ГОСТ Р 51317.1.5-2009 (МЭК 61000-1-5:2004) Совместимость технических средств электромагнитная. Воздействия электромагнитные большой мощности на системы гражданского назначения. Основные положения (Переиздание)

     7.3 Реализация методов защиты от электромагнитных воздействий большой мощности

Взаимодействие электромагнитных воздействий большой мощности с системой может быть, в целом, представлено произведением функций передачи последовательных звеньев, заключенных между источником электромагнитных воздействий большой мощности и портом системы, подвергаемым воздействию (например, компонентом) (см. рисунок 7). Для такого пути взаимодействия может быть проведен анализ отдельных звеньев, определены их функции передачи, а затем - определен результат воздействия на систему. Это более детальный, но вместе с тем и более сложный подход, чем подход, основанный на учете мест "утечки" в экране и применении фильтров в кабелях.

Используя понятие "топология системы", введенное в соответствии с 6.1, удобно относить пути электромагнитного проникновения к "намеренно созданным" и "ненамеренно созданным".

Как показано на рисунке 11, намеренно созданный путь электромагнитного проникновения представляет собой отверстие в электромагнитном экране, созданное для ввода информации (сигналов), электропитания, воды, механических усилий или для прохода персонала в экранированное помещение и из него. При таком определении необходимо относить пути электромагнитного проникновения внутрь экранированной оболочки через антенну, силовые и сигнальные кабели, как показано на рисунке 11, к намеренно созданным путям электромагнитного проникновения. Таким образом, путь электромагнитного проникновения через любую апертуру рассматривают как намеренно созданный, если апертура (окно, дверь и т.д.) намеренно создана в экране для прохождения "информации".

Рисунок 11 - Схема намеренно и ненамеренно созданных путей электромагнитного проникновения применительно к системе, представленной на рисунке 5

С другой стороны, путь электромагнитного проникновения через апертуру, образованную в шве между двумя пластинами экрана оболочки системы, следует отнести к ненамеренно созданному. Путь проникновения электромагнитного поля через некачественный изолирующий материал также представляет собой пример ненамеренно созданного пути электромагнитного проникновения.

Хотя механизм связи при намеренно созданном пути электромагнитного проникновения часто является известным и различные функции передачи при этом являются известными либо могут быть рассчитаны, защита данного пути проникновения, как правило, является более сложной, чем защита ненамеренно созданного пути электромагнитного проникновения. Для защиты ненамеренно созданного пути электромагнитного проникновения может быть применена стандартная технология обеспечения ЭМС, основанная на применении прокладок, фильтров, экранированных кабелей и т.д. Если интенсивность ожидаемых электромагнитных воздействий является значительной, необходимо многоуровневое применение средств защиты, однако с использованием стандартных технологий.

С другой стороны, для защиты намеренно созданного пути электромагнитного проникновения часто бывает трудно найти подходящие средства защиты, так как одновременно должно быть обеспечено прохождение полезных сигналов и ограничено влияние электромагнитных воздействий большой мощности. Для защиты намеренно созданного пути электромагнитного проникновения часто рассматривают применение нелинейных схем. Однако, если импульсы электромагнитных воздействий большой мощности являются кратковременными, отклик устройств защиты может быть недостаточно быстрым для того, чтобы поглотить энергию импульса. Для некоторых видов намеренных путей электромагнитного проникновения достаточно трудно найти адекватные способы защиты.

При рассмотрении мер защиты необходимо учитывать, что высокочастотный характер электромагнитных воздействий большой мощности затрудняет определение наихудшего эффекта воздействия без проведения многочисленных измерений. Вместе с тем затрудняется и требует значительных затрат времени проведение испытаний с целью продемонстрировать, что система не является восприимчивой при любых углах воздействия электромагнитного поля [51].

7.3.1 Защита намеренно созданных путей проникновения электромагнитных воздействий большой энергии

Для защиты систем от электромагнитных воздействий большой мощности с установленным уровнем выживания необходимо проводить защиту намеренно созданных путей электромагнитного проникновения. Применяемые средства защиты должны, с одной стороны, не нарушать нормального функционирования системы, а с другой - не выходить из строя при электромагнитных воздействиях большой энергии, если данные средства не сконструированы как средства "одного удара", подобные плавким предохранителям.

Проведению мероприятий защиты способствует то, что пути связи при этом, как правило, хорошо известны и контролируются. Например, рассмотрим гипотетический путь связи, показанный на рисунке 12а). Данный путь связи может быть представлен последовательностью соединенных друг с другом двухпортовых схем, каждая из которых имеет функцию передачи , как показано на рисунке 12b).

- напряженность внешнего электрического поля; - полное сопротивление обтекателя; - функция передачи обтекателя; - функция передачи антенны; - функция передачи согласующей цепи; - функция передачи линии; - функция передачи приемника; - нагрузка

Рисунок 12 - Пример намеренно созданных путей электромагнитного проникновения в систему

Функции передачи на рисунке 12b) в основном известны в полосе рабочих частот системы.

Защита данной системы может быть выполнена двумя различными способами:

a) добавлением в путь прохождения сигнала последовательно или параллельно устройств защиты, как показано на рисунке 13, или

b) конструированием элементов системы (т.е. подбором функций передачи ) так, чтобы исключить внеполосные сигналы.

          
- защитное устройство, параллельно включенное в путь прохождения сигнала; - защитное устройство, последовательно включенное в путь прохождения сигнала

Рисунок 13 - Включение устройств защиты в намеренно созданный путь электромагнитного проникновения для защиты от внеполосных помех

Устройства защиты, представленные на рисунке 13, могут быть нескольких видов. На низких частотах могут быть использованы фильтры с сосредоточенными параметрами, на высоких частотах - волноводные фильтры. Кроме того, обычно применяют нелинейные ограничивающие устройства, включая диодные ограничители, газовые разрядники, ферритовые ограничители и переключатели.