к.т.н., Сапа Владимир Юрьевич

Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова, Казахстан

Экономический аспект электромагнитной совместимости

Проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС) связаны, главным образом, с обеспечением надлежащей работы совокупности электрических и электронных аппаратов. Так как степень влияния электромагнитных помех зависит от расстояния между передатчиком электромагнитной энергии и приемником, оборудование, находящееся в непосредственной близости, должно быть совместимым.

При работе высоковольтного оборудования в пространстве возникают электромагнитные поля (ЭМП) различных частотных диапазонов, вызывающие нарушение ЭМС первичных (силовых) и вторичных цепей. В связи с широким внедрением во вторичных цепях микропроцессорной техники проблема ЭМС является очень актуальной.

Электромагнитная совместимость – способность технических средств (ТС) функционировать с заданным качеством в определенной электромагнитной обстановке, не создавая при этом недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам и недопустимых электромагнитных воздействий на биологические объекты. Электрическое устройство считается совместимым с другими устройствами, если оно в качестве передатчика является источником помех не выше допустимых, а в качестве приемника обладает допустимой чувствительностью к посторонним влияниям, т.е. достаточной помехоустойчивостью, или иммунитетом [1].

Электромагнитная совместимость изделия наиболее эффективно достигается с учетом эксплуатационных и экономических условий путей планомерной и непрерывной работы на стадии проектирования изделия. Электромагнитная совместимость рассматривается наряду с другими параметрами как комплексная характеристика качества создаваемого изделия, и ее реализация прослеживается при изготовлении изделия системой контроля качества. Это означает по существу гарантию обеспечения собственной помехоустойчивости, т.е. по возможности исключение внутреннего электромагнитного воздействия в системе (см. рисунок 1, а), а также обеспечение помехоустойчивости к внешнему воздействию (см. рисунок 1, б) при обоснованных затратах и реализацию оправданных мер, направленных на то, чтобы влияние Е изделия на окружающую среду не выходило за пределы установленных норм.

а) б)

Рисунок 1. Внутренние (а) и внешние (б) взаимодействия.

При этом понятие «обоснованные затраты» при возможных внешних затратах не следует принимать с позиции достижения абсолютной устойчивости любой ценой. Прежде всего, необходимо добиться минимизации общей стоимости К_G, обусловленной стоимостью потерь К_F вследствие работы системы с учетом влияния электромагнитной несовместимости и стоимостью дополнительных мероприятий К_Е по повышению электромагнитной совместимости. Это означает, что процесс повышения надежности в отношении электромагнитной совместимости требует все больших затрат (область левее точки Р_opt на рисунке 2).

Однако практически трудно определить зависимости К_F (W_F) и К_Е (W_Е), т.е. результирующую зависимость К_G (W_G).

Затраты на обеспечение совместимости для различных объектов составляют от 2 до 10 % стоимости разработки, и эти цифры могут быть приняты в качестве первого приближения представляющей интерес оптимальной стоимости К_Е,opt (см. рисунок 2).

Рисунок 2. Зависимости стоимости затрат К от вероятности нарушений функционирования W_F вследствие недостаточной электромагнитной совместимости.

Если правильно и своевременно учесть проблемы электромагнитной совместимости в процессе проектирования продукции, то возможно снизить дополнительные расходы на проектирование мер обеспечения электромагнитной совместимости от 1 % стоимости заказа [2, 3].

Литература:

1. Жгун Д.В. Электромагнитная совместимость высоковольтной техники: Учебное пособие. Томск: Томский политехнический университет, 2008.

2. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. М.: Энергоатомиздат, 1992.

3. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. М.: Изд. Дом Додэка-XXI, 2001.