Имитаторы разрядов статического электричества

Для имитации разрядов статического электричества (см.) требуются накопитель статического электричества (кон­денсатор), источник постоянного высокого напряжения, резис­тор и разрядный электрод (рис. 6.14). Конденсатор Сн, заряжен­ный от источника постоянного напряжения требуемой полярности до необходимого напряжения, разряжается через резистор и электрод РЭ на испытуемый объект. Электрод подводится к испытуемому объекту, пока напряжение пробоя уменьшающегося воздушного промежутка не станет равным напряжению на Сн и не возникнет искровой разряд. Для имитации разрядов с тела человека сопротивление Rр должно составлять приблизительно 1 кОм, разрядов с малогабаритной мебели — 10—50 Ом. Для упрощения стандарт VDE 0846 [Л.] предусматривает в настоящее время унифицированное значение сопротивления, равное 330 Ом, a VDE 0843 [Л.] - 150 Ом. При этом от ряда значений, наблюдаемых на практике, отказались, хотя сопротивление разряда без труда могло бы быть выполнено сменным или переменными.

Рис. 6.14 – Принципиальная схема имитатора разрядов статического электриче­ства: - конденсатор-накопитель энергии; - сопротивление разряда; РЭ - электрод

При имитации разрядов статического электричества возника­ют и другие трудности. Из-за статистической природы искра не всегда имеет одинаковую временную характеристику; напряже­ние пробоя разрядного промежутка зависит от атмосферного дав­ления и температуры, (иными словами, от плотности воздуха). По этой причине часто осуществляют постоянное соединение ис­точника с испытуемым объектом и подключают источник высо­кого напряжения при помощи срабатывающего с должной воспроизводимостью коммутатора-реле (рис. 6.15). В качестве ком­мутаторов пригодны реле, заполненные водородом или элегазом под давлением. Худшими характеристиками обладают вакуумные реле из-за сильного дребезга контактов. Имитаторы с высоковольтными реле отличаются лучше воспроизводимой формой импульса тока, но имитируют параметры искры разряда стати­ческого электричества во многих отношениях с худшим каче­ством, чем простая схема, показанная на рис. 6.14. В частности, они не воспроизводят короткого переходного тока, который воз­никает вследствие разряда и перезарядки паразитных емкостей, изображенных на рис. 6.17 (см.). В настоящее время стремятся получать стандартный импульс, показанный на рис. 6.16, который может быть произведен только в определенном, описанном в VDE0846 [Л.] калибровочном устройстве, пригодном исключительно для сравнения имитаторов разрядов статического электричества различных изготовителей. На практике реализует­ся значительно большее время нарастания и меньшая крутизна фронта тока. Если исходить из простой эквивалентной схемы на рис. 6.14 и принять с запасом индуктивность разрядного контура в 2 мкГн, то при разрядном сопротивлении 150 Ом ток в разрядном контуре не может нарастать быстрее, чем с постоянной времени . Тогда для времени нарастания импульса тока получим

нс. (6.9)

Более короткие времена нарастания возможны только при меньшей индуктивности проводов и (или) более высоком сопро­тивлении цепи разряда.

Рис. 6.15 – Имитатор разрядов статического электричества с высоковольтным реле

Рис. 6.16 – Стандартный импульс (VDE 0846)

Максимальные значения тока порядка нескольких десятков ампер получаются косвенным путем через регулируемое напряжение заряда конденсатора-накопителя энергии. По VDE 0843 [Л.]. существуют следующие степени жесткости испытаний (табл. 6.3).

Таблица 6.3 – Степень жесткости испытаний для имитации разрядов статического электричества

Жесткость испытаний	Напряжение зарядки Uо, кВ±10%
Касание объекта	Искра
х(1)	Специально оговаривается

При данном напряжении соответствующее максимальное зна­чение тока (в пренебрежении паразитными емкостями рассеяния [Л.] рассчитывается как

, (6.10)

где

, (6.11)

и

(6.12)

Конденсатор-накопитель энергии и сопротивление разряда обычно располагаются в испытательном пистолете, который имеет подвод к источнику высокого напряжения, двухметровый нулевой провод для соединения с массой или проводом защит­ного заземления испытуемого объекта. На вышеприведенной эк­вивалентной схеме показаны также паразитные емкости, вызыва­ющие импульс переходного тока. Его время нарастания из-за меньшей индуктивности разрядного контура может быть суще­ственно короче, чем рассчитанное по (6.9). Временной ход тока искры, и в особенности крутизна фронта, очевидно, сильно зави­сят от изготовления испытательной установки. Пространствен­ное расположение различных элементов и прокладка проводов по требованиям сравнимости результатов испытаний должны быть выполнены в точном соответствии с существующими нор­мами. Чтобы быть уверенным в результатах испытаний, нулевой провод должен иметь хороший контакт и минимальную длину (при этом достигается меньшая индуктивность контура, большая крутизна фронта тока).

Различают также испытания на устойчивость к разрядам ста­тического электричества в лаборатории и на месте эксплуатации. В первом случае объект должен быть изолированно установлен на заземленной поверхности с нулевым потенциалом (рис. 6.17), во втором случае испытания проводятся без такой проводящей поверхности, а нулевой провод испытательного пистолета соеди­няется с защитным проводом сетевой подводки к имитатору (у розетки).

Рис. 6.17 – Эквивалентная схема испытательной установки с испытательным пи­столетом

При испытательных приборах с высококачественным изоли­рующим корпусом из-за невозможности проведения вышеуказан­ных испытаний (не может быть образован замкнутый контур тока) производится разряд на дополнительный заземленный про­вод (рис. 6.18).

Рис. 6.18 – Испытание разрядов статического электричества полностью изолиро­ванных приборов при помощи соседнего короткозамкнутого контура

Укажем, что для некоторых испытательных пистолетов суще­ствуют приставки с рамочными или штыревыми антеннами для имитации магнитного или электрического поля, возникающего при разрядах статического электричества (рис. 6.19).

Рис. 6.19