопередающей башни в Западной Германии произошло неконтролируемое движение стабилизатора. Отмечалось также непреднамеренное включение индикаторных ламп и аварийных сигналов в кабине. Дальнейшие исследования и испытания показали, что система стабилизации этого вертолета подвержена воздействию радиочастотных излучений высокой интенсивности. Вертолет UH-60 был оснащен обычной механической системой управления полетом с гидроусилителями. Однако в системе стабилизации была использована передача цифровых сигналов автоматического управления положением вертолета на основе параметров полета и сигналов управления. Именно система передачи этих цифровых сигналов оказалась восприимчивой к радиочастотным излучениям высокой интенсивности. В период конструирования вертолета для нужд армии США еще не было опыта регулярных полетов вблизи мощных источников радиочастотного излучения. Вместе с тем версия данного вертолета, разработанная для Военно-морских сил (SB-60), не имела подобных проблем с влиянием электромагнитных помех большой мощности, так как для SB-60 были установлены более жесткие требования, учитывающие мощные источники электромагнитного излучения, имеющиеся на борту современных морских судов. Армией США были идентифицированы несколько сотен "проблемных" источников излучения и было проведено инструктирование пилотов о необходимости соблюдать соответствующие безопасные удаления от них. Несмотря на это, с 1981 по 1987 г. пять вертолетов UH-60 потерпели аварии, которые приводили к гибели или ранениям всех, кто находился на борту, причем при каждой из аварий вертолеты пролетали слишком близко от радиопередатчиков. Для полного решения данной проблемы потребовалось улучшить экранирование электронных систем, восприимчивых к воздействию электромагнитного поля, и обеспечить дублирование работы некоторых автоматических систем".

Случаи нежелательного электромагнитного влияния не ограничивались только военной сферой, что очевидно с учетом приведенного ниже примера, связанного с автомобилями:

"В начальный период установки на автомобилях антиблокировочных систем тормозов (ABS) отмечались серьезные нарушения при торможении автомобилей, оснащенных такими системами, на определенных участках немецких автобанов. Если водители применяли торможение на изогнутых участках автобанов вблизи от мест расположения мощных радиопередатчиков, то излучения этих радиопередатчиков оказывали влияние на системы АБС. В качестве первоначального решения данной проблемы было предпринято экранирование участков автобанов проволочной сеткой для ослабления электромагнитных полей. Это обеспечило нормальное функционирование тормозных систем".

Влияние электромагнитных помех было отмечено также применительно к медицинским изделиям, о чем свидетельствует приведенный ниже случай.

"Состояние восприимчивости медицинских изделий к кондуктивной или излучаемой электромагнитной эмиссии вызывает озабоченность применительно к мониторам сердечной деятельности/дефибрилляторам, используемым в медицинских учреждениях. Имел место случай, когда 93-летний пациент с сердечным приступом был помещен в госпиталь и медицинский персонал применил для лечения пациента монитор сердечной деятельности/дефибриллятор. Каждый раз, когда медицинские работники включали радиопередатчик при проведении консультаций по радио, дефибриллятор создавал электрический разряд. В результате пациент умер. Исследования показали, что монитор/дефибриллятор подвергался воздействию исключительно сильных электромагнитных излучений, так как на крыше медицинского учреждения была укреплена длинная радиоантенна, и крыша была сделана не из металла, а из пластика. Недостаточное экранирование в сочетании с интенсивными излучаемыми радиосигналами привело к влиянию электромагнитных помех на устройство жизнеобеспечения".

Приведенные выше примеры воздействия электромагнитных полей большой мощности на электрические системы представляли собой непреднамеренно возникающие последствия плохой конструкции систем или ненормально высокой интенсивности электромагнитных полей, или и того и другого. Возможно, однако, использование источников электромагнитных воздействий большой мощности в целях намеренного нарушения функционирования или повреждения систем. Применение электромагнитных воздействий большой мощности для достижения данных целей может иметь место в военной обстановке, где электромагнитные воздействия большой мощности могут быть направлены против вражеских ракет, самолетов или других систем, содержащих восприимчивые электронные устройства.

Аналогичное военному нападение может быть предпринято хакерами, террористами или другими организациями против гражданских систем, что было определено как "электромагнитный терроризм" [10], [11] или "преднамеренное влияние электромагнитных помех".

Возможности таких нападений стали предметом обсуждений с технической точки зрения на нескольких научных симпозиумах (см. [12]-[15]) и продолжают обсуждаться в широкой печати (см. [16], [17]). Несколько отчетов об имевших место случаях использования такого ("электромагнитного") оружия против гражданских и военных систем (см. [18], [19]) носят спорный характер. Поэтому необходимы ясные, убедительные и документированные свидетельства о применении электромагнитных воздействий большой мощности.

Однако даже в отсутствие бесспорных доказательств применения источников электромагнитных воздействий большой мощности против гражданских систем правительства нескольких стран развернули исследовательские программы с целью оценить возможные последствия электромагнитных воздействий большой мощности на свои системы и инфраструктуру. Работа такого рода была, например, приведена в Швеции [20]. Кроме того, возможности использования "высокочастотного" оружия были изложены в [21] для Конгресса США.

Дальнейшее сведения, касающиеся намеренного использования электромагнитных помех большой мощности, приведены в специальном выпуске журнала [50], посвященном преднамеренным электромагнитным влияниям.

4.2 Общие методы электромагнитной защиты в применении к системам гражданского назначения

В развитии методов защиты от ЭМИ ВЯВ систем военного и гражданского назначения были проведены значительные работы [22]. Методы защиты включают в себя общее экранирование (то есть топологический контроль систем [23]), установку фильтров и устройств защиты от перенапряжений на входящих силовых и сигнальных линиях [24], а также защиту отдельных образцов оборудования, которые могут быть особо восприимчивыми к ЭМИ ВЯВ [25, 26].

Многие из этих работ, проведенных ранее, непосредственно применимы к защите электрических систем и сооружений от высокочастотных электромагнитных воздействий большой мощности. Как и в случае защиты от ЭМИ ВЯВ, наиболее важными путями связи с внешними электромагнитными воздействиями большой мощности являются длинные линии, входящие в сооружение. Однако из-за более высоких частот составляющих спектра электромагнитных воздействий большой мощности наведенные сигналы в этих линиях, как правило, испытывают большее затухание в зависимости от расстояния, чем сигналы, наведенные ЭМИ ВЯВ. Поэтому в некоторых случаях требования к устройствам защиты намеренно созданных путей электромагнитного проникновения в сооружение могут не быть такими жесткими, как для ЭМИ ВЯВ.

Для электромагнитных воздействий большой мощности помимо "намеренно созданных" существуют другие пути электромагнитного проникновения. К ним относятся так называемые "ненамеренно созданные пути электромагнитного проникновения"*, которые возникают, например, когда электромагнитное поле проникает через точки несовершенства в экране системы.
________________
* Для описания возможности проникновения энергии электромагнитного воздействия большой мощности в систему часто используются термины "проникновение через переднюю дверь" и "проникновение через заднюю дверь". Эти термины являются описательными, но не техническими, и поэтому в настоящем документе IEC для определения механизма проникновения электромагнитного воздействия большой мощности использованы термины "намеренно созданные пути электромагнитного проникновения" и "ненамеренно созданные пути электромагнитного проникновения", которые более адекватно характеризуют причины проникновения внешней энергии в систему.


Как правило, если частота внешнего электромагнитного воздействия повышается, эффективность проникновения электромагнитного поля через данные ненамеренно созданные (и нежелательные) пути также возрастает. Улучшение общего (топологического) экранирования рассматриваемой системы будет способствовать решению проблемы.

Так как многие электронные системы, рассматриваемые в настоящем стандарте, являются цифровыми, существуют дополнительные возможности для влияния электромагнитных воздействий большой мощности на системы. Электромагнитные воздействия большой мощности могут быть повторяющимися, и частоты периодических электромагнитных влияний на систему могут совпадать с такими частотами в цифровых схемах.

В результате возможно нарушение работы системы при определенной критической частоте импульсов, даже если интенсивность электромагнитного поля будет ниже порогового значения повреждения компонентов. Специалисты, занимающиеся вопросами электромагнитных воздействий большой мощности, такой подход обычно называют "хитрым". Следовательно, необходимо проводить дополнительные мероприятия по защите, заключающиеся в тщательном проектировании цифровой электроники для исключения ее восприимчивости к периодическим воздействиям.

Дальнейшие сведения и требования в отношении рекомендуемых концепций защиты от электромагнитных воздействий большой мощности и их реализации будут приведены в стандартах серии IEC 61000.

5 Классификация обстановок электромагнитных воздействий большой мощности

Термин "электромагнитные воздействия большой мощности" используют для обозначения электромагнитных воздействий, генерируемых устройствами, созданными человеком, которые могут оказывать неблагоприятное влияние на функционирование электрических систем. Такие электромагнитные воздействия могут быть созданы в виде импульсных посылок энергии микроволн, часто называемых микроволновыми сигналами большой мощности. Альтернативный способ создания таких электромагнитных воздействий заключается в генерации электромагнитного импульса в достаточно широкой полосе частот, обычно называемого сверхширокополосным электромагнитным импульсом. Как правило, энергия электромагнитных воздействий большой мощности привносится в систему в форме внешнего электромагнитного поля.

Для того чтобы показать различие между микроволновыми сигналами большой мощности и сверхширокополосным электромагнитным импульсом, следует провести анализ их спектров в частотной области. Результаты такого анализа приведены (в качественной форме) на рисунке 1, где представлены значения спектральной плотности типового молниевого разряда, ЭМИ ВЯВ, микроволновых сигналов большой мощности и сверхширокополосного электромагнитного импульса, созданного кратковременным импульсным сигналом.

Следует отметить, что спектральная плотность микроволновых сигналов большой мощности и сверхширокополосного электромагнитного импульса является существенной на частотах более 300 МГц. Спектральная плотность сверхширокополосного электромагнитного импульса распределена в достаточно широкой полосе частот, спектральная плотность микроволновых сигналов большой мощности напоминает спектральную плотность одночастных сигналов. Следует также отметить, что спектральная плотность сверхширокополосного электромагнитного импульса может часто уменьшаться выше частот от 3 до 5 ГГц и что узкополосные "стрелы" спектральной плотности микроволновых сигналов большой мощности могут характеризоваться большими значениями спектральной плотности.

Рисунок 1 - Иллюстрация спектрального состава микроволн большой мощности, сверхширокополосных сигналов, а также других электромагнитных сигналов [8]

ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения


Обе шкалы - логарифмические.

Рисунок 1 - Иллюстрация спектрального состава микроволн большой мощности, сверхширокополосных сигналов, а также других электромагнитных сигналов [8]

На рисунке 1 показано также множество электромагнитных помех низкого уровня. Эти электромагнитные помехи представляют собой обстановку внешнего электромагнитного шума, вызванного работой электрических устройств, расположенных вблизи от мест измерений, и удаленных источников электромагнитных полей. Данные электромагнитные помехи также могут оказывать влияние на оборудование.

Электрические системы, как правило, защищены от воздействия электромагнитных помех низкого уровня, если соответствуют требованиям, установленным в стандартах в области ЭМС, распространяющихся на эти системы. Однако интенсивность электромагнитных воздействий большой мощности может существенно превысить типичные уровни помехоустойчивости систем гражданского назначения, соответствующих требованиям стандартов в области ЭМС.

Способы генерирования и излучения электромагнитных полей, а также механизмы связи и возможности повреждения или нарушения функционирования систем могут в значительной степени различаться для этих электромагнитных обстановок. Однако результаты влияния разных электромагнитных воздействий на электрические системы могут быть одинаковыми и представлять собой нарушение функционирования или физическое повреждение системы.

Источники микроволновых сигналов большой мощности в зависимости от конструкции, как правило, генерируют импульсы, подобные периодически повторяющимся синусоидальным сигналам ([27]), как на рисунке 2. Типичные значения несущей частоты данных сигналов - от 0,2 до 5 ГГц, длительности импульса - до нескольких микросекунд. Другие важные особенности сигналов данного вида и их воздействия на системы указаны ниже:

a) импульсы могут быть повторяющимися, причем несущая частота импульсов может изменяться во времени (модулироваться). При этом:

- максимальная связь может быть достигнута при совпадении перестраиваемой несущей частоты импульсов с частотами резонансов функции передачи системы,

- необходимое число импульсов на резонансных частотах может быть около 100,

- при воздействии микроволновых сигналов большой мощности возможно электромагнитное влияние на систему через ненамеренно созданные пути электромагнитного проникновения и даже постоянное физическое повреждение системы через намеренно созданные пути электромагнитного проникновения;

b) многие системы, подвергаемые воздействию, имеют значительную восприимчивость на частотах резонансов функции передачи. При этом возможна "настройка" микроволновых сигналов большой мощности с целью вызвать конкретное воздействие на систему;

c) типичными устройствами для генерации электромагнитных полей такого рода являются генераторные приборы радиолокационных станций и микроволновых печей, релятивистские магнетроны, виркаторы или суперрельтроны.

Генерация сверхширокополосного электромагнитного импульса путем создания кратковременного переходного процесса представляет собой иной механизм распределения энергии в широкой полосе частот. В этом отношении сверхширокополосный электромагнитный импульс аналогичен ЭМИ ВЯВ.

Основные особенности сигналов данного вида указаны ниже:

a) типичные значения: время нарастания импульса - 100 пс; длительность импульса - 1 нс. В результате основные частотные составляющие и мощность импульса распределяются в весьма широкой полосе частот: приблизительно от 0,2 до 5 ГГц;

b) сверхширокополосные электромагнитные импульсы могут быть повторяющимися. При этом:

- может быть обеспечено совпадение частот спектра с резонансными частотами различных систем,

- энергия отдельного импульса оказывается распределенной по многим частотам,

- спектральная плотность данных сигналов меньше, чем спектральная плотность микроволновых сигналов большой мощности;

c) при воздействии сверхширокополосных электромагнитных импульсов более вероятно электромагнитное влияние на систему, чем постоянное физическое повреждение системы.

Для лучшего понимания вопросов, связанных с электромагнитными воздействиями большой мощности на системы, может быть проведен анализ или выполнен эксперимент с конкретной системой. Для этого прежде всего необходимо установить характеристики электромагнитных воздействий большой мощности, возбуждающих систему. Важнейшие аспекты этих обстановок обсуждаются в 5.1.

5.1 Излучаемые и кондуктивные обстановки электромагнитных воздействий большой мощности

При воздействии ЭМИ ВЯВ на системы могут быть выделены излучаемая составляющая, представляющая собой электромагнитное поле, и кондуктивная составляющая, представляющая собой ток (см. [3]). Аналогичный подход может быть применен к электромагнитным воздействиям большой мощности на системы.

К характеристикам излучаемой составляющей электромагнитного воздействия большой мощности относят напряженность электрического (и, возможно, магнитного) поля, форму волны, а также сведения о поляризации, угле наклона, расположении и размерах места воздействия электромагнитного поля на систему. Таким образом, характеристики излучаемой составляющей электромагнитного воздействия большой мощности представляют собой характеристики электромагнитного поля вне системы.

Характеристики кондуктивной составляющей электромагнитного воздействия большой мощности представляют собой формы волны и спектры токов в одном или в большем числе проводников в системе. Обычно эти характеристики устанавливают в точке электромагнитного проникновения в систему, где проводник, в котором внешним электромагнитным полем наведен ток, проходит через оболочку системы и инжектирует ток внутрь системы.

5.2 Узкополосные формы сигналов

Узкополосные излучаемые или кондуктивные микроволновые сигналы большой мощности обычно представляют собой модулированные синусоидальные колебания. Одним из таких сигналов является синусоидальный сигнал с гауссовой модуляцией в соответствии с выражением

ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения. (1)


Форма волны ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения по выражению (1) зависит от следующих параметров:

ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения - пиковое значение импульса напряженности электрического поля (в соответствующих единицах);

ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения - несущая частота сигнала, Гц;

ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения - период несущей частоты сигнала (1/ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения), с;

Доступ к полной версии этого документа ограничен

Текст документа вы можете получить на ваш адрес электронной почты, заказав бесплатную демонстрацию систем «Кодекс» и «Техэксперт».

Что вы получите:

После завершения процесса оплаты вы получите доступ к полному тексту документа, возможность сохранить его в формате .pdf, а также копию документа на свой e-mail. На мобильный телефон придет подтверждение оплаты.

При возникновении проблем свяжитесь с нами по адресу uwt@kodeks.ru

ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения

Название документа: ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5. Общие положения. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения

Номер документа: IEC/TR 61000-1-5-2017

Вид документа: ГОСТ

Принявший орган: Росстандарт

Статус: Документ в силу не вступил

Опубликован: Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2018 год
Дата принятия: 14 декабря 2017

Дата начала действия: 01 декабря 2018
Информация о данном документе содержится в профессиональных справочных системах «Кодекс» и «Техэксперт»
Узнать больше о системах