Версия для печати темы

Автор: Рэльс Nov 23 2014, 17:55

Всем доброго времени суток!
Мне поставили задачу "Вход устройства должен выдерживать импульс напряжения 1,2/50 мкс амплитудой 4 кВ по ГОСТ 51317.4.5-99"
Имеем графическое изображение импульса (в ГОСТе) и его амплитуду.
Возможно ли теоретически прикинуть, подойдут ли для защиты ограничительные диоды, например, 1.5KE?

Автор: TSerg Nov 23 2014, 19:20

Возможно.

Автор: ZASADA Nov 23 2014, 19:43

есть статьи с формулами в интернете как пересчитать длительности/амплитуду в энергию и подобрать правильный супрессор(ы).

Автор: Andy Mozzhevilov Nov 24 2014, 07:41

Определите, какое выходное сопротивление генератора помехи будет применяться для ваших цепей. По ГОСТ может быть 3 варианта: 2 Ом, 12 Ом и 42 Ом.
Если речь идет о цепях ввода-вывода, то скорее всего речь будет идти о 42 Ом. Исходя из этого определяйте ток, который должен пропустить через себя элемент защиты, падение, которое на нем будет при этом токе, соответственно будете знать рассеиваемую мощность. Дальше по этим параметрам выбираете нужный элемент или составляете схему из них. МИП - достаточно простая и предсказуемая помеха, разве что мощная.

Автор: Рэльс Nov 24 2014, 13:49

Статьи с формулами ищу со вчерашнего дня, и очень удивился, что не нашел на этом форуме ничего по этой теме.
По поводу последнего ответа - поделив 4 кВ на 42 ома получим амплитуду импульса 95 А. А почему не надо учитывать его длительность?

Автор: Andy Mozzhevilov Nov 24 2014, 13:58

Как правило в характеристиках элементов защиты от импульсных перенапряжений указывается и формы импульса тока, для которого приведены их характеристики. В ГОСТ также указана форма импульса тока испытательного генератора для случая его работы в режиме КЗ выхода. Вот вам нужно все это вместе свести и выбрать элемент защиты или цепочку из них.

Автор: Рэльс Nov 24 2014, 16:31

Получается, я расчитал пиковый ток - 95 А. Рабочее напряжение защищаемой цепи 48 В.
Рассмотрим диод SMBJ48A.
Vcl = 100V, Ipp=40A это при 8/20 мкс.
Получается, такой диод мне не подходит, так?

Автор: syoma Nov 25 2014, 09:12

Если я не ошибаюсь ST в своих даташитах на защитные супрессоры перешла на 8/20мкс - это, согласно ГОСТу, и есть форма импульса тока, если испытательное напряжение погасить на КЗ, чем и является супрессор.

По поводу подходит диод или нет - тут надо выяснить два вопроса:
1. Подходит ли этот диод для Вашей схеме по остаточному напряжению.
2. Выдержит ли этот диод указанный импульс тока.

По В.1. все просто:
У вас ток - 95А. Номинальные характеристики диода вы привели. В том же даташите есть график и формула для расчета Vcl для других токов. Типа такой: Vclmax=Vcl-Rd x(Ipp-Ippappl). В вашем случае, выходит приблизительно 155В при токе в 95А.
Т.е. остаточное напряжение, которое попадет в вашу схему при таком импульсе будет около 160В. Вопрос собственно - выдержит ли она? Если да, то можно переходить к вопросу №2. Если нет - надо добавлять второй уровень защиты - резистор, стабилитрон, ограничитель тока и т.д.

По В. 2. у SMBJ пиковая мощность на 4/20µs - 4кВт. Если считать, что у вас будет 95А с падением 160В, то выходит,что пиковая мощность будет 15,2кВт - т.е. диод гавкнется.

Автор: Andy Mozzhevilov Nov 25 2014, 09:19

Еще добавлю, что как правило TVS не ставят прямо на вход цепи, в которую приходит МИП. TVS ставят уже как второй каскад защиты, а в первом лучше ставить либо варисторы, либо разрядники, либо их комбинацию, в зависимости от защищаемой цепи. Вы бы схему входной цепи привели, чтобы было понятно о цем речь.

Автор: syoma Nov 25 2014, 09:38

В принципе для сигнальных цепей - т.е с сопротивлением генератора 42 Ома - TVS неплохо справляется при уровнях помех до 2кВ и если рабочее напряжение до 30В. Тогда больше ничего и не нужно.
А вот для цепей питания - 2 Ома - там да. Но даже уже сейчас есть TVS, которые при этом выживают. Например STIEC45 - прекрасно выдерживают МИП до 500А напрямую.

Кстати для ТС - 1.5KE47 вроде как по второму пункту проходит. Но выдержит ли ваша схема остаточное напряжение в районе 80В?

Автор: Bear_ku Nov 25 2014, 11:06

Испытывал на 2кВ супрессоры P6SMB/SM6T/SMBJ/1.5SMC на напряжения от 5 В до 220 В, стоящих непосредственно на входе дискретного входа. Свою функцию выполняют, выходов из строя не замечено.

Автор: wim Nov 25 2014, 12:32

Это типовые требования для изделий, устанавливаемых на улице - 2 кВ, т.е. 3-я степень по схеме провод-провод и 4 кВ, т.е. 4-я - по схеме провод-земля (в том же ГОСТ приложение А). Автор же хочет 4 кВ по схеме провод-провод, т.е. на одну ступень жесткости выше. Я вообще такого не встречал ни разу, даже не представляю, для чего это нужно - удар молнии выдержать?

Автор: Рэльс Nov 25 2014, 18:05

Про удар молнии вы прямо в точку. Обычно эти вопросы начальство интересовали в июне-июле, а тут что-то у них поменялось.

Изначально мы имеем схему 1 (цифровой ввод данных, общий провод + питаия). Потом получили команду "чтобы это не ломалось никогда".
Чтобы не ломать себе голову "как же это правильно должно быть" стали искать стандарты. Нашли вроде на эту штуку - ГОСТ Р МЭК 870-3-93. Там в таблице 6 есть предельно допустимые параметры по постоянному току: +200% от Uном (24В) и -125% от Uном. Проверили - держит. Ну и отталкиваясь от параметров по постоянному току выбрали диоды.
Ну а таблицу А.1 конечно проморгали, спасибо что на неё указали.
Ни каких испытаний делать не будем, просто надо обосновать как-то выбор диодов.
Удивлят еще вот что - понаходили в интернете фото плат цифрового ввода Сименс, АББ. Ну нигде супрессоров не видели.
И еще вопрос: для чего на некоторых платах плюс и минус питания соединены с "землей" (в смысле с контуром заземления) через пленочные конденсаторы?

Автор: Bear_ku Nov 26 2014, 03:42

Для того чтобы помеха через них стекала на землю, а не лезла внутрь аппаратуры. То же самое можно делать и на дискретных входах, вернее даже без них иногда просто не обойтись.

Автор: ZASADA Nov 26 2014, 06:34

http://electronix.ru/redirect.php?http://www.radiocad.co.uk/_downloads/LoadDumpPaper-final.pdf
http://electronix.ru/redirect.php?http://www.vishay.com/docs/88490/tvs.pdf
ps. у Microsemi есть супрессоры и на 15 и на 30 кВт
от молнии на входе сначала разрядники и позисторы ставят, а все что пролезло уже на втором уровне защиты давят.

Автор: Рэльс Nov 26 2014, 12:45

Иногда это когда?


Спасибо!

Автор: Bear_ku Nov 27 2014, 10:40

Не могу дать однозначного ответа. Все зависит от схемотехники и разводки. Из своей практики: пока стояли обычные оптроны (например HCPL-817), на помехах (вроде это были повторяемые КЗП) они замыкали выход, даже при закороченном диоде. Заменили их на оптроны с экраном (ACPL-M50L) проблема ушла. Поставили "суперкомбайн" HCPL-0370, проблема вернулась и опять в бой пошли конденсаторы.

Автор: Рэльс Nov 27 2014, 15:45

А какие конденсаторы: пленочные или керамические?

Автор: Bear_ku Nov 28 2014, 04:06

Y1, Y2 пленочные EPCOS. Керамику смотрели но то-ли из-за цены, то-ли из-за доступности не стали даже пробовать.

Автор: Рэльс Nov 28 2014, 16:29

А источник питания от "земли" изолирован, так?

Автор: Bear_ku Nov 28 2014, 17:40

Да.

Автор: Рэльс Nov 30 2014, 18:31

Пораскинул сегодня мозгами - если лспытания проводить по схеме "провод-провод" между входали (первый рисунок), есть ли смысл в защите от перенапряжений? Ток в схеме 2000В/3000 Ом = 666 мА, больше пикового тока для оптрона и диода.
Но если подавать импульсы между входом и общим проводом (второй рисунок, внизу на нем выход блока питания), то напряжение окажется приложеным к диоду блока питания и, как я понимаю, укакошит его. Как тут быть? Припаять супрессор на вход питания платы дискретного ввода?

Автор: syoma Dec 1 2014, 07:40

По второй схеме - у вас катод оптрона тоже выходит из прибора?

Автор: Рэльс Dec 1 2014, 12:08

Нет. Есто только цифровые входы и общий провод (СОМ), он же +24В.

Автор: syoma Dec 1 2014, 14:30

Ну значит Вам надо супрессор ставить между входом и +24В. Это, кстати, должно автоматически решить и проблему на рис. 1.

Автор: Рэльс Dec 1 2014, 17:01

То есть между каждым входом и +24В ("общим")?

Автор: wim Dec 2 2014, 07:00

ГОСТ - это документ, который нужно читать "от и до". Попробуйте прочитать его еще раз и осознать разницу между симметричными и несимметричными линиями.

Автор: Рэльс Dec 3 2014, 17:01

Я понимаю что у меня на рисунках "неэкранированные несимметричные линии".
В стандарте пишут " в настоящем стандарте использованы термины, установленные в ГОСТ 14777, ГОСТ 30372/ГОСТ Р 50397-92, а также следующие...". Ни в одном я не увидел определения симметричных и несимметричных линий.
Подскажите, где искать.

Автор: wim Dec 3 2014, 18:08

Это из теории линейных электрических цепей. В Вашем случае симметричная линия это витая пара. На улице после грозы выживает то, что подключено витыми парами.

Автор: Рэльс Dec 4 2014, 16:25

То есть больше шансов уцелеть у аппаратуры, подключаемой связевыми, а не контрольными кабелями?
И попадает ли под термин "симметричная линия" вход/выход аппаратуры? Все таки у связистов полная развязка с линией через трансформаторы, а у нас к кабелю подключен еще выход источника питания.
К чему я все спрашиваю - в нашей технике для питания цепей двоичного ввода применили изолированный DC-DC преобразователь "Ирбис" марка вылетела из головы. При грозе их много выходит из строя, больше чем у половины из-за пробоя выпрямительного диода.
Не имея средств на опыты и испытания, мы решили хоть как-то теоретически расчитать защиту, дабы выбить средства хоть для какой-то модернизации.

Автор: x-men Dec 5 2014, 19:13

Мне кажтся, что у вас входной ток оптрона завышен, если сравнивать с аналогичными решениями.
На уровне 12 мА. Т.е. ток входа около 15 мА.
И еще вопрос появился: какая максимальная частота сигнала дискретных входов? На вашей оценочной схеме отстутствуют емкости на входе оптронов, которые имеются во многих схемах для повышения помехоустойчивости. При оценке влияния коротких импульсов на вход они бы значительно влияли.
На выходе источника питания значительная для коротких импульсов емкость. Поэтому надо целенаправленно действовать, чтобы убить выпрямительный диод преобразователя.

Автор: Рэльс Dec 6 2014, 17:31

Ток через оптрон действительно завышен. В "заводской" версии он был, по моему, 0,6 мА. И очень часто были ложные "несрабатывания", тоесть контакт-датчик замкнут, но фототранзистор закрыт. Потом кто-то принес статю про дискретные входы микропроцессорных защит, по моему автор Гуревич, почитали, решили ток через оптрон повысить. А до какой величины? Взяли ГОСТ Р МЭК 870-3-93, там есть таблица "классы токов для двоичных входных сигналов" и решили остановиться на 2-м классе (5-10 мА).
А конденсаторов действительно нет. Хотя читал когда-то документ Аллен Брэйдли (сегодня порылся в сети, но с наскока не нашел), там рекомендовали шунтировать дискретный вход керамическим конденссатором. И кроме того, они ставили такие же керамические на 50 В между входом и "землей", ходя выше Bear ku говорил, что он от них отказался.

Автор: Рэльс Dec 8 2014, 17:21

Хотел бы еще поинтересоваться о конденсаторах на "землю".
Нашел фото платы дискретного ввода АББ (она вставляется, как я понял, п пластиковый профиль).В ней стоят Y2 конденсаторы между землей и общими проводами. На сайте s7detali.narod.ru/ много фотографий плат сименсовских ПЛК, почти во всех общий провод дискретного ввода соединен с шасси через конденсатор. Вопрос: почему только общий провод?
И еще - в чем смысл испытания импульсами "провод-земля" в такиз системах? В полевых условиях ясно, есть сопротивление изоляции и емкость длинных кабелей, а в лабораторных условиях? (может, опять чего в стандарде не увидел). Какие повреждения или сбои может вызвать подача импульса "дискретный вход-земля", например, для платы на рисунке, у которой даже металлического корпуса нет?

Автор: wim Dec 8 2014, 17:50

Лабораторные испытания имитируют полевые условия. Если на плате есть точка подключения "земли", значит, при испытаниях относительно нее будут подавать импульсы. Предполагая, что в полевых условиях эта точка может соединяться с настоящей "землей".

Автор: Рэльс Dec 9 2014, 17:21

На этой картинке плата цифрового ввода Scada Pack. На ней нет контакта "земля", хотя её корпус металлический и, наверно, заземляется. Как проводят испытания подачей импульсов "провод-земля" для неё?

Автор: wim Dec 9 2014, 18:38

Это Вам лучше у производителя спросить.
Однако, исходя из этого http://electronix.ru/redirect.php?http://rfemcdevelopment.eu/ru/standarti/en61000-6-2-2005, можно сделать вывод, что стандартом такие испытания не предусмотрены.

Автор: Bear_ku Dec 10 2014, 03:30

Если у устройства есть "земля", то проблем с испытаниями "провод-земля" никаких нет. Если же вы хотите испытывать плату вне конечного устройства, то этот шаг становится просто непонятен.

Автор: Рэльс Dec 10 2014, 16:33

То есть если я утверждаю, что мое устройство соответствует 4-му классу по ГОСТ Р 51317.4.5, оно должно илеть вывод "земля" для испытания "провод-земля"?

Автор: syoma Dec 10 2014, 20:05

Если у вас неметаллический корпус, то зачем?

Автор: Bear_ku Dec 11 2014, 10:18

Поинтересовался в испытательной лаборатории, однозначного ответа не получил. С одной стороны в ГОСТ-ах про эту ситуации ничего не нашли. С другой стороны, связь оборудования с землей все равно есть. И то что, в устройстве отсутствует болт заземления, не спасет его от наведенной на провода помехи.

Из практики испытательной лаборатории: в конструкции устройства без предусмотренного заземления землю крепили болтом к металлическому основанию и проверяли по полной.

Автор: syoma Dec 11 2014, 10:40

Каким образом?

Автор: Bear_ku Dec 11 2014, 10:51

Как минимум по питанию. То что в оборудование заходит всего два провода, не означает что где-то там, вдалеке они не связаны с землей. А также учтите и емкостные связи. Элементы крепления тоже внесут свою лепту. Как простейший пример: если вы возьметесь за фазу в розетке, мало не покажется.

Автор: wim Dec 11 2014, 11:36

Все правильно, требования электробезопасности. Потому что, если допускается использовать девайс на улице, через металлический корпус может протекать ток от разряда молнии. Поэтому корпус должен быть заземлен, даже если там по питанию применяется двойная изоляция.

Автор: syoma Dec 11 2014, 13:52

Я не понимаю в чем проблема. Микросекундную помеху можно либо задавить, либо игнорировать. Если корпус непроводящий и нет земляного вывода, то логично предположить, что оборудование не связано с землей. Следовательно прицепив землю к любому месту на обшивке прибора, и подавая 4кв между ней и проводами, ничего не произойдет. Фактически испытания на помеху в этом случае превращаются в испытания изоляции на импульсный пробой, в котором кстати форма импульса такая же.
Про фазу в розетке я не понял - если я изолируюсь от земли, то чего мне мало покажется?

Автор: Bear_ku Dec 11 2014, 15:05

Угу, и прибору ничего не будет если его засунуть в резиновые перчатки, положить на резиновый коврик и главное не включать.
А испытания изоляции, на сколько я помню, проводят при выключенном оборудовании. Вы уверены что это одно и то же?

Автор: Takayato Dec 15 2014, 06:29

Andy Mozzhevilov - правильно написал, что TVS не ставят непосредственно на вход. Медленные они, на пиковую мощьность выходят к 10мкс, мы решали данную проблему - путем затягивания переднего фронта, LC цепью. По спытаниям все прошло. Да и если прибор не предусматривает подключения "земли", то испытания "провод-земля" не проводят

Автор: wim Dec 15 2014, 09:47

Это фронт импульса 10 мкс при испытаниях, а сами TVS вот http://electronix.ru/redirect.php?http://www.st.com/st-web-ui/static/active/cn/resource/technical/document/application_note/CD00005042.pdf:
Ничего быстрее их пока что не придумали.

Автор: syoma Dec 15 2014, 11:40

А пробовали проводить испытания без LC цепей? Я имею ввиду зачем создавать проблему, там где ее нет? У нас стоит TVS непосредственно на входе сигнальных линий. При испытаниях 42Омным генератором на 1кВ все прекрасно прошло без проблем.

Автор: Takayato Dec 15 2014, 11:48

Без LC взрывались, испытания проводили ИИП-4000, стояли 15KE400.

Автор: syoma Dec 15 2014, 13:32

Ну тут как-бы он обязан был взорваться. Но все-же утверждение

не совсем верно для более низких рабочих напряжений.

Автор: Takayato Dec 15 2014, 14:40

С категоричностью я конечно погарячился но "1,2/50 мкс амплитудой 4 кВ по ГОСТ 51317.4.5-99" 1,5KE без обвески вылетят, проверенный факт.

Автор: Bear_ku Dec 16 2014, 04:30

Что у вас за LC-фильтр, который смог помочь при микросекундной помехе?! Хочу такой же! ПоделитЕсь секретом?
На сколько я знаю, LC фильтр ставят чтобы затянуть быстрые фронты и дать возможность сработать последующим элементам защиты, тем же супрессорам. На микросекунде затягивать ничего не надо. Пока в руках не держал ни одного промышленного фильтра, LC цепочки в котором хоть как то отрабатывали на микросекунде. Поэтому рад был бы воспользоваться чужим опытом в данной области.

Процитирую себя самого. Микросекунды 2кВ данные супрессоры съедали и "ни единого разрыва".
И да, чтобы не взрывались супрессоры, как вариант, в параллель к ним можно поставить варисторы с напряжением срабатывания немного меньше.

Автор: Takayato Dec 16 2014, 05:56

Выше по тексту я писал, что LC цепь ставилась для завала фронта. Было дело так: Отдали девайс на испытания по ЭМС, по микросекундам "провод-провод" не прошли, начали разбираться, взяли в аренду прибор ИИП-4000. По входам стояли 1.5KE440, уже при подаче 2кВ супрессоры выходили из строя. В даташите приведен график с тестовым сигналом %Ipp/t, увидели что пик Ipp приходится на 10мкс, затянули фронт LC, далее по испытаниям прошли вплоть до 3кВ (выше начинал простреливать дроссель). Отдали опять на проверку по мкс. в сторонюю фирму все ОК.

Может конечно контрафакт, но были испытаны разные супрессоры из разных партий, купленных в разное время

Автор: Bear_ku Dec 16 2014, 06:04

А составляющие LC-фильтра можете озвучить? Какие номиналы были выбраны? Если катушка самодельная, то ее параметры? Хотелось бы подобное проверить у себя.

Автор: Takayato Dec 16 2014, 06:08

К сожелению, на память номиналы не скажу, давно было. Дроссель мелкий покупной смд это точно.
Кстати также испытали варистор S14K460, выбивало уже на 1кВ, импульс все тотже.

Автор: wim Dec 16 2014, 07:43

Через катушку будет протекать разрядный ток - сотни А, поэтому "дроссель мелкий покупной смд" гарантированно войдет в насыщение задолго до пика. ПМСМ, это не очень надежное решение.
Для сравнения - по сети, кроме традиционных варисторных, используют т.н. "последовательные" схемы защиты, http://electronix.ru/redirect.php?http://www.zerosurge.com/wp-content/uploads/oem5_w_etl2.pdf. На фото можно рассмотреть как сделана катушка для защиты от импульсов 6 кВ.

Автор: Takayato Dec 16 2014, 09:04

после промывки,сушки,лакировки... Был устроен 8 часовой прогон в камере тепла и холода (-40+60) с циклическим изменением температуры. Каждые 10-15мин на каждые из 32 однотипных входов подавалась серия испытательных импульсов 2кВ. Устройство работало без каких либо изменений, визуально тоже все было в порядке. Насколько это надежно.... На объектах уже несколько лет все работает,без единого сбоя.

"поэтому "дроссель мелкий покупной смд" гарантированно войдет в насыщение задолго до пика" - дроссель на не замкнутом магнитопроводе, т.е. ток насыщения огромный

Автор: wim Dec 16 2014, 09:31

Нет там никаких "огромных" токов насыщения - вот типичный http://electronix.ru/redirect.php?http://www.bourns.com/data/global/pdfs/sdr0805.pdf.

Автор: syoma Dec 16 2014, 09:40

Я не понимаю, зачем испытывать, если все понятно было еще задолго из даташитов. Берем даташит на 1,5KE. Я беру от ST, так как там даются характеристики для 8/20мкс. http://electronix.ru/redirect.php?http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000663.pdf
1.5KE440 по даташиту имеет Vcl=776 и Ipp=13А.

Уже при 2кВ пиковый ток составляет (2000-776)/42=29А, что в 2 с лишним раза выше, чем максимально допустимый для данного диода при данном импульсе. Про 4кВ и говорить не приходится.
А вот для TVS 1,5KE56 и ниже - 4кВ уже не проблема, так как допустимый ток 100А и выше. А 4кв/42=95А.

А LC - ну да - просто дроссель последовательно с TVS выступал в роли делителя напряжения.

Автор: Takayato Dec 16 2014, 10:16

интересно вот при импульсе сердечник также войдет в насыщение, по идее тогда горел бы дроссель

Автор: wim Dec 16 2014, 10:39

Войдет в насыщение, всенепременно. Но энергии импульса не хватит, чтобы спалить дроссель.

Автор: Bear_ku Dec 16 2014, 10:45

Почему горел? Просто перестает выполнять свою функцию, становится обычным проводником.
Ваши слова заинтересовали. Полезли в симулятор, получилось что индуктивность практически не оказывает влияния в случае МИП.
На рисунке снизу, синяя кривая для 1нГн, зеленая 10мкГн.

Автор: Takayato Dec 16 2014, 10:46

А чем "характеристики для 8/20мкс" лучше "10/1000"?



так вот именно не горел

Автор: wim Dec 16 2014, 10:52

Не, там похитрее все, там часть энергии импульса расходуется на намагничивание сердечника с заходом его в насыщение. Через несколько секунд сердечник размагнитится, они его снова шарахнут испытательным импульсом. А в реальной жизни импульсы могут прийти серией с небольшим интервалом, а сердечник уже в насыщении. И тут уже лотерея - сгорит, не сгорит. Поэтому неспроста американцы, у которых грозы чаще чем у нас и мощнее, поставили бессердечную катушку.
ПМСМ, если быстродействие цепи (по сигналу) некритично, лучше ставить варисторы - там можно подобрать девайс, который и сотню Дж съест без проблем.

Попробуйте модельку с нелинейным насыщающимся сердечником.

Автор: Takayato Dec 16 2014, 10:52

не понятно куда делась энергия импульса, если превышены "Уже при 2кВ пиковый ток составляет....", если LC просто делитель
"Не, там похитрее все, там часть энергии импульса расходуется на намагничивание сердечника с заходом его в насыщение. Через несколько секунд сердечник размагнитится" - выше писал, что при подачи напряжения выше 3кВ, дроссель пробивается между его контантами. Допустим часть энергии тратится на намагничивание, далее сердечник ушел в насыщение, а дальше импульс вместо того чтобы пройти по куску провода в дросселе, он пробивает воздух ну или ему проще пробить чем намагнитить.
и почему для размагничивания нужно несколько секунд - а например не часов/дней/мкс.

Автор: syoma Dec 16 2014, 13:41

Тем, что там считать легче.

Автор: wim Dec 16 2014, 13:53

Потому что он размагничивается сам, без посторонней помощи, а значит мкс для размагничивания ему недостаточно. А следующий импульс подается через 10 - 15 мин и он уже готов его принять.

Автор: x-men Dec 18 2014, 11:33

Рекомендую ознакомится с ГОСТ Р 51841-2001. По крайней мере новее. По условиям испытания по перенапряжениям там есть данные. Хотя и посыл в сторону гостов по электромагнитной совместимости тоже имеется.
Достаточно много модулей дискретных входов пост тока 24В разных производителей видел живьем. Ни в одном не было варисторов, разрядников и дросселей в каждом канале.
Видел лет 10 назад шкаф телемеханики проивзодства ЗАО Элеси. В нем перед модулем дискретного ввода стоял групповой блок защиты от перенапряжений. На каждый канал стоял P6KEXX и маломощный разрядник с COM на землю. Про резисторы в каналах уже не помню, стояли или нет.

Автор: Рэльс Dec 20 2014, 17:43

Как говорил Винни-Пух "есои я что-то в чем-то понимаю..."
На рисунке накидана связка плата цифрового входа+источник питания (импульсный). При подаче импульса "провод-земля" даже при полной иизоляции ток через устройство потечет, так как "нейтраль" в большинстве случаев заземлена где-то на подстанции. Если мы подключим красные конденсаторы (как в плате АББ), часть тока пойдет на их заряд, что облегчит жизнь нашему источнику питания. Вроде так получается.
Еще появился вопрос по входной цепи источника питания. Сопротивление импульсного генератора там берут 2 Ома. Значит, подавая 2 кВ получим ток 1000 А. Для супрессоров великовато, ставим варистор. Этот источник также должен был подвергаться испытаниям наносекундными импульсными помехами, от которых защищаются, как я понимаю, супрессорами. Но ведь они сработают быстрее варистора и на микросекундной помехе. Как быть? Запаять варистор прямо на вход, а супрессор уже за помехоподавляющем дросселем?

Автор: syoma Dec 21 2014, 14:08

Эээ, как у вас потечет ток, если у вас нету земляного вывода? Через конденсатор Y? А что это? На испытаниях иммитации такого эффекта, как "нейтраль заземлена где-то на подстанции" я чего-то не припоминаю.

Автор: Рэльс Dec 21 2014, 16:02

Я имел в виду разницу между испытанием в лаборатории отдельной платы (аппаратурный уровень) и работой в реальных условиях (системный).

Автор: syoma Dec 21 2014, 16:22

В реальных условиях что представляет собой конденсатор Y, его емкость, пробивное напряжение? А диоды?

Автор: Рэльс Dec 21 2014, 16:45

конденсаторы Y1 бывают максимум 0,01 мкФ, но больше 4700 пФ я в блоках питания не видел. По паспорту держат 4800 В в течении 2 сек. А диоды - выпрямительный мост, ампера на 2.

Автор: syoma Dec 22 2014, 10:21

В вашем устройстве он стоит и подключается к плате, как нарисовано в схеме?

Даже если нет - получается, что у Вас первичка блока питания включена в сеть? Ну так значит у вас есть нейтраль и испытания провод - земля надо проводить с ней и смотреть - пробъется ли трансформатор, например.

Автор: Рэльс Dec 22 2014, 18:27

Источник питания импульсный. Между первичной и вторичной стороной Y1 конденсатор вроде 1000 пФ. Даже если нейтраль изолирована, там есть Y2 конденсаторы между линиями питания 220 В и землей. Их номинал 4700 пФ. То есть в итоге получаем 900 пФ.
Запаяв красные конденсаторы, допустим Y1 4700 пФ, могу ли я расчитывать, что большая часть тока микросекундного импульса будет заряжать их, а на источник питания с его 900 пФ пойдет меньшая часть?

Автор: wim Dec 22 2014, 21:11

Y-конденсаторы предназначены для подавления радиочастотных помех. Я никогда не видел, чтобы их использовали против МИП.

Автор: syoma Dec 23 2014, 08:59

В принципе можно легко промоделировать. Не думаю, что там будут архибольшие токи. Больше вопрос в напряжении - пробьет ваш конденсатор или нет.
С другой стороны - может вывести минус вторички наружу, да требовать заземления? Так все проще будет. Насколько я знаю в частотниках так и делают.

Автор: Kiber99 Dec 24 2014, 06:17

Можно попробовать соединить минус вторички на заземление через конденсатор в нужной точке или распределенно.

Автор: wim Dec 24 2014, 07:20

Не надо ничего никуда выводить - все эти городушки с конденсаторами не улучшают, а ухудшают устойчивость к помехам. Если у источника питания честная двойная изоляция между входом и выходом. он обязан выдержать вторую степень жесткости. А для четвертой степени применяют дополнительно разрядники и варисторы. Как применяют, можно посмотреть у производителей - Littlefuse, Bourns и др. Цель защитных устройств - в создании пути протекания тока помехи в обход рабочей схемы. Тут проблема всего лишь в том, что потерпевший хочет придумать защиту без реальных испытаний (посмотреть форму сигнала без осциллографа, измерить напряжение без вольтметра ).

Автор: Рэльс Dec 24 2014, 17:48

Объясните, пожалуйста, почему ухудшают. Выше я писал, что в патах таких производителей, как АББ и Сименнс, попадаются конденсаторы, включенные между питанием 24 В "землей". Зачем они их ставят?
В системах телемеханики ни разу не видел, чтобы какой-либо полюс питания заземляли. С промышленной автоматикой мало сталкивался, в системах которые попадались 24 В от земли были изолированы точно.
Единственное исключение, которое знаю, это связисты. Они заземляют "+" питания 60В или 48В, зачем, никто так мне и не объяснил.

Автор: wim Dec 24 2014, 18:42

Одна из мер подавления радиочастотных помех общего вида (синфазных), генерируемых импульсным источником питания. Хотя эти помехи довольно пакостные, но их мощность при измерениях — сотые доли мкВт, что ни в какое сравнение не идет с микросекундными импульсами большой энергии.

Автор: Kiber99 Dec 26 2014, 03:23

Помехи от микросекундных импульсов действительно пакостные и от них трудно избавится. Однако функционирование устройст, во время воздействия этих помех часто должно проходить без сбоев. Поэтому и устанавливают конденсаторы между питанием и шиной заземления.

Автор: wim Dec 26 2014, 04:33

Вы испытывали девайс микросекундными импульсами 4-й степени жесткости без конденсаторов и он не прошел испытания, потом поставили конденсаторы и девайс выдержал?

Автор: Kiber99 Dec 26 2014, 08:51

Так оно и было. Добавите дополнительно непосредственно в цепи подключаемые к выходным контактам феритовые трубки, это хороший фильтр.

Автор: Bear_ku Dec 26 2014, 09:37

Эм-м-м, ферритовые трубки против МИП?! Или это уже мысль поплыла куда-то дальше?

Автор: Kiber99 Dec 26 2014, 12:27

Всё правильно, есть еще НИП! Вы случайно не из этой области http://electronix.ru/redirect.php?http://pue8.ru/relejnaya-zashchita/277-zashchita-ustrojstv-rza.html

Автор: wim Dec 26 2014, 13:50

Так Вы 4-ю степень жесткости проходили НИП или МИП? Т.е. МИП прошли только с конденсаторами, без разрядников и варисторов?

Автор: shf_05 Dec 28 2014, 09:41

действительно, следует четко излагать свои мысли и не путать различные виды помех. характеристики мип и нип значительно отличаются, как и способы защиты от них.
никакие у конденсаторы и катушки размером меньше кирпича не помогут от мип, единственный способ - это гальваническая развязка входов от земли для помех провод-земля ( + иногда газовые разрядники могут найти применение) и применение токоограничивающих резисторов с варисторами, сапрессорами и т.п. для помех провод-провод.
для нси - разводка платы, приенение копонентов с высоким cmr , у - конденсаторы и катушки.


подсчитайте или прмоделируйте какой емкости должен быть коенденсатор, чтобы ипульс на нем снизился (при сопротивлении генератора = 2 ом) хотя бы до 500в. у конденсаторы в принципе не для мип ставят, как вам уже писали, они лишь снижают помехи малой мощности высокой частоты, генерируемые источником питания или приходящие на плату по шине питания.

Автор: Рэльс Dec 28 2014, 18:41

Спасибо за прояснения. Получается, что Y конденсаторы стоят для подавления РЧ помех, а высокая их изоляция обусловлена возможной высокой разностью потенциалов между полюсами источника питания 24 В и землей. Я так понимаю, что защита от РЧ помех для плат дискретного ввода актуальна, учитывая длинные кабели (максимум что видел 4 км).
Можно еще уточнить об оптимальной резводке платы для борьбы с НСИ?

Автор: shf_05 Dec 28 2014, 18:54

много инфы - погуглите emc pcb design и на русском языке есть хорошие подборки статей, общее в основном одно - хорошая земля (лучше всего как правило заливки одного или нескольких слоев ПП), хорошая развязка питания, наличие путей для обратных токов под линиями

Автор: Kiber99 Dec 29 2014, 04:19

Отдельно друг от друга мип и нси существуют только в воображении, для удобства анализа.

Автор: Bear_ku Dec 29 2014, 06:36

А вы вопрос автора топика посмотрите,
От наносекунд достаточно грамотной схемотехники и разводки. Ферритовая трубка на входящие провода это хорошо, это правильно, но исходя из собственного опыта, пробовали их уже от безнадеги, когда внутри устройства никакие средства не помогали.

Автор: Kiber99 Dec 29 2014, 07:30

От микросекундных импульсов защита выполняется аналогичным образом (грамотной схемотехники). В апаратуре РЗА используются сигнальные цепи с уровнем 220 В, порог чуствительности гораздо выше и вариантов защиты больше.

Автор: Bear_ku Dec 29 2014, 08:32

Да, простите, не правильно выразился. От наносекунд можно избавиться и без применения защитных элементов (варисторов, разрядников). В случае МИП у нас подобное не получилось, собственно из темы думал подчерпнуть что-то полезное, но видимо не судьба.
В аппаратуре РЗА используются и 24В дискретные входы, поэтому не вижу смысла приплетать сюда область использования.

Автор: AlexandrY Dec 29 2014, 10:08

Недавно был случай.
Контактор коммутируют 3-х фазную нагрузку.
В момент коммутации одни группы раньше другие позже начинают контачить и дребезжать.
Появляются длинные на десятки микросекунд пачки не импульсов, а провалов напряжения длительностью 100 нс и амплитудой 100 В.
Такие сигналы спокойно проходят гальваноразвязку на оптронах и портят значение счетчиков энкодеров в процессоре, далее от таких крутых фронтов самопроизвольно включаются высоковольтные тиристоры в фазах (1000 dV/dt), и тогда начинается полная свистопляска.
Конденсаторы 4700 пФ между фазами исправили ситуацию.

Автор: Bear_ku Dec 29 2014, 10:35

Эм-м-м, если не ошибаюсь это уже что-то похожее на колебательные затухающие помехи? Странно тогда, что подобная проблема всплыла только на объекте, а не в испытательной лаборатории.

Автор: AlexandrY Dec 29 2014, 11:39

Непосредственно при измерении на фазе это выглядело как одиночный провал длительностью 100 нс после которого не следовало никаких колебаний в течении микросекунды
Я это объясняю чисто коммутационными процессами контакта.
А вероятность появления такого явления в коммутационном процессе зависит от схемотехники управления контактором.
Пока контактор переключался медленно явление практически не наблюдалось, когда после тюнинга на объекте контактор стал переключаться быстрее эффект стал появляться явно и часто.

Автор: shf_05 Dec 29 2014, 14:35

в данном случае вы не повысили помехозащищенность аппаратуры, а ослабили помеху, влияющую на нее. Скорее всего, вам следовало поставить снабберную цепь на контактор и на симисторы, а оптроны советую применять с экраном- у них высокий CMR и им практически не страшны помехи, т.е. "такие сигналы не проходят через такую гальваноразвязку".

пс- как так контактор переключается именно медленно? на него медленно подают напряжение? это же механический элемент - ему присущ дребезг или якорь с меньшей силой втягивает в катушку и меньший удар?

Автор: AlexandrY Dec 29 2014, 15:35

Снабберы это компромисс. Они подавляют перенапряжения, но и увеличивают стартовый ток. У тиристоров и то, и то имеет ограничение.
Поэтому простые снабберы с конденсатором и резистором эффективны до определенного предела.
Ставить снаббер на контакторы будет прямым нарушением норм безопасности и смысла.
Зачем контактор предохранять от высокого dv/dt?

Наносекундные импульсы под 100 В, проходят на схему уже мимо оптрона. Не имеет никакого значения есть у оптрона экран или нет.
Здесь только оптические волноводы и пространственное разнесение помогает если бороться до конца.

Скорость включения и выключения контактора напрямую зависит от демпфирующих цепей в управляющей обмотке и может варьироваться в несколько раз.

Автор: shf_05 Dec 29 2014, 17:21

а как же вы ставили 4,7нФ конденсатор между фазами - не равносильно снабберу с такой же емкостью и резистором Ом на 100? хотя вам виднее, я не представляю вашей системы в целом. ведь снабберы ставят параллельно нагрузке довольно часто, смотря что коммутировать.


ведь ваши слова?говорите сигнал проходит через оптроны и процессор ловит сигнал где его нет, опять же вам видней- скорее всего я вас неправильно понял.
чтобы не было проблем с определением фазы я ставил полосовой фильтр и компаратор с гистерезисом в нуль детектор фазы и еще программно выбрасывал значения, которые "не ожидал увидеть".
конденсаторы между фазами вероятно можно увеличивать хоть до 0,47мкФ - ставить X2, тогда сеть будет еще синусоидальнее и никаких снабберов не надо.


провалы - это импульсы с отрицательной амплитудой

Автор: AlexandrY Dec 29 2014, 18:32

Снаббер делает пологий фронт только при наличии индуктивности в коммутирумой цепи . Если же в коммутируемой цепи есть емкости, то снабберы бесполезны. Недаром на длинные кабеля к двигателям рекомендуют ставить реакторы.

В моем же случае пускатели стоят на многослойных печатных платах у которых фазы страссированы широкими проводниками в разных слоях.
Межфазная емкость после пускателей более 100 пФ, о чем вовремя не подумал.
И вот первое на что натыкаются тиристоры при коммутации пускателей это вот эти межфазные емкости. (тиристоры стоят перед пускателями)
100 ом резистор в снабберах (конечно они у меня есть) оказывается препятствием для разряда этих емкостей. И все, происходит превышение dv/dt.

0,47мкФ тож можно поставить, но тиристоры тогда сгорят уже из-за превышения di/dt

Насчет не ожидал увидеть, то в моей программе для того дивайса работает более 10 медианных фильтров.
Это не считая аппаратных фильтров против глитчей у самого микроконтроллера, мажоритарной логики на входах счетчиков, блокировки всяких измерений непосредственно в моменты коммутаций и контроля на предельные значения.
Может по тому все и работает даже на предельных dv/dt

Провалы - это фронты. Вот чего надо бояться.

Автор: TSerg Dec 29 2014, 18:47

"Может вернемся к осликам и водяной мельнице?" (С)

Автор: Рэльс Dec 30 2014, 17:55

То есть плата АББ (внизу фото нижней стороны) не самая удачная с точки зрения ЭМС? Сименсовские платки лучше? (фото с сайта s7detali.narod.ru/)

Автор: shf_05 Dec 30 2014, 19:37

смотря что на той стороне платы, смотря какие требования к платам, их цель...

Автор: wim Dec 30 2014, 20:02

Так потерпевшему уже объяснили, что это платы для использования внутри здания, т. е. для защищенной электромагнитной обстановки. Вряд ли их испытывают по 4-й степени жесткости МИП и вряд ли они ее выдержат.

Автор: Рэльс Dec 31 2014, 07:37

Описание платы АББ на сайте
Immunity to Electrical Fast Transient / Burst IEC 61000-4-4 (level 3) - 2 kV Performance criteria A
Surge Immunity Test IEC 61000-4-5 (level 3) - 2 kV Performance criteria A
То есть по ГОСТ Р 51317.4.5
Dct[ c yjdsv ujljv!

[quote name='Рэльс' date='Dec 31 2014, 11:36' post='1303067']
Описание платы АББ на сайте
Immunity to Electrical Fast Transient / Burst IEC 61000-4-4 (level 3) - 2 kV Performance criteria A
Surge Immunity Test IEC 61000-4-5 (level 3) - 2 kV Performance criteria A
То есть по ГОСТ Р 51317.4.5
C Новым годом!

Автор: wim Dec 31 2014, 08:23

Ну так level 3 - это 3-я степень жесткости, а Вам нужна 4-я? Более высокая степень жесткости это не просто лишние кВ, это в несколько раз большая энергия импульса, которую устройство защиты должно поглотить (большую его часть) и рассеять в тепло. И вообще, что Вы уперлись в эти платы - у Вас же источник питания выходит из строя, так надо с него начинать.

Автор: Рэльс Jan 8 2015, 20:28

Еще хотел бы уточнить:
микросекундные помехи обладают большой энергией ("выжигают" элементы схемы)
наносекундные помехи вызавают сбои в микропроцессорах и не повреждают детали (так?)
А к каким проблемам приводит воздействие радиочастотных помех (на практике), и почему при импытаниях их спектр ограничивают именно 80 МГц?

Автор: syoma Jan 9 2015, 11:50

Ну мы при испытаниях расчитывали получить искажения в измерениях после АЦП из-за шума. Но ничего так и не поймали. Наверное при нормальной фильтрации они никакого воздействия не производят. Если по проводам - то наверное ограничивают из практических соображений.
По воздуху - там ессно частотки повыше - до гигагерц от вайфаев и GSMов всяких.

Автор: Рэльс Jan 10 2015, 18:25

И еще один вопрос. Алексей Кузнецов в статье "Помехоустойчивые устройства" рекомендует делить земли на "чистую" и "грязную" для защиты от НСИ. А товарищи Т.Хьюбинг и Т.Ван Дорен в статье "Проектирование печатных плат с учетом эмс" пишут "Несомненно, существуют такие ситуации, когда хорошо расположенный разрыв в полигоне возвратного тока требует­ся. Однако самый надежный метод – один сплошной полигон для всех возвратных сигнальных токов. В случаях, когда от­дельный НЧ­ сигнал восприимчив к наводкам (способен сме­шиваться с другими сигналами платы), используется трасси­ровка на отдельном слое для возврата этого тока к источни­ку. Вообще, никогда не следует использовать разбиение или
вырезку в полигоне возвратного сигнального тока."
Хотел бы узнать мнение специалистов-практиков об этом. Кто прав?

Автор: ZASADA Jan 10 2015, 19:02

оба правы.
к сожалению (или к счастью) нет одного универсального способа на все случаи жизни.

Автор: =AK= Jan 11 2015, 01:20

Эти две статьи рассматривают вопросы на разных уровнях. Т.Хьюбинг и Т.Ван Дорен дают в основном "низкоуровневые" рекомендации о том, как тянуть сигнальные проводники по плате. В статье Кузнецова проблема рассматриваетя на уровне общей компоновки. Не надо разделять земли так, что будут нарушены "низкоуровневые" рекомендации. Например, бессмысленно разделять земли на чистую и грязную без установки барьеров, а если в сигнальном проводнике есть барьер (резистор или дроссель), то к нему бессмысленно прикладывать высокочастотные рекомендации ("кратчайший путь", и т.п.).

Автор: Рэльс Jan 11 2015, 09:17

а можете эту фразу разъяснить?

Автор: =AK= Jan 11 2015, 10:11

При наличии барьера сигнал потеряет свои высокочастотные свойства. Его полоса будет зарезана, фронты завалены. А правила разводки высокочастотных цепей, соответственно, потеряют актуальность.

Из чего следует, что разносить высокочастотный кусок схемы на "чистую" и "грязную" земли довольно бессмысленно. Он должен сидеть на одной земле.

Автор: Рэльс Jan 11 2015, 11:40

То есть заморочиваться как на нижнем рисунке нет смысла?

Автор: =AK= Jan 13 2015, 05:28

Вы 6N137 с открытым коллекторным выходом держите за "высoкочастотные", что ли? Они в несколько раз медленнее чем даже старая медленная серия 74HC. К вашему куску схемы довольно глупо было бы прикладывать большую часть рекомендаций Т.Хьюбинга и Т.Ван Дорена. Все равно как учитывать релятивистские эффекты при езде на велосипеде.

А почему вам именно эти оптроны проглянулись? Судя по схеме, вы сигналы на порты мелкоконтроллера подаете. Почему бы вам самый обычный оптотранзистор не использовать - непонятно.

Автор: Рэльс Jan 13 2015, 16:36

6N137 надеясь на память записал. На самом деле там VO0631 - вроде то же только корпус поменьше и инверсия по выходу. Оптроны - изоляторы SPI интерфейса.
А частоный диапазон эти многоуважаемые авторы делят так
Высокие частты "несколько мегагерц и выше"
Низкие частоты "в общем случае, кГц и ниже"
Я от этого и отталкивался.

Автор: =AK= Jan 14 2015, 08:27

Это устарело. Высокие частоты начинаются примерно с 50-100 МГц. А если вы в провод на печатной плате спокойно можете врезать ферритовое зерно или резистор 100 Ом или более, и от этого ничего не изменится, то какие же это "высокие частоты"? Это низкие.

Автор: Рэльс Jan 14 2015, 14:27

То есть по вашему выходи, что на частотах до 50 МГц не имеет смысла заниматься делением земель на "чистую" и "грязную" при условии использования "берьеров", так? Достаточно полигон земли сделать сплошным (по возможности)?

Автор: =AK= Jan 14 2015, 22:50

Удивительно, как это у вас получилось вывернуть все наизнанку.

1. Установка барьера снижает полосу пропускания и нарушает однородность волнового сопротивления, поэтому барьеры не могут быть установлены в выскокочастотные сигнальные линии, а могут успользоваться только в низкочастотных цепях.

2. Высокочастотный сигнал обязан иметь возвратную землю по всей длине проводника, поэтому земля под высокочастотным участком схемы должна быть сплошной, без вырезов.

3. Соответственно, разделение земель, если оно нужно, должно производиться только в низкочастотной части, поскольку только там можно устанавловать барьеры и нет требований к возвратной земле под каждым проводником.

Автор: Рэльс Jan 22 2015, 16:52

Еще вопрос - использует ли кто-нибудь "чистые" земли для цепей тактового генератора и Reset как это рекомендует Кузнецов (и некоторые фирмы в своих Application Note)? Порылся среди Evaluation Kit на сайтах Maxim-ic и STM, что то не нашел у них такого решения