[ 별표 1-3] KN 61000-4-4 전기적빠른과도현상 / 버스트 내성시험방법
목 차 1. 적용범위 2 2. 참조규격 2 3. 용어정의 2 4. 일반사항 5 5. 시험레벨 5 6. 시험장비 6 7. 시험배치 10 8. 시험절차 14 9. 시험결과의평가 15 10. 시험보고서 16 부록 A( 정보 ) 전기적빠른과도현상 / 버스트의정보 26 부록 B( 정보 ) 시험레벨의선택 28 참고문헌 30-1 -
1. 적용범위 본규격은반복성전기적빠른과도현상에대한전기, 전자장비의내성에관한것이며, 전기적빠른과도현상 / 버스트에대한내성요구사항과시험절차를제공한다. 또한, 부가적으로시험레벨의범위를정의하고시험절차를확립한다. 본규격의목적은전기및전자장비의성능이전원공급포트, 신호포트, 제어포트에서일어나는전기적빠른과도현상 / 버스트의영향을받을때, 그내성평가에대한일반적이고재현가능한기준을확립하는것이다. 본 KN 61000-4 시리즈에서문서화된시험방법은위에서정의된현상에대한장비나시스템의내성을평가하기위한일관성있는방법을설명하고있다. 주1) IEC Guide 107에설명된바와같이, 본규격은 EMC 기준전문위원회가사용하기위한기본 EMC 출판물이다. IEC Guide 107에서언급한바와같이, EMC 기준전문위원회는본내성시험표준규격의적용여부에대한결정에책임이있으며, 만약적용한다면적절한시험레벨과성능기준을결정하는데책임이있다. TC-77에해당되는제품에대한특정내성시험값의평가는 EMC 기준전문위원회에서다룬다. 본규격은아래의사항들을정의한다 : - 시험전압파형 - 시험레벨범위 - 시험장비 - 시험장비의유효성확인절차 - 시험배치 - 시험절차 본규격은시험실에서수행하는시험과설치후시험에관한규격을제공한다. 2. 참조규격 다음의참조규격은본규격의적용에반드시필요하다. 출판년도가표기된참조규격에대해서는, 인용된판만을적용한다. 출판년도가표기되지않은참조규격에대해서는, 해당참조규격의최신판 ( 개정판도포함 ) 을적용한다. IEC60050-161:1990, 국제전기기술용어 (IEV) - 제 161 장 : 전자파적합성 (EMC) 3. 용어정의 - 2 -
본규격의목적을위해, IEC60050-161 의용어및정의와함께아래의용어와정의들을사용한다. 3.1 버스트 (burst) 제한된개수의개별펄스들의열, 또는제한된시간동안의진동 [IEV 161-02-07] 3.2 교정 (calibration) 규정된조건하에서, 측정지시치와결과치사이에존재하는관련성을표준을기준으로하여평가하는일련의과정 주1) 이용어는 불확도 (uncertainty)" 라는용어와관련이있다. 주2) 측정지시치와결과치사이의관련성은교정다이어그램에의해이론적으로설명할수있다. [IEV 311-01-09] 3.3 결합 (coupling) 회로들간의상호작용으로, 한회로에서다른회로로에너지가전달되는현상 3.4 공통모드 ( 결합 ) (common mode (coupling)) 기준접지면에대해서모든선로들이동시에결합하는현상 3.5 결합클램프 (coupling clamp) 피시험회로에방해신호를저항성접속없이공통모드결합시키기위한장치로, 그크기와특성이정의되어있는장치이다. 3.6 결합회로망 (coupling network) 한회로에서다른회로로에너지를전달하기위한전기회로 3.7 감결합회로망 (decoupling network) 피시험기기가아닌다른기기, 장치또는시스템의영향으로피시험기기에인가되어진전기적빠른과도현상전압을방지하기위한전기회로 3.8 성능저하 (degradation) 기기, 장비또는시스템의동작성능이의도된성능에서벗어난상태 - 3 -
주 ) 저하 (degradation) 라는용어는일시적또는영구적고장을의미할수있다. [IEV 161-01-19] 3.9 전기적빠른과도현상 /B 전기적빠른과도현상 / 버스트 3.10 전자파적합성 (electromagnetic compatibility : EMC) 장비나시스템이, 존재하는전자파환경내에서만족스럽게동작하며그리고이환경내의다른어떤것 ( 장비나시스템등 ) 에허용기준이상의전자파방해를주지않는능력 [IEV 161-01-07] 3.11 EUT 피시험기기 3.12 기준접지면 (ground reference plane) 평평한도전성평면이며, 그전위를공통기준전위로사용한다. [IEV 161-04-36] 3.13 ( 방해에대한 ) 내성 (immunity (to a disturbance)) 전자파방해가존재할때, 장치, 기기또는시스템이성능저하없이동작할수있는능력 [IEV 161-01-20] 3.14 포트 (port) 외부전자기환경과피시험기기사이의특정접속부 3.15 상승시간 (rise time) 펄스의순시값이 10% 에도달한시간부터 90% 에도달한시간까지의시간간격 [IEV 161-02-05, 수정판 ] 3.16 과도현상 (transient) 관심있는시간척도에비해짧은시간간격동안에, 두개의연속적정상상태사이에서변화하는현상또는물리량에관한용어또는이를지칭하는용어 [IEV 161-02-01] 3.17 유효성확인 (verification) - 4 -
시험장비시스템 ( 예, 시험신호발생기와상호연결케이블등 ) 을점검하는일련의과정과이시험시스템이 6절에주어진규격내에서동작하는지를조사하는일련의과정. 주1) 유효성확인을위해사용된방법은교정에서사용된방법과다를수있다. 주2) 6.1.2와 6.2.2의절차는, 피시험기기에의도된파형을전달시키기위해시험신호발생기와이시험배치를구성하는기타부품들의정확한동작을보증하기위한지침으로써의미가있다. 주3) 본기본 EMC 표준규격의목적에있어서, 이정의는 IEV 311-01-13에주어진정의와는다르다. 4. 일반사항 반복성전기적빠른과도현상시험은전기, 전자장비의전원공급포트, 제어포트, 신호포트에결합된다수의전기적빠른과도현상으로이루어진버스트를이용한시험이다. 짧은상승시간, 반복율, 낮은과도현상에너지가시험에서중요하다. 본시험은, 스위칭과도현상 ( 유도성부하의단락, 릴레이접점의바운싱등 ) 에서발생되는것과같은여러유형의과도방해를받는전기, 전자제품에대한내성을시험하기위한것이다. 5. 시험레벨 장비의전원포트, 접지포트, 신호및제어포트등에인가할수있는, 전기적빠른과도현상시험에대한권장시험레벨을표 1에보인다. 이들개방회로출력전압들이전기적빠른과도현상 / 버스트시험신호발생기에표시될것이다. 레벨선택에대해서는부록 B를참조한다. 표.1 시험레벨 개방회로출력시험전압과임펄스반복율 레벨 전원포트, PE 입 / 출력신호, 데이터, 제어포트전압첨두치 [kv] 반복율 [khz] 전압첨두치 [kv] 반복율 [khz] 1 0.5 5 또는 100 0.25 5 또는 100 2 1 5 또는 100 0.5 5 또는 100 3 2 5 또는 100 1 5 또는 100 4 4 5 또는 100 2 5 또는 100 x 주1) 특별 특별 특별 특별 - 5 -
( 비고 ) 1. 반복율 5 khz 의사용은일반적이다. 그러나 100 khz의사용이실제상황에더가깝다. EMC 기준전문위원회에서는규정제품또는제품유형에따라어떤주파수들이관련되었는지를결정해야한다. 2. 어떤제품에있어서전원포트와입 / 출력포트사이에명확한구별을할수없는경우에는, EMC 기준전문위원회에서시험목적을위해이에대한구별을만들어두어야한다. 주1) x 는미정값이며, 이레벨은해당장비규격에규정되어있어야한다. 6. 시험장비 6.1.2와 6.2.2의유효성확인절차는시험신호발생기, 결합 / 감결합회로망및기타시험배치에필요한기기들의정확한동작을보증하기위한지침이며, 이에따라시험신호발생기로부터피시험기기에원하는파형이전달되어질것이다. 6.1 버스트신호발생기 시험신호발생기의간략화된회로도를그림 1 에보인다. 회로소자인 C c, R s, R m 및 C d 는개방회로조건하에서그리고 50 Ω 의부하조건하에서신호발생기로부터부하까지전기적빠른과도현상를전달하도록하기위해선정된값들이다신호발생기의실효출력임피던스는 50 Ω 이어야한다. 시험신호발생기의주요부품들은다음과같다 : - 고전압발생원 - 충전저항 - 에너지충전커패시터 - 고전압스위치 - 임펄스지속시간을결정하는저항 - 임피던스정합저항 - 직류차단용커패시터 6.1.1 전기적빠른과도현상 / 버스트시험신호발생기의특성 전기적빠른과도현상 / 버스트시험신호발생기의특성은다음과같다. - 1000 Ω 부하의출력전압범위는최소 0.25 kv 에서 4 kv 일것 - 50 Ω 부하의출력전압범위는최소 0.125 kv 에서 2 kv 일것 시험신호발생기는단락회로조건에서도동작되어야한다. - 6 -
특성 - 극성 : - 출력형태 : - 직류블로킹 (Blocking) 커패시터 : - 임펄스의반복주파수 : - 전원공급관계 : - 버스트지속시간 ( 그림 2 참조 ): 양극 (+) / 음극 (-) 동축형태, 50 Ω 10 nf ± 20 % ( 표 2 참조 ) ± 20 % 비동기 5 khz 에서 15 ms ± 20 % 100 khz 에서 0.75 ms ± 20 % - 버스트주기 ( 그림 2 참조 ): 300 ms ± 20 % - 펄스파형의형태 50 Ω 부하일때상승시간 t r = 5 ns ± 30 % 지속시간 t d (50 % 에서 )= 50 ns ± 30 % 첨두전압 = 표 2 를따르고, ± 10 % (50 Ω 파형에대해서는그림 3 참조 ) 1000 Ω 부하일때상승시간 t r = 5 ns ± 30 % 지속시간 t d (50 % 에서 )= 50 ns ± 30 % 허용오차는 -15 ns에서 +100 ns첨두전압 = 표 2를따르고, ± 20 % ( 표 2의하단주2 참조 ) - 시험부하임피던스 50 Ω ± 2 % 1000 Ω ± 2 % 와병렬로 6 pf이하. 저항성측정은직류에서이루어지고, 용량성측정은낮은주파수에서동작되는상용용량성미터기를사용하여이루어진다. 6.1.2 전기적빠른과도현상 / 버스트시험신호발생기특성의유효성확인 모든시험신호발생기의공통기준을확립하기위해, 시험신호발생기의특징에대한유효성확인을하여야한다. 이목적을위해다음의절차를따라야한다. 시험신호발생기출력을 50 Ω과 1,000 Ω 동축형으로종단시키고, 전압을오실로스코프로관측할수있도록한다. 측정장비와시험용임피던스부하의 -3 db대역폭은최소한 400 MHz 이상이어야한다. 1,000 Ω 의시험용임피던스부하는복소값을가질수있다. 하나의버스트내의임펄스상승시간, 지속시간및반복률뿐만아니라버스트지속시간과주기를관측하여야한다. 표 2의설정전압각각에대하여, 50 Ω 부하에서의출력전압 (Vp(50 Ω)) 을측정한다. 이측정전압은 [0.5 x Vp( 개방회로 )] ± 10 % 이어야한다. 동일한시험신호발생기의 ( 전압 ) 설정상태에서, 1000 Ω 부하에서의전압 [Vp(1000 Ω)] 을측정한다. 이측정전압은 Vp( 개방회로 ) ± 20 % 이어야한다. - 7 -
주 1) 측정은부유용량이최소가되도록하여측정한다. 표.2 출력전압의첨두치와반복율 설정전압 [ kv ] Vp( 개방회로 ) [ kv ] Vp(1000 Ω) [ kv ] Vp(50 Ω) [ kv ] 반복율 [khz] 0.25 0.25 0.24 0.125 5 또는 100 0.5 0.5 0.48 0.25 5 또는 100 1 1 0.95 0.5 5 또는 100 2 2 1.9 1 5 또는 100 4 4 3.8 2 5 또는 100 주2) 1000 Ω 부하저항을사용하면, Vp(1000 Ω) 열에서보인설정전압보다 5% 낮은판독전압값이자동적으로나타난다. 1000 Ω 에서판독전압 V p =V p ( 개방회로 ) 1000 이다. 1000/1050 은총회로임 1050 피던스 1000+50 Ω 에대한시험용부하임피던스의비이다. 주3) 50 Ω 부하인경우에, 측정출력전압은위의표에서반영된것처럼무부하전압의 0.5배이다. 6.2 교류 / 직류주전원포트에대한결합 / 감결합회로망 교류 / 직류주전원공급포트의승인시험을위해서는결합 / 감결합회로망이요구된다. 회로도 (3상주전원공급장치에대한예 ) 가그림 4에주어져있다. 전기적빠른과도현상 / 버스트시험신호발생기의파형을 6.2.2를따라결합회로망출력단에서확인하여야한다. 6.2.1 결합 / 감결합회로망의특성 결합 / 감결합회로망의특성은다음과같다. - 결합커패시터 : 33 nf - 결합모드 : 공통모드 6.2.2 결합 / 감결합회로망의특성의검증 6.1.2에주어진요구사항은결합 / 감결합회로망특성의유효성확인을위해사용된측정장비에역시적용된다. 단일 50 Ω 종단을갖는결합 / 감결합회로의공통모드출력에서파형을확인하여야한다. 시험신호발생기의출력전압을 4 kv 공칭전압으로설정하고유효성확인을수행한다. 신호발생기를결합 / 감결합회로망의입력단에연결한다. 결합 / 감결합회로망의출력단 ( 통상적으로 - 8 -
피시험기기에연결된 ) 을 50 Ω 부하로종단시킨다. 첨두전압과파형을기록한다. 각각의단일결합 / 감결합경로에대한기능상의유효성확인을권장한다. 펄스의상승시간 (10 % 부터 90 % 까지의값 ) 은 5 ns ± 30 % 일것. 임펄스지속시간 (50 % 값 ) 은 50 Ω의부하로 50 ns ± 30 % 일것. 표 2에따라, 첨두전압 ± 10 % 일것. 피시험기기와전원회로망의연결을뗄때, 결합 / 감결합회로망입력단의잔류시험압은인가시험전압의 10 % 를초과하지말아야한다. 펄스전 주1) KN61000-4-4(1995) 1판에따라설계된결합 / 감결합회로망은본규격의공통모드요구사항을만족하기위해최소한의변경이필요할수있다. 6.3 용량성결합클램프 피시험기기포트의포트들에, 케이블차폐부에또는피시험기기의어떤다른부분에서도어떤저항성접속이없이, 피시험회로까지전기적빠른과도현상 / 버스트를결합시킬수있도록하기위해클램프를사용한다. 클램프의결합용량은케이블의직경, 재질, 그리고 ( 만약있다면 ) 차폐부의특성에따른다. 이결합클램프기기는피시험회로의케이블을감싸기위한 ( 평평하거나둥글게 ) 클램프유니트 ( 아연도금된철, 동, 구리또는알루미늄으로만들어지는 ) 로구성되어있고, 최소 1m 2 면적의접지면상에위치해야한다. 기준접지면은클램프의모든면에서적어도 0.1 m 이상더넓어야한다. 클램프는시험신호발생기와어느한쪽에서연결되도록양쪽끝에고전압동축케이블커넥터를제공하여야한다. 신호발생기는피시험기기와가장가까운곳에있는클램프의끝에연결하여야한다. 케이블과클램프간의최대결합용량을제공하도록클램프자체는가능한한아주가까이있어야한다. 결합클램프의기계적정렬구조가그림 5에주어져있으며, 이기계적정렬구조로인해주파수응답특성과임피던스등과같은특성이결정된다. 특성 - 케이블과클램프간의전형적결합용량 : - 둥근케이블의사용가능한직경범위 : - 절연저항능력 : 100 pf 에서 1000 pf 4 mm 에서 40 mm 5 kv ( 시험펄스 : 1.2/50 μs ) 입 / 출력포트와통신포트들에연결된선로의승인시험을위해서는클램프를사용한결 - 9 -
합법이요구된다. 만약 6.2에서정의된결합 / 감결합회로망을사용할수없다면, 오직교류 / 직류전원공급포트에만사용할수있다. 7. 시험배치 시험환경을기초로하여서로다른시험유형이정의되었다. 이들은, - 시험인증기관에서수행되는형식 ( 적합성 ) 시험 - 최종설치조건에서수행되는설치후시험 권장되는시험방법은시험인증기관에서수행되는형식시험이다. 만약제조업체의설명서가있으면, 이에따라피시험기기를배치하여야한다. 7.1 시험장비 시험배치는다음의장비들을포함한다 ( 그림 6 참조 ) - 기준접지면 - 결합장치 ( 회로망또는클램프 ) - 감결합회로망 - 시험신호발생기 7.2 시험인증기관에서수행되는형식시험을위한시험배치 7.2.1 시험조건 다음의요구사항들은 8.1에서규정된환경기준조건으로, 시험인증기관에서수행되는시험에적용된다. 피시험기기가고정식바닥설치형또는탁상설치형기기이건, 그리고기타다른구조로설치되도록설계된기기이건간에이피시험기기는기준접지면위에놓여야하며 0. 1 m ± 0.01 m 두께 ( 그림 7 참조 ) 의절연지지대에의해접지면과절연되어있어야한다. 탁상설치형기기의경우에, 피시험기기는접지기준면위 0.1 m ± 0.01 m 두께위에놓여야한다 ( 그림 7 참조 ). 통상적으로천정또는벽에설치되는피시험기기는접지기준면위 0.1 m ± 0.01 m 두께위에위치시킨피시험기기인탁상설치형기기로시험하여야한다. 시험신호발생기와결합 / 감결합회로망은접지기준면위에바로두고본딩하여야한 - 10 -
다. 기준접지면은최소 0.25 mm 두께의금속판 ( 구리또는알루미늄 ) 이어야한다 ; 다른금속물질들이사용될수있으나이들은두께가최소 0.65 mm이상되어야한다. 접지면의최소면적은 1 m x 1 m 이다. 실제크기는피시험기기의크기에따른다. 기준접지면은모든면에서피시험기기보다적어도 0.1 m 만큼더커야한다. 기준접지면은보호접지에접속되어있어야한다. 피시험기기는장비설치규격에따라그기능상의요구사항을만족하도록배치되고연결되어있어야한다. 접지면은제외하고, 피시험기기와다른모든전도성구조물 ( 예를들면, 차폐실벽 ) 사이의최소거리는 0.5 m 이상되어야한다. 피시험기기의모든케이블은기준접지면위 0.1 m 절연지지대위에위치하여야한다. 케이블들이전기적빠른과도현상의영향을받지않도록케이블간에결합을최소화하기위해피시험케이블로부터가능한멀리배치시켜야한다. 피시험기기는제조업체의설치규격에따라접지시스템에연결되어야한다. 추가적인접지연결은허용하지않는다. 결합 / 감결합회로망의접지케이블로부터접지기준면까지의연결임피던스와모든본딩부위의연결임피던스는낮은유도성으로되어있어야한다. 시험전압 인가를위해 직접 결합 회로망 또는 용량성 클램프 둘 중의 한방법을 사용하여야 한다. 상호접속 케이블 길이가 시험에 불가능할정도로짧지않다면, 두개 의피시험기기사이에연결된케이블을포함한모든피시험기기의 포트에 시험전압을인 가하여야한다. 감결합회로망은보조장비와공공회로망을보호하기위해사용되어야한다. 결합클램프를사용할때, 결합클램프아래의접지기준면을제외하고는결합판과모든다른전도성표면사이의최소거리는 0.5 m 이어야한다. 적어도제품규격또는제품군규격에서달리규정되지않았다면, 결합장치와피시험기기사이의신호선과전원선의길이는 0.5 m ± 0.05 m 이어야한다. 만약에제조업체에의해제공된비분리형전원공급케이블이제품의길이와함께 - 11 -
0.5 m ± 0.05 m 를초과하면, 이초과된길이를접지기준면 0.1 m 위에위치시키고유도성이되지않도록말지말고접어두어야한다. 시험인증기관시험에대한시험배치의예를그림 7 과 8 에보인다. 그림 8 에는, 피시험기기의샤시에연결된추가접지면이사용된다. 7.2.2 피시험기기에시험전압의결합방법 피시험기기에시험전압을결합하는방법은피시험기기의포트유형에따라다르며, 아래에서설명한다. 7.2.2.1 전원공급포트 결합 / 감결합회로망을통해전기적빠른과도현상 / 버스트방해전압을직접결합시키기위한시험배치의예를그림 9에보인다. 이방법은주전원포트에시험전압을결합시키는우선권장방법이다. 적절한 결합 / 감결합이가능하지않다면, 즉교류 주전원 전류가 100 A 이상인 경우 에 대체 방법을 적용할 수 있다 ; 그러나용량성클램프의사용은권장되지않는다. 그 이유는버스트를결합시킬때용량성 클램프의 효율이 33 nf의 커패시터를 사용한 직 접주입방법보다훨씬작기때문이다. 7.2.2.2 입 / 출력포트와통신포트 입 / 출력포트와통신포트에방해시험전압을인가시키기위한용량성결합클램프의사용방법을그림 7과 10에서예로보인다. 용량성결합클램프를사용할때, 피시험기기에연결된시험되지않는기기나보조기기는적절하게감결합되어있어야한다. 7.2.2.3 캐비닛의접지포트 캐비닛의시험점은보호접지도체포트이어야한다. 그림 11 에따라 33 nf 의결합커패시터를통해보호접지연결부에시험전압을인가하여야한다. 7.3 설치후시험을위한시험배치 이시험은선택사항이며, 제조자와소비자가합의하였을경우에만적용할수있다. 시험그자체만으로도피시험기기가파괴될수있고, 같은장소에있는기타기기가손상될수있거나또는허용할수없을정도로영향을받을수있음을고려하여야한다. - 12 -
최종설치조건을만족하였을때, 기기또는시스템을시험하여야한다. 설치후시험은가능한한, 실제전자파환경에유사하게모사하기위해결합 / 감결합회로망없이수행하여야한다. 만약피시험기기외의다른장비나시스템이시험과정동안부당하게영향을받는다면, 사용자와제조업자간의합의에의해감결합회로망을사용하여야한다. 7.3.1 전원공급포트와접지포트에서의시험 7.3.1.1 고정형바닥설치형기기기 피시험기기캐비닛상의모든전원공급포트, 교류또는직류포트, 및보호접지또는기능접지포트와, 기준접지사이에시험전압을동시에인가하여야한다. 시험배치에대해서는그림 11 을참조한다. 1 m2의최소면적을갖는기준접지면 (7.2.1 참조 ) 을피시험기기가까이에배치하여야하고, 주전원공급포트에있는보호접지도선에접속해야한다. 전기적빠른과도현상 / 버스트시험신호발생기는기준접지면위에위치시켜야한다. 전기적빠른과도현상 / 버스트결합장치의동축케이블출력으로부터피시험기기포트까지의접속케이블 (Hot-Wire) 의길이는 0.5 m ± 0.05 m 이어야한다. 이연결선로는차폐되지는않지만잘절연되어있어야한다. 교류 / 직류차단커패시터가필요한경우에, 커패시터는 33 nf 이어야한다. 피시험기기의기타모든연결은기능상의요구사항을따라야한다. 7.3.1.2 유연한코드와플러그로주전원공급장치에연결된, 비고정형바닥설치형기기 전원공급장치의각포트와보호접지사이에시험전압을동시에인가하여야한다. ( 그림 12 참조 ) 7.3.2 입 / 출력포트와통신포트에대한시험 용량성결합클램프는입 / 출력포트와통신포트에시험전압을결합시키기위한우선권장방법이다. 그러나만약케이블의기계적인문제 ( 크기, 케이블배선 ) 로인클램프를사용할수없다면, 시피험선로를감싸는테이프또는전도성금속박으로대체하여야한다. 금속박또는테이프로결합시켰을경우에커패시턴스는표준결합클램프의커패시턴스와같아야한다. 또다른방법으로, 클램프의분포커패시턴스또는금속박이나테이프배치에의한분포커패시턴스대신에 100 pf 커패시터를통해선로의포트에전기적빠른과도현상 / 버스트시 - 13 -
험신호발생기를결합시키는방법이있다. 만일피시험기기에유사한포트가다수있다면, 이들케이블이명확하게동일한경우에대표적으로시험할몇몇의케이블을제조자가선정할수있다. 시험신호발생기로부터나온동축케이블의접지는결합점가까이에서접지해야한다. 동축또는차폐된통신선로의커넥터 (hot-wire) 에시험전압을인가하는것은허용되지않는다. 기기의차페보호부가변형되지않도록시험전압을인가하여야한다. 이시험배치는그림 13 을참조한다. 커패시터를통해결합시킨배치방법에의한시험결과는결합클램프또는금속박으로결합시킨방법의시험결과와다를수도있다. 그러므로중요설치특성을고려하기위해, 5절에서규정된시험레벨을 EMC 기준전문위원회에서수정할수도있다. 설치후시험에서, 제조자와사용자간에합의를통해결합클램프내에모든케이블을동시에묶어외부케이블을시험할수있다. 8. 시험절차 시험전에시험장비의성능을점검하여야한다. 일반적으로이점검은결합장치의출력단에서시험신호발생기의버스트존재로인해제한될수있다. 시험절차는다음을포함한다 - 시험인증기관기준조건의검증 - 장비의올바른작동에대한예비검증 - 시험의수행 - 시험결과의평가 8.1 시험인증기관기준조건 시험결과에대한환경요인의영향을최소화하기위해, 8.1.1과 8.1.2에규정된기후및전자파기준조건에서시험이시행되어야한다. 8.1.1 기후조건 일반규격또는제품규격에대해책임이있는 EMC 기준전문위원회에의해달리규정되어있지않다면, 시험인증기관의기후조건은시험장비와피시험기기각제조자가그동작을위해규정한허용기준내에있어야한다. - 14 -
만약상대습도가아주높아시험장비또는피시험기기에수분응축이발생하는경우에는시험을수행하지말아야한다. 주 ) 본규격에포함된현상이기후조건에영향을받는다는것을검증하는충분한증거가있는경우에, 본규격에대해책임이있는 EMC 기준전문위원회에이에대한주의를통지하여야한다. 8.1.2 전자파환경조건 시험결과에영향을주지않게하기위해, 피시험기기의정확한동작을보증하도록시험인증기관의전자파조건이이루어져야한다. 8.2 시험의수행 본시험은기술규격에정의된바와같이피시험기기성능의검증을포함해야하는시험계획을기초로하여수행되어야한다. 피시험기기는정상동작조건하에있어야한다. 시험계획에서는다음을규정하고있어야한다 : - 수행할시험의유형 ; - 시험레벨 ; - 시험전압의극성 ( 양극성은필수 ); - 내부또는외부신호발생기 ; - 시험의지속시간은적어도 1분시험할것.(1분은시험을빠르게하기위해선택된것이다. 그러나동기화를피하기위해, 시험시간은 10초동안의버스트 10초휴지하면서 6 번인가할수있다. 실제환경에서버스트는불규칙하게단일버스트로발생하며, 피시험기기신호와동기화되지는않는다. 제품규격위원회는시험지속시간을달리선택할수도있다.) - 시험전압인가횟수 ; - 시험해야할피시험기기포트 ; - 피시험기기의대표적동작조건 ; - 피시험기기포트에대한, 또는하나이상의회로에연결된케이블에대한시험전압의인가순서, - 보조장비 9. 시험결과의평가 시험결과는제조자나시험요청자에의해정의된성능레벨관점에서, 또는제조자와제품구매자사이에합의된관점에서기능의손실이나성능저하상태에따라분류하여야한다. - 15 -
권장되는분류방법은다음과같다. 가 ) 제조자, 요청자또는구매자에의해규정된허용기준내의정상성능. 나 ) 방해 ( 방전의인가 ) 가중단된후, 운용자의개입없이도일시적기능손실이나성능저하가멈추며, 피시험기기의정상성능이회복되는경우. 다 ) 운용자가개입하여일시적기능손실이나성능저하가바로잡히는경우. 라 ) 기능손실이나성능저하가회복될수없고, 이로인해하드웨어또는소프트웨어가손상되고데이터의손실이일어나는경우. 제조자의규격에는무시할수있다고생각되는피시험기기에의영향을정의할수있으며, 이러한경우는합격으로간주한다. 이분류방법은, 일반규격, 제품규격및제품군규격에책임이있는위원회에의해성능기준을형식화하는지침으로서, 또는제조자와구매자사이의성능기준을합의하기위한기본틀로서사용할수있다. 예를들면, 일반규격, 제품규격및제품군규격이존재하지않는경우에사용할수있다. 10. 시험보고서 시험보고서에는시험을재현하기에필요한모든정보가포함되어있어야한다. 특히다음사항이기록되어있어야한다. - 본규격의 8에서요구되는시험계획에서규정된항목들 ; - 피시험기기와관련기기의확인, 예를들면, 상표명, 제품형식, 생산일련번호 ; - 시험장비의확인, 예를들면, 상표명, 제품형식, 생산일련번호 ; - 시험이수행된특별한환경조건, 예를들면, 차폐함체 ; - 시험을수행하기위한어떤특별한조건 ; - 제조자, 요청자또는구매자에의해정의된성능레벨 ; - 일반규격, 제품규격및제품군규격에규정된성능기준 ; - 시험방해신호를인가하는동안또는인가후에관측되는피시험기기기에의영향정도와이영향이유지되는기간 ; - 적합 / 부적합판정에대한합리적인근거 ( 일반규격, 제품규격및제품군규격에서규정된성능기준에근거하여또는제조자와구매자사이의합의에근거하여 ); - 적합성을얻기위해필요한특정사용조건, 예를들면, 케이블길이또는유형, 차폐또는접지, 피시험기기의동작조건. 측정불확도와관련해서는, 시험장비가 KN61000-4-4의허용오차의요구사항을만족한다고언급하는것으로충분하다 ; 그러나규정된허용오차로적합성여부를점검할경우에는교정불확도를고려하여야한다. - 16 -
그림.1 전기적빠른과도현상 / 버스트신호발생기회로도 그림.2 전기적빠른과도현상 / 버스트의일반적인그래프 - 17 -
그림.3 50 Ώ 부하에서단일펄스의파형 L 1, L 2, L 3 위상 N 중성 PE 보호접지 C c 결합커패시터 그림.4 교류 / 직류주전원공급장치포트 / 포트에대한결합 / 감결합회로망 - 18 -
단위는밀리미터 (mm) 이다. 경고 : 피시험케이블과접지면을제외한모든전도성구조물로부터결합부분까지의거리는 0.5 m 이상이어야한다. 그림.5 용량성결합클램프의구조 그림.6 전기적빠른과도현상 / 버스트내성시험에대한구성도 - 19 -
주요사항 I 클램프와피시험기기사이의길이 (0.5m ± (A) 전원공급선로결합위치 (B) 신호선로결합위치 0.05m 이어야한다.) 그림.7 시험인증기관형식시험에대한일반적시험배치 주 ) 클램프는무반사실벽이나기타접지면에설치할수있으며, 피시험기기에본딩하여야한다. 대형바닥설치형시스템의상측부에케이블들이존재하는경우에, 클램프중심은피시험기기위로 10 cm에위치할수있으며면중심을통해배선할수있다. 그림.8 랙설치형장비에대한시험배치의예 - 20 -
PE N L Z 1 C c 보호접지중성위상감결합인덕터결합커패시터 주1) 직류포트도유사한방법으로다루어질수있다. 주2) 결합 / 감결합회로망과피시험기기사이의신호케이블과전원케이블길이는제품규격이나제품군규격에서규정된다면 1m 까지도가능하다. 그림.9 시험인증기관용교류 / 직류전원공급장치포트 / 포트에시험전압을직접결합하는시험배치의예 - 21 -
양쪽피시험기기를동시에시험할때, 클램프와피시험기기사이의거리는 l 1 = l 2 =0.5m±0.05m 이다. 하나의피시험기기만을시험할때, 용량성클램프와시험되지않는피시험기기사이에는감결합망을삽입하여야한다. 주 ) 전기적빠른과도현상 / 버스트신호발생기는기준접지면에본딩하여야한다. 그림.10 시험인증기관에서용량성결합클램프로시험전압을인가하는시험배치의예 - 22 -
PE N L 1, L 2, L 3 보호접지 중성 위상 그림.11 고정형바닥설치형기기에대한교류 / 직류전원공급장치포트와보호접지포트에서의설치후시험의예 - 23 -
PE N L Z 1 C c 보호접지중성위상감결합인덕터결합커패시터 주 ) 신호케이블과전원케이블길이는제품규격이나제품군규격에서규정된다면 1m 까지도가능하다. 그림.12 비고정형바닥설치형기기에대한교류주전원공급장치포트와보호접지포트에서의설치후시험의예 - 24 -
그림.12 용량성결합클램프가없는통신포트와입 / 출력포트에서의설치후시험의예 - 25 -
부록 A ( 정보 ) 전기적빠른과도현상 / 버스트의정보 A.1 개요 전기적빠른과도현상 / 버스트는유도성부하의스위칭에의해발생된다. 이스위칭과도현상은일반적으로급속과도현상이라고부르며, 아래내용으로설명할수있다 - 버스트지속시간-스위칭에앞서인덕터에저장된에너지에의해주로결정됨 ; - 개별적인과도현상의반복율 ; - 과도현상을구성하는버스트의진폭변동-스위칭접점의기계적, 전기적인특성에의해주로결정됨 ( 개방동작에서접점의속도, 개방조건에서접점의내전압능력 ). 일반적으로, 전기적빠른과도현상 / 버스트는스위칭접점의특성과스위칭부하에따른단순한파라미터를갖지않는다. A.2 스파이크진폭 선로도체에서측정된스파이크레벨은스위칭접점을갖는이선로의저항성연결과동일한값을가질수있다. 전원공급회로와일부제어회로의경우에, 이것은접점인접 ( 약 1 m 거리 ) 에서같을수있다. 이경우에, 방해신호는유도 ( 예, 용량성 ) 에의해전달되며, 이진폭은접점에서측정된레벨의일부이다. A.3 상승시간 스파이크발생원으로부터의거리가증가할때, 연결부하의왜곡으로인한전파손실, 분산과반사때문에파형이변한다는것을유념하여야한다. 시험신호발생기의규격으로가정된 5 ns의상승시간은스파이크전달에서고주파성분의감쇠효과를고려하여절충된값이다. 1 ns 와같이보다짧은상승시간은좀더신중한시험결과를제공하며, 그적정성은주로전기적빠른과도현상 / 버스트발생원을기준으로짧은연결을갖는장비에관련된다. 주 ) 전압범위 500 V에서 4 kv와그이상의경우에, 신호발생원에서전기적빠른과도현상 / 버스트의실제상승시간은 ( 공기중 ) 정전기방전의상승시간과매우가깝다. - 방전메커니즘이동일함. A.4 스파이크지속시간 실제지속시간은본규격의 1판뿐만아니라 2판에규정된것과는아주다르다. 그러나이것은스파이크의저주파성분과거의관련성이없기때문에피해를받는회로에유도된전압으 - 26 -
로측정된스파이크의지속시간과일치한다. A.5 스파이크반복율 반복율은많은파라미터들에따른다. 예를들면 - 충전회로의시정수 ( 저항, 스위칭된유도성부하의인덕턴스와본포커패시턴스 ) - 스위칭접점에이부하를연결하는선로의임피던스를포함한, 스위칭회로의시정수 - 스위칭개방동작에서접점의속도 - 스위칭접점의내전압성능 따라서반복율을변경할수있으며, 10 배또는그이상의범위가일반적이다. 주 ) 실제적으로시험에서 100 khz의반복율이절충된반복율로써선택되어왔는데, 그이유는전기적빠른과도현상 / 버스트에서가장중요한파라미터범위를한시험에포함시킬필요가있기때문이다. A.6 스파이크 / 버스트의수와버스트지속시간 이파라미터들은스위칭되는유도성부하뿐만아니라스위칭접점의내전압성능에의해축적된에너지에따른다. 스파이크 / 버스트의수는스파이크반복율과버스트지속시간에직접적으로관련된다. 측정결과에서, 버스트의지속시간의대부분은수은릴레이를제외하고는대부분은 2 ms 에가까운값이고, 수은릴레이의사용은여기서고려된다른유형만큼일반적이지않다. 주 ) 100 khz에서시험을위해, 기준시간으로써 0.75 ms의지속시간이선택된다. 따라서결과적으로 75(100 khz x 0.75 ms) 가스파이크 / 버스트의수이다. - 27 -
부록 B ( 정보 ) 시험레벨의선택 시험레벨은가장현실적배치와환경조건에따라선택되어야한다. 이러한레벨은본규격의 5 에요약되어있다. 내성시험은장비가동작하도록기대되는환경에대한성능레벨을설정하기위해서이레벨과상호관련되어있다. 피시험기기의입 / 출력, 제어, 신호및데이터포트를시험하는경우에, 전원공급장치포트에인가하는시험전압값의절반을사용하여인가한다. 일반적인설치예에기초하여, 전자파환경의요구사항에따른전기적빠른과도현상 / 버스트시험에대해권장되는시험레벨의선택은다음과같다 : a) 레벨 1 : 잘보호된환경 설치는다음과같은특징으로특성화된다. - 스위칭되는전원공급장치와제어회로에서모든전기적빠른과도현상 / 버스트의억제 ; - 보다높은가혹레벨에속한기타환경에서인입하는전원공급선 ( 교류와직류 ) 으로부터제어및측정회로가잘격리되어있는경우 ; - 설치기준접지양쪽끝에서접지된차폐부를갖는전원공급케이블, 그리고필터링에의한전원공급기가보호되어있는경우. 컴퓨터실은이러한환경의대표적예이다. 기기의시험에대한이레벨의적용가능성은형식시험을위한전원공급회로에, 그리고설치후시험을위한접지회로와장비캐비닛에국한된다. b) 레벨 2 : 보호된환경 설치는다음과같은특징으로특성화된다. - 릴레이 ( 접점이없는 ) 에의해서만스위칭되는전원공급장치와제어회로에서전기적빠른과도현상 / 버스트가부분적으로억제되어있는경우 - 보다높은가혹레벨환경과관련된기타회로로부터산업환경에속한회로의격리상태가불량한경우 - 신호및통신케이블로부터차폐되지않은전원공급장치케이블과제어케이블이물 - 28 -
리적으로격리되어있는경우 산업설비와발전소의통제실또는터미널실은이러한환경의대표적예이다. c) 레벨 3 : 전형적산업환경 설치는다음과같은특징으로특성화된다. - 릴레이 ( 접점이없는 ) 에의해서만스위칭되는전원공급장치와제어회로에서전기적빠른과도현상 / 버스트가억제되지않는경우 ; - 보다높은가혹레벨환경과관련된기타회로로부터산업환경에속한회로의격리상태가불량한경우 ; - 전원공급장치, 제어, 신호및통신선로용케이블이전용인경우 ; - 전원공급장치, 제어, 신호및통신케이블사이의격리상태가불량한경우 ; - 도전성파이프, 케이블트레이 ( 보호접지시스템과접속된 ) 내의접지도체및접지그물망으로대표되는접지시스템이이용가능한경우. 산업공정기기가있는지역은이환경의대표적인예이다. d) 레벨 4 : 가혹한산업환경 설치는다음과같은특징으로특성화된다. - 릴레이와접점으로스위칭되는전원공급장치와제어, 전원회로에서전기적빠른과도현상 / 버스트가억제되지않은경우 - 보다높은가혹레벨환경과관련된기타회로로부터산업환경에속한회로의격리상태가전무한경우 - 전원공급장치, 제어, 신호및통신케이블사이의격리상태가전무한경우 - 제어선과신호선을공통으로다중케이블을사용하는경우 어떠한특별한배치예도없는다음과같은야외지역용산업공정기기가이환경의대표적예이다. 발전소, 실외고압변전소의릴레이실, 500 kv 동작전압 ( 전형적인설치예 ) 까지의가스절연변전소의릴레이실. e) 레벨 5 : 분석되어야할특별상황 장비회로, 케이블, 선로등으로부터발생하는방해원의다소간의전자기적격리와설치품질을위해위에서설명된것들보다높거나또는낮은환경레벨의사용이요구될수도있다. 보다높은환경레벨을갖는기기의선로에서보다낮은환경을갖는기기로방해원이침투할수있다는것을유의해야한다. - 29 -
참고문헌 IEC 60050-300:2001, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Electrical and electronic measurements and measuring instruments - Part 311: General termas relating to measurements - Part 312: General termas relating to electrical measurements - Part 313: Type of electrical measuring instruments - Part 314: Specific terms according to the type of instrument. IEC 61000-4-4:1995, Electromagnetic Compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section 4: Electrical fast transient/burst immunity test. - 30 -