Normy kompatybilności elektromagnetycznej w obszarze automatyki i robotyki przemysłowej

Zacznijmy od przypomnienia podstawowych definicji.

Kompatybilność elektromagnetyczna (ang. ElectroMagnetic Compatibility – EMC) – to zdolność aparatury lub systemu do zadowalającego działania w jego środowisku elektromagnetycznym, bez wywoływania ze swojej strony zaburzeń elektromagnetycznych o wartościach przekraczających odporność na zaburzenia elektromagnetyczne innej aparatury lub innych systemów występujących w tym środowisku.

Zaburzenie elektromagnetyczne – to każde zjawisko elektromagnetyczne, a w szczególności szum elektromagnetyczny, niepożądany sygnał elektromagnetyczny lub niepożądana zmiana właściwości środowiska propagacyjnego, prowadzące do naruszenia normalnej pracy aparatury lub systemu.

Rozpatruje się emisję zaburzeń elektromagnetycznych i odporność na zaburzenia elektromagnetyczne.

Emisja zaburzeń elektromagnetycznych – to natężenie pola elektromagnetycznego lub moc pola elektromagnetycznego albo innych sygnałów elektromagnetycznych wprowadzanych do środowiska.

Odporność na zaburzenia elektromagnetyczne – to zdolność do działania zgodnie z przeznaczeniem, bez ograniczania wykonywanych funkcji w obecności zaburzeń elektromagnetycznych.

O ile określenie dopuszczalnych poziomów emisji jest oparte na pomiarach wartości (maksymalnych, średnich, skutecznych) zaburzeń emitowanych przez urządzenie/układ i nie wymaga komentarzy, to określanie wymaganych poziomów odporności jest wynikiem ustaleń metodycznych, które należy wyjaśnić.

W celu uzyskania jednoznaczności, powtarzalności i odtwarzalności badań oraz powszechnego zrozumienia ich wyników zdefiniowano niezamkniętą rodzinę sygnałów testowych o stopniowanym powodowaniu narażenia, których działaniu poddaje się urządzenia i/lub systemy. Wymagania formułuje się przez podanie rodzaju narażenia i poziomu jego ostrości.

W omawianym obszarze automatyki i robotyki daje się wyróżnić kilka spraw i kilka odpowiednich grup norm dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej. Są to:

• normy ogólne dotyczące określonych środowisk użytkowania,
• norma grupy wyrobów precyzująca wymagania dotyczące obszaru pomiarów i sterowania,
• normy szczegółowe dotyczące wybranych układów pomiarowych i wyposażenia pomiarowego,
• normy szczegółowe dotyczące wybranego wyposażenia do sterowania,
• normy szczegółowe dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego.

Normy ogólne dotyczące środowisk użytkowania

Są to normy rodziny PN-EN 61000-6- i PN-EN 61000-3-.

PN-EN 61000-6-1:2008P, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 6-1: Normy ogólne – Odporność w środowiskach: mieszkalnym, handlowym i lekko uprzemysłowionym

Wymagania tej części IEC 61000-6 sformułowano w postaci zestawu umownych sygnałów testowych o poziomach ostrości uznanych za reprezentatywne dla środowiska mieszkalnego, handlowego i lekko uprzemysłowionego. Pokrywają one zakres częstotliwości od 0 Hz do 400 GHz i żadne testy przy częstotliwościach w innym zakresie nie są wymagane. Norma odnosi się do urządzeń elektrycznych i elektronicznych przewidzianych do bezpośredniego dołączania do publicznej sieci niskiego napięcia lub do własnego źródła prądu stałego, które pośredniczy między rozpatrywanym urządzeniem a publiczną siecią niskiego napięcia. Odnosi się także do urządzeń zasilanych z baterii lub z niepublicznego, lecz nieprzemysłowego systemu dystrybucyjnego niskiego napięcia, jeśli te aparaty mają być stosowane w lokalizacji wskazanej poniżej.

Wymagania dotyczące odporności EMC zawarte w niniejszej części IEC 61000-6 mają zastosowanie w odniesieniu do urządzeń elektrycznych i elektronicznych, przewidzianych do stosowania w środowiskach mieszkalnych, handlowych i lekko uprzemysłowionych, tak wewnątrz, jak i na zewnątrz pomieszczeń. Przykładami mogą być: domy, apartamenty, sklepy, supermarkety, pomieszczenia biznesowe, banki, kina, bary publiczne, hale taneczne, stacje benzynowe, centra rozrywki i sportu, laboratoria, centra usługowe.

Termin stabilności – 2015 r.

PN-EN 61000-6-2:2008P, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 6-2: Normy ogólne – Odporność w środowiskach przemysłowych

Wymagania tej części IEC 61000 sformułowano w postaci zestawu umownych sygnałów testowych o poziomach ostrości uznanych za reprezentatywne dla środowiska przemysłowego.

Podano wymagania z zakresu odporności na różne zjawiska zaburzające o charakterze ciągłym lub przejściowym, przewodzone lub promieniowane, oraz wyładowania elektrostatyczne, na które powinny być odporne urządzenia elektroniczne i elektryczne przewidziane do pracy w środowiskach przemysłowych i dla których nie ma odpowiednich norm wyrobów lub norm grup wyrobów. Zamieszczone wymagania dotyczą środowiska przemysłowego wewnątrz i na zewnątrz pomieszczeń. Za otoczenie przemysłowe uważa się pomieszczenia scharakteryzowane jedną lub kilkoma z niżej wymienionych cech: pracujące tu urządzenia są urządzeniami przemysłowymi, naukowymi i medycznymi; przełączane są duże obciążenia indukcyjne lub pojemnościowe; prądy i towarzyszące im pola magnetyczne są duże. Sformułowane wymagania dotyczące odporności obejmują zakres częstotliwości od 0 Hz do 400 GHz i badania przy innych częstotliwościach nie są przewidziane.

Termin stabilności – 2015 r.

PN-EN 61000-6-3:2008P/A1:2012P, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 6-3: Normy ogólne – Norma emisji w środowiskach: mieszkalnym, handlowym i lekko uprzemysłowionym

W prezentowanej tu części IEC 61000 podano wymagania dotyczące emisji ze wszystkich urządzeń elektrycznych i elektronicznych przewidzianych do pracy w środowiskach mieszkalnych, handlowych i lekko uprzemysłowionych, a nieuwzględnionych w normach szczegółowych: wyrobów lub grup wyrobów. Wymagania dotyczą emisji w zakresie częstotliwości od 0 Hz do 400 GHz i badania przy innych częstotliwościach nie są przewidywane. Wymagania odnoszą się do aparatów i urządzeń przewidzianych do bezpośredniego dołączenia do publicznej sieci niskiego napięcia lub własnego źródła prądu stałego stanowiącego interfejs między urządzeniem i siecią publiczną niskiego napięcia. Norma dotyczy także aparatów zasilanych z baterii lub z niepublicznej sieci i nieprzemysłowej sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia, jeśli mają być one używane w miejscach podanych poniżej. Przykładami są: domy, apartamenty, sklepy, supermarkety, pomieszczenia biznesowe, banki, kina, bary publiczne, hale taneczne, stacje benzynowe, centra rozrywki i sportu, laboratoria, centra usługowe (tak pomieszczenia, jak i ich obszary zewnętrzne). Lokalizacje, w których ma miejsce zasilanie bezpośrednio z sieci publicznej są nazwane mieszkalnymi, handlowymi lub lekko uprzemysłowionymi.

Przedmiotem normy jest zdefiniowanie wymagań testowych emisji do aparatów i urządzeń objętych normą w zakresie zaburzeń ciągłych i przejściowych, przewodzonych i promieniowanych. Włączono te zjawiska, które uznano za najbardziej reprezentatywne z punktu widzenia rozpatrywanych urządzeń.

Termin stabilności – 2016 r.

PN-EN 61000-6-4:2008P/A1:2012P, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 6-4: Normy ogólne – Norma emisji w środowiskach przemysłowych

W tej części IEC 61000 zamieszczono wymagania dotyczące emisji, odnoszące się do wszystkich urządzeń elektrycznych i elektronicznych pracujących w środowisku przemysłowym, dla których nie ma norm szczegółowych, tj. norm wyrobów lub grup wyrobów. Są to urządzenia, których nie można eksploatować w środowisku mieszkalnym, handlowym i lekko uprzemysłowionym.

Wymagania dotyczą emisji w zakresie częstotliwości od 0 Hz do 400 GHz i badania przy innych częstotliwościach nie są wymagane.

Norma odnosi się do urządzeń i aparatów przewidzianych do dołączenia do sieci energetycznej zasilanej z transformatorów wysokiego lub średniego napięcia, przeznaczonych do zasilania instalacji wytwórczych lub podobnych i przewidzianych do pracy w pobliżu lokalizacji przemysłowych, jak wskazano poniżej. Norma dotyczy także urządzeń zasilanych z baterii, a przewidzianych do pracy w lokalizacjach przemysłowych.

Środowisko rozpatrywane w tej normie, tak wewnątrz pomieszczeń, jak i na zewnątrz nich, odznacza się: stosowaniem urządzeń przemysłowych, naukowych i medycznych, występowaniem dużych obciążeń indukcyjnych i pojemnościowych często przełączanych i powiązanych z tym dużych prądów i skojarzonych pól magnetycznych.

Przedmiotem normy jest zdefiniowanie wymagań testowych emisji do aparatów i urządzeń objętych normą w zakresie zaburzeń ciągłych i przejściowych, przewodzonych i promieniowanych. Wymagania dotyczące emisji wybrano tak, aby zapewnić, że zaburzenia generowane przez urządzenia pracujące zwykle w środowisku przemysłowym nie przekroczą poziomu, który mógłby zakłócić pracę innych urządzeń w tym środowisku. Nie przewidziano przypadku defektów urządzeń i związanych z tym zmian poziomów emisji. Włączono te zjawiska, które uznano za najbardziej reprezentatywne z punktu widzenia rozpatrywanych urządzeń.

Termin stabilności – 2016 r.

PN-EN 61000-6-7:2015-08E Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 6-7: Normy ogólne – Wymagania dotyczące odporności urządzeń przeznaczonych do pełnienia funkcji związanych z bezpieczeństwem (bezpieczeństwo funkcjonalne) w lokalizacjach przemysłowych

Niniejsza część IEC 61000 jest przeznaczona do użytku przez dostawców przy występowaniu z żądaniami odnośnie odporności na zaburzenia elektromagnetyczne urządzeń, które są przeznaczone do systemów związanych z bezpieczeństwem. Tę normę powinni także rozumieć projektanci, integratorzy, instalatorzy i rzeczoznawcy, aby oceniać roszczenia dostawców. Stanowi ona przewodnik dla komitetów ds. wyrobów. Niniejsza część normy IEC 61000 ma zastosowanie do urządzeń elektrycznych i elektronicznych, które mają być użyte w systemach związanych z bezpieczeństwem i które:

• mają spełniać wymagania IEC 61508 i/lub innych sektorowych norm bezpieczeństwa funkcjonalnego,

• mają pracować w lokalizacjach przemysłowych.

Uwaga 1. Ostateczny system związany z bezpieczeństwem konstruuje integrator systemu (lub ktoś równoważny), który odpowiada za adekwatność urządzeń do danego zastosowania. Proces ten opisano w Załączniku D 
IEC/TS 61000-1-2:2008.

Celem niniejszej normy jest określenie wymagań testowych na odporność dla urządzeń w odniesieniu do zaburzeń ciągłych i przejściowych, przewodzonych i promieniowanych, łącznie z wyładowaniami elektrostatycznymi. Wymagania te mają zastosowanie wyłącznie do funkcji, które są przeznaczone do użycia w zastosowaniach związanych z bezpieczeństwem funkcjonalnym. Wymagania testowe są określone dla każdego rozważanego przyłącza.

Uwaga 2. Wymagania odporności w niniejszej normie nie pokrywają skrajnych przypadków, które mogą wystąpić w każdej lokalizacji, ale ze skrajnie małym prawdopodobieństwem wystąpienia. W rezultacie projektant systemu związanego z bezpieczeństwem sprawdza, czy wymagania niniejszej normy pokrywają zjawiska elektromagnetyczne danego zastosowania.

Termin stabilności – 2016 r.

PN-EN 61000-3-2:2014-10E, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 3-2: Poziomy dopuszczalne – Poziomy dopuszczalne emisji harmonicznych prądu (fazowy prąd zasilający odbiornika  16 A)

Niniejsza część IEC 61000 dotyczy ograniczenia harmonicznych prądu wprowadzanych do publicznych sieci rozdzielczych. Ustala ona poziomy dopuszczalne harmonicznych prądu zasilającego, które mogą być wytwarzane przez odbiorniki stosowane w określonych warunkach. W normie zamieszczono metody pomiaru harmonicznych prądu i dopuszczalne wartości każdej z nich.

Niniejsza część normy dotyczy sprzętu elektrycznego i elektronicznego o fazowym prądzie zasilającym, nieprzekraczającym 16 A, przeznaczonym do przyłączenia do publicznych sieci rozdzielczych niskiego napięcia. Obejmuje również nieprofesjonalny sprzęt spawalniczy o fazowym prądzie zasilającym nieprzekraczającym 16 A. 

Badania zgodne z niniejszą normą są badaniami typu. Przedstawiono warunki badań poszczególnych odbiorników objętych niniejszą normą.

W normie ustalono jedynie wymagania dotyczące odbiorników zasilanych z sieci o napięciu nie niższym niż 220 V, natomiast nie ustalono jeszcze poziomów dopuszczalnych dotyczących sieci o napięciach znamionowych niższych niż 220 V (między przewodem fazowym i przewodem neutralnym). Stosowane określenia: aparat, przyrząd, urządzenie oraz sprzęt do celów niniejszej normy mają to samo znaczenie.

Termin stabilności – 2017 r.

PN-EN 61000-3-3:2013-10E, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 3-3: Poziomy dopuszczalne – Ograniczanie zmian napięcia, wahań napięcia i migotania światła w publicznych sieciach zasilających niskiego napięcia, powodowanych przez odbiorniki o fazowym prądzie znamionowym  16 A przyłączone bezwarunkowo

Niniejsza część IEC 61000 dotyczy ograniczania wahań napięcia i migotania światła występujących w publicznych sieciach zasilających niskiego napięcia powodowanych przez dołączone odbiorniki. Określono w niej dopuszczalne poziomy zmian napięcia, które mogą być powodowane przez te pracujące urządzenia i podano wytyczne odnoszące się do metod ich oceny.

Niniejsza część dotyczy urządzeń elektrycznych i elektronicznych o zasilającym prądzie fazowym do 16 A włącznie, przeznaczonych do bezwarunkowego przyłączania do publicznych sieci rozdzielczych niskiego napięcia o napięciu fazowym od 220 V do 250 V i częstotliwości 50 Hz i ma status normy grupy urządzeń w ramach IEC 61000. Urządzenia, które nie spełniają wymagań na poziomy dopuszczalne określone w tej części IEC 61000 podczas badania z impedancją odniesienia (Zref) określoną w normie, i których z tego powodu nie można uznać za zgodne z niniejszą częścią IEC 61000, można badać lub oceniać, aby wykazać zgodność z IEC 61000-3-11, która obejmuje urządzenia o znamionowym fazowym prądzie zasilającym ≤ 75 A i podlegające przyłączeniu warunkowemu. Badania zgodne z niniejszą częścią IEC 61000 są badaniami typu. Określono szczegółowe warunki badań, a także zamieszczono schemat obwodu pomiarowego. Należy zauważyć, że poziomy dopuszczalne podane w niniejszej normie dotyczą zmian napięcia występujących u odbiorców podłączonych do interfejsu pomiędzy publiczną siecią zasilającą niskiego napięcia a instalacją urządzeń użytkowników. W konsekwencji, gdy rzeczywista impedancja zasilania na zaciskach zasilania urządzeń podłączonych do instalacji użytkowników przekracza impedancję odniesienia stosowaną w badaniach, możliwe jest wystąpienie zakłóceń w zasilaniu, przekraczających poziomy dopuszczalne. Zwraca się również uwagę na to, że poziomy dopuszczalne ustalone w niniejszej części IEC 61000 oparte są głównie na subiektywnej ocenie uciążliwości migotania światła powodowanego przez wahania napięcia zasilającego żarówki 230 V/60 W z żarnikiem dwuskrętnym. Wymagania dotyczące odbiorników na napięcie niższe oraz na częstotliwość 60 Hz są w opracowaniu.

Termin stabilności – 2017 r.

Szczególne normy wyrobów

PN-EN 61204-3:2006P, Zasilacze niskiego napięcia prądu stałego – Część 3: Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC)

W tej normie wyrobu sformułowano wymagania dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) wymaganej od zasilaczy (PSU) dostarczających do wyjścia lub wyjść energię elektryczną prądu stałego o napięciu do 200 V i mocy do 30 kW, zasilanych ze źródeł prądu stałego lub przemiennego o napięciu nie wyższym niż 600 V. Zamieszczono liczne terminy i szczegółowe definicje dotyczące przedmiotu normy.

Termin stabilności – nie podany.

PN-EN 61800-3:2008P, Elektryczne układy napędowe mocy o regulowanej prędkości – Część 3: Wymagania dotyczące EMC i specjalne metody badań

W tej normie wyrobu określono wymagania dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) układów napędowych mocy (PDS). Są to układy o regulowanej prędkości z silnikami prądu stałego i z silnikami prądu przemiennego. Wymagania ustanowiono dla PDS dołączanych do sieci zasilającej prądu przemiennego o napięciu do 1000 V wartości skutecznej. Wymagania dotyczące układów zasilanych napięciem prądu przemiennego wyższym niż 1000 V wartości skutecznej są dopiero opracowywane i – do czasu opublikowania odpowiedniej nowej normy – są ustalane w porozumieniu między producentem/dostawcą a użytkownikiem.

Termin stabilności – nie podany.

źródło: Automatyka 1-2/2016