Každé zařízení obsahující elektrické obvody ovlivňuje svým fungováním své okolí a naopak. Aby se vzájemně neovlivňovaly příliš, musejí být elektromagneticky kompatibilní. Jde tedy o to, aby stroje obsahující elektrické nebo elektronické komponenty vyzařovaly jen přiměřenou úroveň elektromagnetického záření a současně byly odolné vůči vnějšímu vyzařování od okolních zařízení. Mobilní zkušebna TÜV SÜD ověří kompatibilitu velkých strojů i přímo u výrobce.
Aby v našem životním prostoru nevznikla elektromagnetická džungle, byla navržena a přijata pravidla elektromagnetické kompatibility (EMC) obsahující mezní hodnoty, která musí být výrobci bezpodmínečně dodržována. Nejzásadnější pravidlo, kterým je nutné se při výrobě stroje řídit, je směrnice 2014/30/EU.
Jak se s EMC efektivně vypořádat Většina elektrických či elektronických komponent strojů, například řídicí jednotky a další elektronické moduly, má EMC osvědčení už od svého výrobce a často se tak setkáváme s argumentací, že dílčí deklarování komponent o kompatibilitě pro celkové prohlášení stačí. Takové zjednodušení je ale nekorektní a blízké hádání z křišťálové koule. Praxe ukazuje, že zejména elektromagnetické emise nelze bez ověřovacího měření spolehlivě odhadnout. Pokud chce mít výrobce jistotu, že jeho stroj je v souladu s požadavky, měl by provést ověřovací měření. To platí i pro velké stroje.
Legislativní nástroje pro zvládnutí EMC Výrobce nového stroje je před jeho uvedením na trh povinen deklarovat shodu s požadavky směrnice 2014/30/EU a musí být schopen doložit, jakým způsobem shodu ověřil. Nesplní-li tuto povinnost, hrozí mu citelné finanční sankce nebo poškození dobrého jména, protože stroj pravděpodobně nebude správně pracovat. Prosté prohlášení a spoléhání se na osvědčené komponenty není řešením.
TÜV SÜD — specialista na měření EMC v terénu Výrobci velkých strojů často používají argument typu, že se jejich stroje nevejdou do zkušební komory. Ale i velká zařízení s osvědčenými komponenty musí být z hlediska EMC přezkoušena. Měření elektromagnetické kompatibility ve vnějším prostoru (in-site) u nás realizuje TÜV SÜD. K zákazníkovi vysílá pojízdnou zkušebnu se speciálním vybavením a vysoce erudovanými specialisty. Cílem je podle manažerů TÜV SÜD nejen vystavit zprávy ohledně elektromagnetických měření a zanést je do příslušné dokumentace stroje nebo technologického celku, ale případně pomoci hledat zdroje rušení nebo příčiny neodolnosti pro jejich následné odstranění. Měření zpravidla proběhne v jednom dni, a významně tedy nenaruší nabité harmonogramy v době finalizace stroje. „Naše jedinečnost je v tom, že jsme schopni EMC otestovat přímo u výrobce. Stroj se nikam neveze ani nerozebírá. To by třeba u výrobních linek ani nebylo možné. Pokud stroj nevyhoví požadavkům napoprvé, je potřeba měření po úpravě stroje opakovat. V případě vlastního zařízení se případné nežádoucí vyzařování elektromagnetického pole řeší například dodatečným krytováním nebo správným uzemněním jednotlivých komponent a vodičů. U přívodů je to vhodné řešit odstíněním, například použitím RLC filtrů. Není výjimkou, že současně na žádost zadavatele provádíme i vybraná měření dalších parametrů mimo EMC, na které máme rovněž oprávnění. Během jedné inspekce zařízení tak může být prověřena také hlučnost, míra vibrací, elektrická bezpečnost nebo ověřena bezpečnostní rizika jako podklad pro finální analýzu rizik,“ říká Petr Domša, inspektor pro oblast elektrických zařízení TÜV SÜD Czech.
Co ověření elektromagnetické kompatibility obnáší Obecně řečeno: pokud není elektromagnetická kompatibilita stroje řešena, může si jeho provozovatel zvýšit hladinu elektromagnetického smogu (noise) na pracovišti a „zarušit“ stávající stroje nebo přivézt do provozu zařízení, které nebude odolné vůči šumu v síti či elektromagnetickému poli v jeho okolí. Shodu s požadavky EMC si nechávají ověřit především výrobci již ve fázi výroby stroje před jeho uvedením na trh. V případě dovozu zařízení ze zemí mimo EU, kde dovozci nebyla dodána technická dokumentace od původního výrobce, si ji musí dovozce vytvořit sám, aby byl schopen kontrolním orgánům splnění evropských norem pro danou oblast doložit. Tak či tak je potřeba mít za sebou autoritu v oboru, které je schopna zkoušky s danými postupy provést a má právo vydat příslušný certifikát, který si výrobce začlení do technické dokumentace stroje jako doklad o shodě. Jen tak lze odpovědně vydat Prohlášení o shodě s požadavky směrnice o EMC.
Elektromagnetické emise v praxi V případě měření emisí jde o komplexní ověření intenzity elektromagnetického pole produkovaného zařízením, a to zářením skrz kryt, tedy „vzduchem“, i na svorkách elektrického přívodu. Od měření emisí lze upustit pouze v případě nepolovodičových prvků. Například tam, kde se jedná o prostou odporovou zátěž, jakou je například topná spirála, nebo asynchronní motor bez regulace. Běžné elektrické součástky elektromagnetické pole vytvářejí, vzájemně interferují a mohou zesilovat konečné rušení daného zařízení do okolí. To může vést k poruchám při přenášení dat mezi komponenty stroje či dokonce k jejich ztrátě. Zařízení pak „padají“ do nespecifikované poruchy ovlivňující celý výrobní proces. Je pak často nutný restart zařízení nebo celé linky a její znovuzprovoznění.
Elektromagnetická odolnost v praxi U ověření odolnosti proti vnějším vlivům sledujeme, zda se zařízení chová podle očekávání, i pokud je vystaveno nadměrnému elektromagnetickému poli, které může například generovat okolní stroj nebo jiné zařízení pracující v okolí. Případně může vzniknout elektrostatická jiskra od obsluhy s nabitým pracovním pláštěm. Z pohledu Směrnice EU hovoříme o následujícím reakčním stavu stroje: Funkční kritérium A: zkoušené zařízení (EUT — equipment under test) musí pracovat nepřetržitě během zkoušky i po ní podle svého určení, přičemž není povoleno žádné zhoršení činnosti nebo ztráta funkce pod funkční úroveň stanovenou výrobcem. Funkční kritérium B: zařízení musí po zkoušce pracovat nepřetržitě podle svého určení, přičemž není povoleno žádné zhoršení činnosti nebo ztráta funkce pod úroveň činnosti stanovenou výrobcem. Během zkoušky je sice dovoleno zhoršení funkčnosti, ale není dovolena změna aktuálního provozního stavu nebo ztráta uložených dat. Funkční kritérium C: je dovolena dočasná ztráta funkce za předpokladu, že funkce je samoobnovitelná nebo může být obnovena ovládacími činnostmi. Jestliže se v důsledku zkoušek definovaných touto normou stane EUT nebezpečné nebo nezpůsobilé, musí být považováno za nevyhovující zkoušce. Výrobce si zpravidla minimální funkční úroveň nebo přípustnou ztrátu funkčnosti stanovuje sám. Případně může být kritérium odvozeno z popisu výrobku a dokumentace, a z toho, co může uživatel rozumně očekávat od přístroje, je-li užíván podle svého určení.
Přínos ověření EMC Z pohledu emisí, tedy vyzářeného elektromagnetického pole, jde o jistotu, že dané elektrické zařízení nemůže negativně ovlivnit svou činností ostatní elektronická zařízení ve svém okolí, která jsou připojena ve společné distribuční síti nebo v blízkém okolí stroje. Druhý přínos tkví v odolnosti zařízení, tedy jistotě, že zařízení bude správně a bezpečně fungovat a nebude ovlivněno elektromagnetickým prostředím, např. přepětím v napájecí síti, napěťovými špičkami, výboji a podobně, v širším pojetí pak všemi vstupy elektromagnetických polí v okolí.
Odstraňování nedostatků „Mezi nejčastější nedostatky patří překročení limitních hodnot emisí, a tedy nevyhovění EMC požadavkům. Stanovit jednoznačně příčiny vyšších hodnot rušení nelze, ale lze je účinně eliminovat. Vše se odvíjí od technických a frekvenčních parametrů zařízení. V praxi to znamená např. implementaci vhodných odrušovacích síťových prvků, RLC filtrů (na přívodním vodiči k zařízení), oddělení silových a komunikačních vedení, instalace ESD krytí a jejich správné pospojování, třeba formou instalace dalších krytů, izolací vysokofrekvenčních akčních prvků a podobně. V případě odolnosti zařízení se nedostatky v některých případech řeší instalací přepěťových prvků, jako jsou varistory a transily. Zpravidla je však nutné některé komponenty nahradit novými, odolnějšími, což se může např. týkat i na první pohled robustních prvků, jako je motor dávkovacího čerpadla,“ dokládá příklady z praxe P. Domša. Měření zařízení u výrobce nebo v místě instalace stroje je vhodné provádět pokud:
je vzhledem velikosti a hmotnosti stroje obtížná nebo nemožná manipulace se strojem v prostoru,
je nutné zajištění elektrického napájení o nadstandardním příkonu nebo odlišná frekvence a napětí (platí zejména pro větší zařízení s vyššími výkony),
je nutné zajištění pomocných externích zařízení pro správnou činnost výrobku (např. výrobní linka jede, jen když jsou na vstupech komponenty, které zpracovává),
je nutné zajistit další zdroje a média, které zařízení pro svou činnost v rámci svého určení vyžaduje (větrání, tlakový vzduch, voda, chlazení, hydraulika atd.).
Proč dělat EMC testy Provedením EMC testů je zjištěn obraz reálné hodnoty rušení a zaznamenán do zkušebního protokolu a takto získaný výsledek je ve většině případů těžko zpochybnitelný. Na rozdíl od různých odhadů a simulací, kdy je dosažená hodnota vždy značně ovlivněna definovanými předpoklady, takže ji nelze považovat za zcela věrohodnou. EMC testování je tedy nejvhodnější způsob, jak ubezpečit sám sebe jako výrobce a své zákazníky, že stroj je plně v souladu se zavedenými pravidly a neovlivňuje negativně okolí. Bez ohledu na reálnou velikost zařízení tak získá „vysvědčení“ v podobě certifikátu. /Jan Matoušek/
