TCVN TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ (EMC) - PHẦN 4-5: PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ THỬ - MIỄN NHIỄM ĐỐI VỚI XUNG

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8241-4-5:2009 IEC 61000-4-5:2005 TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ (EMC) - PHẦN 4-5: PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ THỬ - MIỄN NHIỄM ĐỐI VỚI XUNG Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immunity Lời nói đầu TCVN 8241-4-5:2009 xây dựng sở soát xét, chuyển đổi tiêu chuẩn ngành TCN 68209:2002 "Tương thích điện từ (EMC) - Miễn nhiễm xung - Phương pháp đo thử" Bộ Bưu chính, Viễn thơng (nay Bộ Thơng tin Truyền thơng) TCVN 8241-4-5:2009 hồn tồn tương đương IEC 61000-4-5:2005 TCVN 8241-4-5:2009 Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện xây dựng, Bộ Thông tin Truyền thông đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Cơng nghệ cơng bố TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ (EMC) - PHẦN 4-5: PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ THỬ - MIỄN NHIỄM ĐỐI VỚI XUNG Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immunity Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định yêu cầu khả miễn nhiễm, phương pháp thử, mức thử khuyến cáo cho thiết bị xung đơn cực tượng áp tạo đóng ngắt mạch sét đánh Các mức thử khác áp dụng môi trường điều kiện lắp đặt khác Các yêu cầu áp dụng cho thiết bị điện điện tử Mục đích tiêu chuẩn thiết lập chuẩn chung để đánh giá khả miễn nhiễm thiết bị điện, điện tử thiết bị chịu tác động nguồn nhiễu CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn tiêu chuẩn dành cho quan quản lý sản phẩm sử dụng Các quan quản lý sản phẩm có trách nhiệm định có áp dụng tiêu chuẩn thử nghiệm miễn nhiễm hay khơng, áp dụng, quan có trách nhiệm định mức thử tiêu chí chất lượng phù hợp Tiêu chuẩn qui định: - Các mức thử; - Thiết bị thử; - Cấu hình thử; - Quy trình thử Nhiệm vụ phép thử phòng thử xác định phản ứng EUT xung điện áp ảnh hưởng hoạt động đóng ngắt mạch sét mức đe dọa định, điều kiện hoạt động xác định Tiêu chuẩn không nhằm vào việc thử khả chịu đựng điện áp cao lớp cách điện EUT ảnh hưởng sét đánh trực tiếp Tài liệu viện dẫn IEC 60050(161), international Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Chapter 161: Electromagnetic compatibility (Từ vựng kỹ thuật điện tử quốc tế - Chương 161: Tương thích điện từ) IEC 60060-1, High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements (Kỹ thuật thử điện áp cao - Phần 1: Định nghĩa tổng quan yêu cầu đo thử) IEC 60469-1, Pulse techniques and apparatus - Part 1: Pulse terms and definitions (Các kỹ thuật xung thiết bị - Phần 1: Thuật ngữ định nghĩa xung) Thuật ngữ định nghĩa 3.1 Thiết bị thác (avalanche device) Thiết bị điốt, phận hãm ống ga, thành phần khác thiết kế để làm giảm điện áp dẫn điện điện áp xác định Hiệu chuẩn (calibration) Tập hợp hoạt động thiết lập, cách tham chiếu đến tiêu chuẩn, quan hệ có dấu hiệu kết phép đo điều kiện xác định [IEV 311-01-09] CHÚ THÍCH 1: Thuật ngữ dựa phương pháp "không chắn" CHÚ THÍCH 2: Quan hệ dấu hiệu kết phép đo biểu diễn đồ thị hiệu chuẩn 3.3 Thiết bị kẹp (clamping device) Thiết bị điốt, varistor thành phần khác thiết kế để ngăn chặn điện áp vượt giá trị xác định 3.4 Bộ tạo sóng kết hợp (combination wave generator) Bộ tạo sóng với dạng sóng điện áp hở mạch 1,2/50 µs 10/700 µs dạng sóng dịng điện ngắn mạch 8/20 µs 5/320 µs 3.5 Mạch ghép (coupling network) Mạch điện dùng để chuyển lượng từ mạch đến mạch khác 3.6 Mạch tách (decoupling network) Mạch điện dùng để ngăn không cho xung đưa vào EUT làm ảnh hưởng đến dụng cụ, thiết bị hay hệ thống khác không thử 3.7 Độ rộng xung (duration) Trị số tuyệt đối khoảng thời gian mà dạng sóng hay đặc trưng sóng cịn tồn hay tiếp diễn [IEC 60469-1] 3.8 Trở kháng hiệu dụng (của tạo xung sét) (efective output impedance (of a surge generator)) Tỉ số điện áp đỉnh hở mạch dòng điện đỉnh ngắn mạch 3.9 Hệ thống trang thiết bị điện (electrical installation) Một tổ hợp thiết bị điện thực hay nhiều mục đích cụ thể, có đặc tính liên quan với [IEV 826-10-01] 3.10 EUT (Equipment Under Test) Thiết bị thử 3.11 Độ rộng sườn trước (front time) Xung điện áp (surge voltage): độ rộng sườn trước T1 xung điện áp tham số xác định 1,67 lần khoảng thời gian T hai thời điểm xung đạt 30% 90% giá trị đỉnh (xem Hình 5) Xung dòng điện (surge current): độ rộng sườn trước T1 xung dòng điện tham số xác định 1,25 lần khoảng thời gian T hai thời điểm xung đạt 10% 90% giá trị đỉnh (xem Hình 6) [IEC 60060-1, 24.3 sửa đổi] 3.12 Đất chuẩn (ground (reference)) Phần đất xem dẫn điện, điện quy ước 0, dùng bên vùng ảnh hưởng hệ thống tiếp đất [IEV 195-01-01] 3.13 Đường dây thông tin tốc độ cao (high-speed communication lines) Đường dây vào/ra hoạt động tần số truyền 100 kHz 3.14 Miễn nhiễm (immunity) Khả hoạt động dụng cụ, thiết bị hay hệ thống mà khơng bị suy giảm chất lượng có nhiễu điện từ [IEV 161-01-20] 3.15 Các đường dây liên kết (interconnection lines) Các đường dây I/O (vào/ra) đường dây thông tin 3.16 Bảo vệ sơ cấp (primary protection) Biện pháp để ngăn không cho phần lớn lượng gây nguy hiểm truyền qua giao diện định 3.17 Thời gian tăng (rise time) Khoảng thời gian thời điểm mà giá trị tức thời xung lần đạt giới hạn sau giới hạn quy định [IEV 161-02-05] CHÚ THÍCH: Nếu khơng có quy định khác, giá trị 10% 90% biên độ xung 3.18 Bảo vệ thứ cấp (secondary protection) Biện pháp triệt tiêu phần lượng dư sau phần bảo vệ sơ cấp Nó thiết bị đặc biệt đặc tính vốn có EUT 3.19 Xung (surge) Sóng đột biến điện áp, dịng điện cơng suất, lan truyền dọc theo đường dây mạch điện đặc trưng tăng nhanh sau giảm chậm [IEV 161-08-11 sửa đổi] 3.20 Đường dây đối xứng (symmetrical lines) Đôi dây dẫn đối xứng có suy hao chuyển đổi từ chế độ chênh lệch sang chế độ chung lớn 20 dB 3.21 Hệ thống (system) Một tập hợp phần tử có quan hệ với thiết lập để đạt mục đích cho trước cách thực chức cụ thể [IEV 351-11-01 sửa đổi] CHÚ THÍCH: Hệ thống xem cách ly với mơi trường hệ thống ngồi khác mặt phẳng giả định, mặt phẳng ngăn cách liên kết chúng hệ thống xét Qua liên kết này, hệ thống bị ảnh hưởng mơi trường bên ngồi hệ thống khác; ngược lại 3.22 Thời gian để biên độ xung giảm nửa (T2) (time to half-value) Tham số xác định khoảng thời gian thời điểm gốc ảo O thời điểm biên độ xung (điện áp dòng điện) giảm xuống nửa giá trị đỉnh [IEV 60060-1, 18.1.6 sửa đổi] CHÚ THÍCH: Thời gian để biên độ xung giảm nửa (T 2) xung sét tham số ảo 3.23 Đột biến (transient) Hiện tượng đại lượng biến đổi hai trạng thái ổn định liên tiếp khoảng thời gian ngắn so với khoảng thời gian quan sát [IEV 161-02-01] 3.24 Kiểm tra (verification) Một tập hợp hoạt động dùng để kiểm soát hệ thống thiết bị thử (ví dụ tạo tín hiệu thử cáp kết nối) để chứng minh hệ thống thử hoạt động phạm vi tiêu kỹ thuật đưa điều CHÚ THÍCH 1: Các phương pháp dùng cho việc kiểm tra khác phương pháp dùng cho hiệu chuẩn CHÚ THÍCH 2: Quy trình nêu 6.1.2 6.2.2 biện pháp đảm bảo tạo tín hiệu thử vận hành đúng, hình thành lại cấu hình thử dạng sóng xác định thực cho EUT CHÚ THÍCH 3: Trong tiêu chuẩn EMC này, định nghĩa khác định nghĩa đưa IEV 311-01-13 3.25 Gốc ảo (O1) (virtual Origin) Đối với xung sét dạng sóng điện áp, gốc ảo giao điểm đường thẳng vẽ qua giá trị 30% 90% biên độ với trục thời gian Đối với sét dạng sóng dòng, gốc ảo giao điểm đường thẳng vẽ qua 10% 90% giá trị biên độ với trục thời gian Tổng quan 4.1 Đột biến đóng ngắt hệ thống nguồn Hiện tượng đột biến đóng ngắt hệ thống nguồn chia thành đột biến liên quan tới: a) Nhiễu sinh đóng ngắt hệ thống nguồn chính, ví dụ đóng ngắt tụ b) Hoạt động đóng ngắt phụ gần thiết bị thay đổi tải hệ thống phân phối nguồn c) Hiện tượng cộng hưởng mạch có linh kiện đóng ngắt thyristor d) Các hư hỏng hệ thống tượng chập mạch, tượng phóng tia lửa điện tới hệ thống tiếp đất cơng trình 4.2 Đột biến sét Sét tạo xung điện áp theo chế chủ yếu sau: a) Sét đánh trực tiếp vào mạch ngồi (mạch ngồi nhà trạm) phóng dịng điện lớn qua điện trở đất trở kháng mạch tạo điện áp; b) Sét đánh gián tiếp (sét đánh đám mây hay đánh gần vật thể tạo trường điện từ) sinh điện áp/dòng điện cảm ứng dây dẫn bên ngồi bên tịa nhà; c) Sét đánh trực tiếp xuống đất gần cơng trình, sinh dịng điện hệ thống tiếp đất cơng trình đó; Sự thay đổi nhanh điện áp dòng điện xảy thiết bị bảo vệ kích hoạt gây nhiễu điện từ vào thiết bị gần 4.3 Mơ tường đột biến Các đặc tính tạo tín hiệu thử phải cho mơ tượng nêu cách sát thực Nếu nguồn nhiễu mạch, ví dụ mạch cung cấp nguồn (ghép trực tiếp) tạo tín hiệu thử mơ nguồn trở kháng thấp cổng EUT Nếu nguồn nhiễu không mạch (ghép gián tiếp) cổng thiết bị chịu nhiễu tạo tín hiệu thử mơ nguồn trở kháng cao Các mức thử Dải mức thử ưu tiên nêu Bảng Bảng - Các mức thử Mức Điện áp thử hở mạch ± 10%, kV 0,5 1,0 2,0 4,0 X đặc biệt CHÚ THÍCH: X mức trên, mức khác Mức quy định tiêu chuẩn sản phẩm Các mức thử phải lựa chọn theo điều kiện lắp đặt Việc phân loại điều kiện lắp đặt trình bày điều B.3 Thiết bị thử phải đảm bảo thỏa mãn tất mức điện áp thấp mức thử chọn (xem 8.2) Để lựa chọn mức thử giao diện khác nhau, xem Phụ lục A Thiết bị thử Có hai kiểu tạo sóng kết hợp quy định Mỗi loại có ứng dụng cụ thể riêng, phụ thuộc vào loại cổng thử (xem điều 7) Bộ tạo sóng kết hợp 10/700 µs dùng để thử cổng dùng cho kết nối tới đường dây thông tin đối xứng Bộ tạo sóng kết hợp 1,2/50 µs dùng tất trường hợp khác, cụ thể cổng thử cho đường nguồn kết nối tín hiệu khoảng cách ngắn 6.1 Bộ tạo sóng kết hợp 1,2/50 µs Mục đích tiêu chuẩn dạng sóng đáp ứng tiêu kỹ thuật điểm mà chúng tác động tới EUT Dạng sóng xác định với điện áp hở mạch dòng điện ngắn mạch đo đạc mà khơng cần kết nối với EUT Trong trường hợp nguồn AC DC cung cấp cho sản phẩm mà xung sét tác động tới đường cấp nguồn AC DC, đầu phải xác định Bảng Trong trường hợp xung sét tác động trực tiếp tới kết cuối đầu tạo sóng, dạng sóng phải xác định Bảng Dạng sóng khơng đáp ứng đồng thời tiêu kỹ thuật đầu tạo sóng đầu mạch tách/ghép, áp dụng cho EUT Đặc tính kỹ thuật dạng sóng đáp ứng mà khơng cần kết nối tới EUT Bộ tạo sóng dùng để tạo xung sét có: độ rộng sườn trước điện áp hở mạch 1,2 µs; thời gian biên độ xung điện áp hở mạch giảm nửa 50 µs; độ rộng sườn trước dịng điện ngắn mạch µs; thời gian biên độ xung dòng điện ngắn mạch giảm nửa 20 µs Sơ đồ mạch tạo sóng trình bày Hình Giá trị thành phần R s1, Rs2, Rm, Lr Cc lựa chọn cho tạo sóng tạo xung điện áp 1,2/50 µs (ở điều kiện hở mạch) xung dịng điện 8/20 µs (ở điều kiện ngắn mạch) U: Nguồn điện áp cao Rc: Điện trở nạp Cc: Tụ lưu trữ lượng Rs: Điện trở định dạng độ rộng xung Rm: Điện trở phối hợp trở kháng Lr: Cuộn cảm định dạng thời gian tăng Hình - Sơ đồ nguyên lý tạo sóng kết hợp (1,2/50 µs - 8/20 µs) Thơng thường, trở kháng đầu hiệu dụng tạo sóng xác định cách tính tỷ số điện áp đầu hở mạch (giá trị đỉnh) dòng điện ngắn mạch (giá trị đỉnh) Đối với tạo sóng này, trở kháng đầu hiệu dụng Ω CHÚ THÍCH: Dạng sóng điện áp dịng điện hàm trở kháng đầu vào EUT Khi đưa xung vào thiết bị, trở kháng thay đổi hiệu hoạt động thiết bị bảo vệ phóng điện đánh hỏng linh kiện thiết bị bảo vệ không hoạt động khơng có thiết bị bảo vệ Vì vậy, sóng điện áp 1,2/50 µs sóng dịng điện 8/20 µs phải sẵn sàng đầu tạo sóng thử, có tải 6.1.1 Các đặc tính tiêu kỹ thuật tạo sóng kết hợp Cực tính Dương âm Dịch pha Trong dải 00 tới 3600 so với góc pha điện áp đường AC cấp cho EUT, với sai số ± 10% Tốc độ lặp lại Ít lần/phút Điện áp đỉnh đầu hở mạch Điều chỉnh từ 0,5 kV tới mức thử yêu cầu Dạng sóng xung áp Xem Bảng Hình Dung sai điện áp đầu hở mạch Xem Bảng Dòng điện đỉnh đầu ngắn mạch Phụ thuộc điện áp đỉnh đầu hở mạch (xem Bảng 3) Dạng sóng xung dịng Xem Bảng Hình Dung sai dòng điện đầu ngắn mạch Xem Bảng Trở kháng đầu hiệu dụng Ω ± 10% Bảng - Định nghĩa tham số dạng sóng 1,2/50 µs - 8/20 µs Định nghĩa Điện áp hở mạch Theo IEC 60060-1 Theo IEC 60469-1 Độ rộng sườn trước, µs Thời gian để biên độ xung giảm nửa, µs Thời gian tăng (10%-90%), µs Độ rộng xung (50%-50%), µs 1,2 ± 3% 50 ± 20% ± 30% 50 ± 20% Dòng điện ngắn mạch ± 20% 20 ± 20% 6,4 ± 20% 16 ± 20% CHÚ THÍCH: Trong tiêu chuẩn IEC, dạng sóng 1,2/50 µs 8/20 µs thường định nghĩa theo IEC 60060-1 Hình Hình Các khuyến nghị khác IEC dựa định nghĩa dạng sóng theo IEC 60469-1 Bảng Cả hai định nghĩa phù hợp với tiêu chuẩn mơ tả tạo tín hiệu Bảng - Quan hệ điện áp đỉnh hở mạch dòng điện đỉnh ngắn mạch Điện áp đỉnh hở mạch ± 10% Dòng điện đỉnh ngắn mạch ± 10% 0,5 kV 0,25 kA 1,0 kV 0,5 kA 2,0 kV 1,0 kA 4,0 kV 2,0 kA Dòng điện đỉnh ngắn mạch phải thể Bảng điện áp đỉnh hở mạch quy định Bộ tạo tín hiệu với đầu tự phải sử dụng Độ rộng sườn trước: T1 = 1,67 x T = 1,2 µs ± 30% Thời gian để biên độ xung giảm nửa: T = 50 µs ± 20% CHÚ THÍCH: Dạng sóng điện áp hở mạch đầu mạch tách/ghép chậm sau đáng kể, theo đường cong Hình Hình - Dạng sóng điện áp hở mạch (1,2/50 µs) đầu tạo sóng khơng có CDN kết nối (định nghĩa dạng sóng theo IEC 60060-1) Độ rộng sườn trước: T1 = 1,25 x T = µs ± 20% Thời gian để biên độ xung giảm nửa: T = 20 µs ± 20% CHÚ THÍCH: Đặc tính chậm sau 30% áp dụng đầu tạo sóng Tại đầu mạch tách/ghép khơng có giới hạn chậm sau hay vượt trước Hình - Dạng sóng dịng điện ngắn mạch (8/20 µs) đầu tạo sóng khơng có CDN kết nối (định nghĩa dạng sóng theo IEC 60060-1) 6.1.2 Hiệu chuẩn tạo sóng Để so sánh kết thử tạo sóng thử khác nhau, tạo sóng thử phải hiệu chuẩn định kỳ Do đó, quy trình sau cần thiết để đo đặc tính thiết yếu tạo sóng thử Đầu tạo sóng thử phải nối tới hệ thống đo có độ rộng băng tần thang điện áp đủ lớn để kiểm tra đặc tính dạng sóng Các đặc tính tạo sóng phải đo điều kiện hở mạch (tải lớn 10 kΩ) điều kiện ngắn mạch (tải nhỏ 0,1 Ω) với mức điện áp nạp Các định nghĩa dạng sóng thơng số chất lượng quy định 6.1.1 6.1.2 tương ứng phải đáp ứng đầu tạo sóng CHÚ THÍCH 1: Khi thêm điện trở bên bên vào đầu tạo sóng để tăng trở kháng nguồn hiệu dụng từ Ω lên ví dụ 42 Ω theo yêu cầu cấu hình thử, độ rộng sườn trước thời gian để biên độ xung giảm nửa xung thử đầu mạch ghép bị thay đổi đáng kể CHÚ THÍCH 2: Các đặc tính tạo sóng kết hợp điều dùng cho mục đích kiểm tra 6.2 Bộ tạo sóng kết hợp 10/700 µs Bộ tạo sóng kết hợp 10/700 µs dùng để tạo xung sét có: độ rộng sườn trước điện áp hở mạch 10 µs; thời gian để biên độ điện áp hở mạch giảm nửa 700 µs Sơ đồ mạch tạo sóng cho Hình Trị số thành phần lựa chọn cho tạo sóng tạo dạng xung 10/700 µs U: Nguồn điện áp cao Rc: Điện trở nạp Cc: Tụ lưu trữ lượng Rs: Điện trở định dạng độ rộng xung Rm: Điện trở phối hợp trở kháng Cs: Tụ điện định dạng thời gian tăng S1: Khóa đóng dùng điện trở phối hợp trở kháng ngồi Hình - Sơ đồ ngun lý mạch điện tạo sóng kết hợp (10/700 µs - 5/320 µs) theo Khuyến nghị ITU loạt K 6.2.1 Các đặc tính tiêu kỹ thuật tạo sóng Cực tính Dương / âm Tốc độ lặp lại Ít lần/phút Điện áp đỉnh đầu hở mạch Điều chỉnh từ 0,5 kV tới mức thử yêu cầu Dạng sóng xung áp Xem Bảng Hình Dung sai điện áp đầu hở mạch Xem Bảng Dòng điện đỉnh đầu ngắn mạch: Phụ thuộc điện áp đỉnh đầu hở mạch (xem Bảng 5) Dung sai dòng điện đầu ngắn mạch Xem Bảng Trở kháng đầu hiệu dụng 40 Ω ± 10% đầu tạo sóng CHÚ THÍCH: Trở kháng hiệu dụng bao gồm điện trở 15 Ω (Rm1) 25 Ω (Rm2) bên Điện trở Rm2 bỏ qua, mắc song song ngắn mạch thay điện trở ghép bên dùng ghép nhiều - xem Hình 14 Độ rộng sườn trước: T1 = 1,67 x T = 10 µs ± 30% Thời gian để biên độ xung giảm nửa: T2 = 700 µs ± 20% Hình - Dạng sóng điện áp hở mạch (10/700 µs) (định nghĩa dạng sóng theo IEC 60060-1) Độ rộng sườn trước: T1 = 1,25 x T = µs ± 20% Thời gian để biên độ xung giảm nửa: T2 = 320 µs ± 20% CHÚ THÍCH: Theo IEC 60060-1 tiêu kỹ thuật dạng sóng định nghĩa 5/320 µs, theo IEC 60469-1 định nghĩa 4/300 µs Ngồi ra, dạng sóng đo với chuyển mạch S1 Hình mở Hình - Dạng sóng dịng điện ngắn mạch (5/320 µs) (định nghĩa dạng sóng theo IEC 60060-1) Bảng - Các định nghĩa tham số dạng sóng 10/700 µs - 5/320 µs Theo Khuyến nghị ITU-T loạt K IEC 60060-1 Định nghĩa Theo IEC 60469-1 Độ rộng sườn trước, µs Thời gian để biên độ xung giảm nửa, µs Thời gian tăng (10%-90%), µs Độ rộng xung (50%-50%), µs Điện áp hở mạch 10 ± 30% 700 ± 20% 6,5 ± 30% 700 ± 20% Dòng điện ngắn mạch ± 20% 320 ± 20% ± 20% 300 ± 20% CHÚ THÍCH: Trong tiêu chuẩn IEC ITU-T, dạng sóng 10/700 µs thường định nghĩa theo IEC 60060-1 Hình Hình Các khuyến nghị khác IEC dựa định nghĩa dạng sóng theo IEC 60469-1 Bảng Cả hai định nghĩa phù hợp với tiêu chuẩn mô tả tạo tín hiệu Bảng - Quan hệ điện áp đỉnh hở mạch dòng điện đỉnh ngắn mạch Điện áp đỉnh hở mạch ± 10% Dòng điện đỉnh ngắn mạch ± 10% 0,5 kV 1,25 A 1,0 kV 25 A 2,0 kV 50 A 4,0 kV 100 A CHÚ THÍCH: Dịng điện đỉnh ngắn mạch đo chuyển mạch S1 Hình mở Dòng điện đỉnh ngắn mạch thể Bảng điện áp đỉnh hở mạch quy định 6.2.2 Hiệu chuẩn tạo sóng Để so sánh kết thử tạo sóng khác nhau, tạo sóng phải hiệu chuẩn định kỳ Để thực điều này, cần đo đặc tính tạo sóng dùng thủ tục sau: Đầu tạo sóng phải kết nối tới hệ thống đo với đủ băng thông điện áp để giám sát đặc tính dạng sóng Các đặc tính tạo sóng phải đo với điều kiện hở mạch (tải lớn 10 kΩ) điều kiện ngắn mạch (tải nhỏ 0,1 Ω) điện áp nạp Tất định nghĩa dạng sóng tham số chất lượng đưa 6.2.1 6.2.2 phải đáp ứng đầu tạo sóng CHÚ THÍCH: Các đặc tính tạo sóng kết hợp mục dùng cho việc kiểm tra 6.3 Các mạch tách/ghép Mỗi mạch tách ghép (CDN) gồm mạch tách mạch ghép biểu diễn Hình đến 15 Hình - Ví dụ cấu hình thử phương pháp ghép điện dung đường AC/DC; ghép dây-dây (theo 7.2) Hình - Ví dụ cấu hình thử phương pháp ghép điện dung đường AC/DC; ghép dây-đất (theo 7.2) Hình - Ví dụ cấu hình thử phương pháp ghép điện dung đường AC (3 pha); ghép dây L3-dây L1 (theo 7.2) Dùng chuyển mạch S2 để lựa chọn thử riêng đường Hình 10 - Ví dụ cấu hình thử phương pháp ghép điện dung đường AC (3 pha); ghép dây L3-đất (theo 7.2); đầu tạo sóng nối đất 2) Khóa S2 * Trong trình thử đặt vị trí từ đến khơng vị trí với khóa S1 3) L = 20 mH, RL thành phần điện trở cuộn dây L Hình 12 - Ví dụ cấu hình thử đường dây khơng đối xứng, khơng có lớp che chắn; ghép dây-dây/dây-đất (theo 7.3), ghép qua triệt xung 1) Khóa * dây - đất: vị trí * dây - dây: vị trí đến 2) Khóa * Trong q trình thử đặt vị trí từ đến khơng vị trí với khóa S1 3) L = 20 mH, RL thành phần điện trở cuộn dây L Hình 13 - Ví dụ cấu hình thử đường dây nối khơng đối xứng, khơng có lớp che chắn; ghép dây-dây/dây-đất (theo 7.3), ghép qua mạch giới hạn Tính Rm2 dùng CWG (Bộ tạo sóng 1,2/50 µs) Ví dụ với n = 4; Rm2 = x 40 Ω = 160 Ω, max 250 Ω Tính Rm2 sử dụng CWG (Bộ tạo sóng 10/700 µs) Điện trở phối hợp Rm2 (25 Ω) thay điện trở Rm2 = n x 25 Ω dây (cho n dây dẫn, n ≥ 2) Ví dụ với n = 4: Rm2 = x 25 Ω = 100 Ω, Rm2 không vượt 250 Ω L = 20 mH, dịng bù gồm tất cuộn cặp biểu diễn hình bị ảnh hưởng RL: có giá trị phụ thuộc vào việc suy hao tín hiệu truyền dẫn CHÚ THÍCH: Các triệt xung thay mạch hạn chế Hình 13 Hình 14 - Ví dụ cấu hình thử đường dây đối xứng, khơng có lớp che chắn (các đường dây thơng tin); ghép dây-dây/dây-đất (theo 7.4), ghép qua triệt xung Biểu tượng dạng ổ cắm hình vẽ điểm kết nối CHÚ THÍCH 1: L2 cuộn cảm bù dòng để tránh bão hịa cuộn dây nguồn ni ảo Hơn L2 có thành phần điện trở thấp Ví dụ điện trở 25 A Đối với trường hợp này, "thời gian để giảm nửa biên độ" dạng sóng điện áp hở mạch giảm theo Bảng đây: Bảng - Đặc tính dạng sóng điện áp cổng EUT mạch tách/ghép Tham số xung điện áp điều kiện hở mạch Trở kháng ghép 18 µF µF + 10 Ω 1,2 µs ± 30% 1,2 µs ± 30% Dòng danh định < 25 A 50 µs + 10 µs/-10 µs 50 µs + 10 µs/-25 µs Dòng danh định 25 A - 60 A 50 µs + 10 µs/-15 µs 50 µs + 10 µs/-30 µs Dòng danh định 60 A - 100 A 50 µs + 10 µs/-20 µs 50 µs + 10 µs/-35 µs Độ rộng sườn trước Thời gian biên độ xung giảm nửa: CHÚ THÍCH: Đo tham số xung điện áp phải thực với điều kiện hở mạch cổng vào cấp nguồn mạch tách/ghép Bảng - Đặc tính dạng sóng dịng điện cổng EUT mạch tách/ghép Tham số xung dòng điện điều kiện ngắn mạch Trở kháng ghép 18 µF µF + 10 Ω Độ rộng sườn trước µs ± 20% 2,5 µs ± 30% Thời gian biên độ xung giảm nửa 20 µs ± 20% 25 µs ± 30% CHÚ THÍCH: Việc đo tham số xung dịng điện phải thực điều kiện hở mạch cổng vào cấp nguồn mạch tách/ghép CHÚ THÍCH: Đối với EUT có dịng điện đầu vào danh định 100 A, việc ghép trực tiếp xung vào EUT không cấp nguồn không dùng mạch tách/ghép phương pháp thử hợp lý Tiêu chí khơng thực điều áp dụng cho thiết bị cấp nguồn, nhiên EUT thử điều kiện không cấp nguồn, khoản d) điều phải áp dụng sau bật EUT trở lại Từng phép thử EUT (ví dụ khối điều khiển đơn lẻ) chấp nhận khơng thể thử tồn hệ thống dịng điện AC yêu cầu lớn 100 A Điện áp xung dư đầu vào cấp nguồn mạch tách ngắt EUT không vượt 15% điện áp thử hai lần điện áp đỉnh danh định mạch tách/ghép (chọn giá trị lớn hơn) Điện áp xung dư đường dây chưa ghép xung không vượt 15% điện áp thử lớn ngắt EUT hở mạch đầu vào mạch tách/ghép Các đặc tính nói hệ thống nguồn pha (pha, trung tính, đất bảo vệ) hệ thống nguồn pha (các dây pha, trung tính đất bảo vệ) 6.3.2 Mạch tách/ghép dùng cho đường dây liên kết Phương pháp ghép lựa chọn tùy theo chức mạch điều kiện hoạt động Điều phải quy định tài liệu kỹ thuật sản phẩm Việc sử dụng mạch tách ghép dùng phương pháp ghép điện dung khơng cho kết giống ghép qua triệt xung Nếu dùng phương pháp riêng, cần xác định rõ tiêu chuẩn sản phẩm Trong trường hợp này, phương pháp ghép sử dụng cần ghi biên thử nghiệm Có thể sử dụng điện cảm bù dòng mạch tách đường tín hiệu đối xứng 6.3.2.1 Phương pháp ghép điện dung Khi khơng có ảnh hưởng đến việc liên lạc dây, phương pháp ghép điện dung phương pháp thích hợp mạch I/O có dây khơng cân bằng, khơng có lớp che chắn Việc thử thực theo Hình 11 phương pháp ghép kiểu dây-dây phương pháp ghép kiểu dây-đất Các đặc tính chủ yếu mạch tách/ghép điện dung: - Phần tử ghép: R = 40 Ω, C = 0,5 µF - Cuộn cảm tách: L = 20 mH 6.3.2.2 Phương pháp ghép qua thiết bị giới hạn Phương pháp dùng trường hợp khơng thể thực ghép điện dung vấn đề chức gây nối tụ với EUT (xem Hình 11) Một số thiết bị giới hạn có điện dung kí sinh thấp cho phép kết nối tới nhiều loại đường dây I/O Khi ghép dùng thiết bị giới hạn, tụ điện Hình 11 thay thiết bị mạch giới hạn đơn Hình 13 Điện áp giới hạn thiết bị phải chọn đủ thấp cao điện áp làm việc lớn đường dây thử Các đặc tính chủ yếu mạch ghép/tách dùng thiết bị giới hạn: - Điện trở ghép, R = 40 Ω cộng với trở kháng triệt xung - Cuộn cảm tách, L = 20 mH Dạng xung đầu EUT thiết bị kẹp phụ thuộc vào biên độ xung đặc tính thiết bị kẹp; vậy, khơng thể xác định dạng sóng dung sai 6.3.2.3 Các phương pháp ghép dùng thiết bị thác Phương pháp dùng trường hợp ghép điện dung vấn đề chức gây nối tụ điện với EUT (xem Hình 11) Các thiết bị thác silic triệt xung phóng khí có điện dung kí sinh thấp cho phép kết nối tới hầu hết loại đường dây I/O Tuy nhiên triệt xung khí có khí tiêu biểu có điện áp đốt cháy cao ảnh hưởng tới dạng sóng xung ghép Hình 12 biểu diễn phương pháp ghép dùng triệt xung Điện áp hoạt động triệt xung phải lựa chọn đủ thấp cao điện áp làm việc cao đường dây thử Các đặc tính khuyến nghị mạch tách ghép: - Trở kháng ghép: R = 40 Ω cộng với trở kháng triệt xung (đầy khí trạng thái rắn) - Điện cảm tách: L = 20 mH Dạng xung đầu EUT thiết bị thác phụ thuộc vào biên độ xung đặc tính thiết bị thác; vậy, khơng thể xác định dạng sóng dung sai 6.3.3 Mạch tách/ghép dùng triệt xung dùng cho đường dây đối xứng Việc ghép dùng triệt xung phương pháp ghép thích hợp cho mạch đối xứng khơng có che chắn (mạch thơng tin), Hình 14 Mạch ghép có nhiệm vụ phân chia dịng xung trường hợp cáp nhiều sợi Vì vậy, điện trở Rm2 mạch ghép có n dây ghép phải n x 40 Ω (với n ≥ Rm2 khơng vượt q 250 Ω Ví dụ 1: Đối với xung 1,2/50 µs: n = 4, Rm2 = x 40 Ω Với giá trị tổng trở kháng tạo sóng vào khoảng 42 Ω Ví dụ 2: Đối với xung 10/700 µs: n = 4, Rm2 = x 25 Ω Với trở kháng Rm1 (15 Ω) tạo sóng giá trị tổng khoảng 40 Ω khóa S1 đóng, xem Hình Các đặc tính chủ yếu mạch tách/ghép: - Trở kháng ghép: Rm2 cộng với trở kháng triệt xung - Điện cảm tách: L = 20 mH Dạng xung đầu EUT triệt xung phụ thuộc biên độ xung đặc tính triệt xung; vậy, khơng thể xác định dạng sóng dung sai 6.3.4 Mạch tách/ghép dùng cho đường dây thông tin tốc độ cao Do ràng buộc mặt vật lý, hầu hết mạch tách/ghép bị giới hạn tần số làm việc lên tới khoảng 100 kHz Trong trường hợp khơng có mạch tách/ghép thích hợp cho mục đích thương mại, xung phải dùng trực tiếp cho cổng liệu thông tin tốc độ cao Phương pháp ghép phải chọn theo chức mạch điều kiện làm việc Điều phải xác định tiêu sản phẩm Nếu khơng ảnh hưởng tới việc truyền tin, dùng mạch tách ghép Hình 15 cho đường dây tốc độ cao Cấu hình thử Nếu số phương pháp ghép điều dùng cho lý thực tế, phương pháp khác (phù hợp cho trường hợp cụ thể) phải phát triển tiểu ban sản phẩm kết tương ứng phải thay cho tiêu chuẩn sản phẩm họ sản phẩm Điều cần thiết để xác định tiêu kỹ thuật 7.1 Thiết bị thử Cấu hình thử bao gồm thiết bị chủ yếu sau: - Thiết bị thử (EUT); - Thiết bị phụ trợ (AE) yêu cầu; - Cáp (chủng loại chiều dài theo quy định); - Thiết bị ghép; - Bộ tạo sóng kết hợp; - Mạch tách/các thiết bị bảo vệ; - Đất chuẩn với hình dạng kim loại phù hợp đối trường hợp tần số cao (ví dụ: ghép qua triệt xung có khí) phép thử cho đường dây có che chắn mơ tả 7.6.1 Hình 17 Kết nối tới đất chuẩn yêu cầu EUT lắp đặt thơng thường 7.2 Cấu hình thử cổng nguồn EUT Xung 1,2/50 µs đưa vào cực nguồn EUT qua mạch ghép điện dung (xem Hình 7, 8, 10) Phải sử dụng mạch tách để không làm ảnh hưởng đến thiết bị khơng thử có chung dây nguồn để có trở kháng tách sóng xung đủ lớn để sóng xung theo quy định vào dây cần thử Nếu khơng có quy định khác, dây nối EUT mạch tách/ghép phải nhỏ m Đối với mục đích tiêu chuẩn này, cổng nguồn thử cổng kết nối trực tiếp tới nguồn AC hệ thống cấp nguồn DC Đối với sản phẩm cách ly kép khơng có dây PE nối đất bên ngoài, phép thử phải thực theo cách giống sản phẩm nối đất khơng có kết nối đất bên ngồi Nếu khơng có khả kết nối tới đất, phép thử dây-đất bỏ qua 7.3 Cấu hình thử đường dây liên kết khơng đối xứng, khơng có che chắn Thơng thường, xung đưa vào đường dây phương pháp ghép điện dung (Hình 11) Mạch tách/ghép khơng ảnh hưởng đến điều kiện hoạt động mạch thử Một cấu hình thử khác đưa Hình 12 13 dùng cho mạch có tốc độ truyền dẫn cao Việc lựa chọn phương pháp ghép tùy theo tải điện dung tương ứng với tần số truyền dẫn Sự lựa chọn giảm tải điện dung EUT phù hợp cho mạch tần số cao Nếu khơng có quy định khác, dây nối EUT mạch tách/ghép phải nhỏ m 7.4 Cấu hình thử đường dây thơng tin liên kết đối xứng, khơng có che chắn Thơng thường người ta không sử dụng phương pháp ghép điện dung mạch thông tin/liên kết cân (xem Hình 14) Trong trường hợp này, việc ghép thực qua triệt xung Các mức thử thấp điện áp đánh lửa triệt xung ghép (khoảng 300 V triệt xung 90 V) không quy định (trừ trường hợp thiết bị bảo vệ thứ cấp khơng có triệt xung có khí) CHÚ THÍCH: Cần xem xét hai cấu hình thử sau: a) Cấu hình thử phép thử khả miễn nhiễm mức thiết bị, có thiết bị bảo vệ thứ cấp EUT, với mức thử thấp, ví dụ 0,5 kV kV; b) Cấu hình thử phép thử khả miễn nhiễm mức hệ thống, có thiết bị bảo vệ sơ cấp bổ sung, với mức thử cao hơn, ví dụ kV kV Nếu khơng có quy định khác, dây nối EUT mạch tách/ghép phải nhỏ m 7.5 Cấu hình thử đường dây thơng tin tốc độ cao Cấu hình thử dùng mạch tách/ghép, ví dụ trình bày Hình 15, khơng thể dùng tốc độ liệu cao tần số truyền dẫn cao Trước thử, cổng phải hoạt động xác; kết nối bên phải gỡ bỏ xung sét đưa trực tiếp vào cực cổng không qua mạch tách/ghép Sau tác động xung, cổng phải hoạt động xác EUT phải hoạt động chức suốt phép thử với cổng bị ngắt kết nối, nhiên ý vài EUT cố gắng tắt ngắt kết nối cổng truyền tin bên đường liệu/truyền tin bị Nếu có thể, biện pháp cần thực giữ cổng liệu/truyền tin trạng thái tích cực thử CHÚ THÍCH: Các mạch tách/ghép gồm phần tử lọc thông thấp để hạn chế thành phần tần số cao xung, cho qua tín hiệu nguồn tần số thấp Khi tần số tín hiệu mong muốn vượt 100 kHz tốc độ liệu vượt 100 kbit/s, thành phần lọc làm giảm đáng kể tín hiệu mong muốn 7.6 Cấu hình thử đường dây có che chắn Trong trường hợp đường dây có che chắn, khơng sử dụng mạch tách /ghép Trường hợp dùng cấu hình 7.6.1 7.6.2 7.6.1 Dùng trực tiếp EUT cách ly với đất xung đưa vào vỏ kim loại EUT; đầu cuối (hoặc thiết bị phụ trợ) cổng thử nối đất Phép thử áp dụng cho thiết bị có cáp che chắn đơn đa (xem Hình 16 17) CHÚ THÍCH: Đất chuẩn Hình 16 17 tượng trưng cho trở kháng chuẩn thấp, thích hợp thực cáp bảng đất Tất kết nối tới EUT khác cổng thử phải cách ly với đất biện pháp phù hợp biến áp cách ly mạch tách/ghép phù hợp Độ dài cáp cổng thử thiết bị ghép tới điểm cuối khác cáp (AE Hình 16 17) phải ngắn độ dài tối đa cho phép theo đặc tính EUT, 20 m Khi độ dài lớn m, cáp phải bó lại cho khơng sinh độ tự cảm Các quy tắc đưa xung sét vào đường dây có che chắn: a) Vỏ che chắn tiếp đất hai đầu - Việc đưa xung thử vào vỏ che chắn phải thực theo Hình 16 b) Vỏ che chắn tiếp đất đầu - Phép thử phải thực theo Hình 17 Nếu theo lắp đặt vỏ che chắn nối thiết bị phụ trợ, phép thử phải thực theo cấu hình với tạo sóng nối tới mặt EUT Hình 17 Nếu chiều dài cáp cho phép, cáp phải cách bảng đất khay cáp 0,1 m Mức thử đưa vào vỏ che chắn với trở kháng nguồn tạo sóng Ω Đối với sản phẩm khơng có vỏ kim loại, xung sét đưa trực tiếp vào cáp che chắn CHÚ THÍCH 1: Có thể cấp nguồn cho EUT hoặc/và AE thơng qua mạch tách Hình 7, khác với qua biến áp cách ly trình bày Trong trường hợp này, kết nối đất bảo vệ EUT phải hở mạch CHÚ THÍCH 2: Ví dụ cấu hình áp dụng cho cấp nguồn DC cho EUT Hình 16 - Ví dụ cấu hình thử phép thử đường dây có lớp che chắn (theo 7.6) tượng chênh lệch điện (theo 7.7) CHÚ THÍCH 1: Có thể cấp nguồn cho EUT hoặc/và AE thơng qua mạch tách Hình 7, khác với qua biến áp cách ly trình bày Trong trường hợp này, nối đất bảo vệ EUT phải hở mạch CHÚ THÍCH 2: Ví dụ cấu hình áp dụng cho cấp nguồn DC cho EUT Hình 17 - Ví dụ cấu hình thử phép thử đường dây có lớp che chắn nối đất đầu (theo 7.6) tượng chênh lệch điện (theo 7.7) 7.6.2 Lựa chọn phương pháp ghép cho phép thử cáp đơn cấu hình che chắn nhiều lớp Các xung đưa vào vỏ thiết bị tới cáp nối thử dây Hình 18 Phương pháp ghép dùng cho dây cáp che chắn nhiều lớp với nhiều kết nối đất, nhiều EUT (hoặc EUT AE) cấu hình thử, để đưa xung tới cáp bó cáp Nếu cáp bó lắp đặt chúng phải thử theo bó Độ dài cáp cổng thử thiết bị kèm tới đầu lại cáp phải nhỏ độ dài lớn cho phép theo tiêu kỹ thuật EUT, 20 m Khi độ dài cáp lớn m, phần độ dài vượt cáp phải bó phần cáp với bó dài 30 cm - 40 cm Nếu khơng thể thực kích thước cáp độ cứng, việc thử thực lúc lắp đặt, cách bố trí cáp phải ghi biên thử Đất chuẩn Kí hiệu: LT Giao diện đường tín hiệu thử LN Giao diện đường tín hiệu khơng có dự định thử IW dây dẫn tín hiệu thử CHÚ THÍCH: Cấu hình thử áp dụng cấp nguồn DC cho EUT Các đặc tính cấu hình thử: (AE phải nối GND) Bộ tạo tín hiệu thử đặt gần EUT; Đầu chung tạo sóng nối tới kết cấu EUT; Xung đầu tạo sóng đưa tới AE thơng qua đường dây cách ly sát bề mặt giao diện cáp EUT AE Không giới hạn tiết diện cáp Với ILT = I ILN