Emisja a odporność elektromagnetyczna – czym się różnią?

Urządzenie może nie zakłócać otoczenia, a mimo to samo przestawać działać pod wpływem zaburzeń. Dlatego w ocenie zgodności EMC analizuje się dwa zagadnienia: emisję i odporność elektromagnetyczną. Wyjaśniamy ich znaczenie na przykładzie sterownika przemysłowego.

1. Dlaczego dyrektywa EMC rozróżnia emisję i odporność?

Załącznik I pkt 1 dyrektywy 2014/30/UE określa dwa ogólne wymagania zasadnicze. Po pierwsze, generowane zaburzenia elektromagnetyczne nie mogą przekraczać poziomu, powyżej którego urządzenia radiowe, telekomunikacyjne lub inne nie mogą działać zgodnie z przeznaczeniem. Po drugie, wyposażenie powinno wykazywać poziom odporności na zaburzenia spodziewane podczas zamierzonego użytkowania, pozwalający na pracę bez niedopuszczalnego pogorszenia działania.

2. Czym jest emisja elektromagnetyczna?

Emisja to zaburzenia elektromagnetyczne generowane przez urządzenie i mogące rozchodzić się różnymi drogami. W praktyce rozróżnia się m.in. emisję przewodzoną, docierającą przez przewody, oraz emisję promieniowaną, związaną z rozchodzeniem się pól elektromagnetycznych.

Przykładowe źródła zaburzeń to przetwornice impulsowe, szybkie układy cyfrowe, falowniki czy przełączanie obciążeń. Ich występowanie nie przesądza automatycznie o niezgodności: znaczenie ma poziom zaburzeń, charakterystyka wyrobu i odpowiednie wymagania.

3. Czym jest odporność elektromagnetyczna?

Odporność opisuje zdolność urządzenia do zachowania akceptowalnego działania w obecności określonych zaburzeń. Przy analizie można uwzględniać m.in. wyładowania elektrostatyczne (ESD), szybkie elektryczne stany przejściowe (EFT), udary, zaburzenia przewodzone indukowane przez pola radiowe i promieniowane pola elektromagnetyczne.

Nie oznacza to, że każdy produkt musi przejść identyczny zestaw prób. Właściwe zjawiska i poziomy dobiera się z uwzględnieniem zamierzonego użytkowania, środowiska oraz odpowiednich wymagań i norm.

4. Emisja i odporność – porównanie

5. Przykład: sterownik przemysłowy 24 V DC

Producent opracowuje sterownik z modułem komunikacyjnym, wyjściami tranzystorowymi i zasilaczem impulsowym. Podczas oceny emisji sprawdza, czy urządzenie w reprezentatywnej konfiguracji nie wprowadza nadmiernych zaburzeń do przewodów i otoczenia.

Podczas oceny odporności sprawdza natomiast, co dzieje się podczas oddziaływania odpowiednich zaburzeń: czy komunikacja zostaje zachowana, czy występuje reset, błąd pomiaru lub niezamierzone przełączenie wyjścia. Dopuszczalne zachowanie trzeba oceniać według właściwych kryteriów funkcjonalnych i zastosowanej normy.

6. Jak producent powinien zaplanować ocenę EMC?

1. Ustalić zastosowanie dyrektywy 2014/30/UE i ewentualnych regulacji szczególnych.
2. Opisać produkt, środowisko i reprezentatywne konfiguracje pracy.
3. Zidentyfikować istotne zjawiska emisji i odporności.
4. Dobrać odpowiednie normy lub inne rozwiązania pozwalające wykazać wymagania zasadnicze.
5. Zaplanować potrzebne analizy, badania oraz kryteria oceny pracy urządzenia.
6. Udokumentować wyniki i uzasadnienie zgodności, uwzględniając wszystkie istotne wymagania.

Załącznik II pkt 2 dyrektywy wskazuje, że ocena powinna uwzględniać istotne zjawiska, wszystkie normalne zamierzone warunki pracy i reprezentatywne konfiguracje przewidzianego zastosowania.

7. Najczęstsze błędy

• Przyjęcie, że brak problemów w eksploatacji dowodzi zgodności EMC.
• Weryfikacja tylko emisji przy pominięciu istotnych wymagań odporności.
• Badanie wyrobu w konfiguracji niereprezentatywnej dla użytkowania.
• Brak udokumentowanych kryteriów oceny funkcji podczas prób odporności.
• Uznanie zgodności komponentów za automatyczny dowód zgodności całego urządzenia.

Podsumowanie

Emisja i odporność to dwa odrębne, uzupełniające się filary kompatybilności elektromagnetycznej. Urządzenie powinno ograniczać niepożądane oddziaływanie na otoczenie, a jednocześnie działać z odpowiednią odpornością w swoim zamierzonym środowisku. Dlatego kompletna ocena EMC nie może opierać się wyłącznie na jednym z tych obszarów.