Maailman valmistautuessa entistä sähköisempään yhteiskuntaan, jossa laitteet ja järjestelmät keskustelevat entistä enemmän toistensa kanssa, kansainväliset IEC-standardit ja vaatimustenmukaisuuden arviointi auttavat varmistamaan sähkömagneettisen yhteensopivuuden kaikkien päivittäin käyttämiemme elektronisten laitteiden välillä.
Radioaallot
Meitä kaikkia on pyydetty sammuttamaan matkapuhelimemme tai tablettimme lentokoneissa. Useimmat meistä noudattavat tätä pyyntöä ymmärtämättä täysin, miksi se on tarpeen. Vaikka elektroniset laitteet tarjoavat lukuisia etuja, ne voivat myös tuottaa sähkömagneettisia häiriöitä (EMI). Sähkövirrat, jotka luovat sähkömagneettisia aaltoja, voivat aiheuttaa häiriöitä millä tahansa taajuusalueella (Hz:stä GHz:iin). Kun näin tapahtuu, elektroniset laitteet, sähköajoneuvot ja jopa sähköverkkojärjestelmät voivat toimia virheellisesti tai lakata toimimasta. Esimerkiksi kannettavista tietokoneista tai älypuhelimista peräisin olevat sähkömagneettiset aallot – joita kutsutaan myös häiriönpäästöiksi – voivat häiritä lentokoneen elektronisia järjestelmiä.
Monet maat ympäri maailmaa ottavat käyttöön toimenpiteitä sähköajoneuvojen (EV) käytön edistämiseksi hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. Sähköajoneuvojen sähköiset järjestelmät, erityisesti voimalinjatoiminnoissa, sähkönmuunnossa, langattomassa internet-yhteydessä ja kuljettajan avustamisessa, voivat olla erityisen alttiita sähkömagneettisille häiriöille. Yhteiskunnassa, joka muuttuu yhä sähköisemmäksi, huomio sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen (EMC) kasvaa, ja niin kasvaa myös siihen liittyvien testausvaatimusten ja standardien tarve.
Sähköinen, yhdistetty ja älykäs liikkuvuus
Maailmanlaajuinen kysyntä keskeytymättömille nopeille yhteyksille, ympäristöystävälliselle liikkuvuudelle ja vaihtoehtoisille energianlähteille, kuten aurinkopaneeleille, on korkea. Statistan julkaisema raportti ennustaa, että älypuhelinliittymien määrä voi nousta noin kahdeksaan miljardiin vuoteen 2028 mennessä, verrattuna 6,5 miljardiin vuonna 2022. Aurinkopaneelit yleistyvät kaikkialla, kun uusiutuvat energiajärjestelmät tulevat käyttökelpoiseksi vaihtoehdoksi fossiilisiin polttoaineisiin perustuvalle energiantuotannolle. Sähkö- ja autonomiset ajoneuvot muuttavat liikkuvuuden odotuksia. Kansainvälisen energiajärjestön (IEA) vuoden 2023 raportin mukaan EV osuus kaikista myydyistä autoista oli noin 18 % verrattuna 14 %:iin vuonna 2022. Sähköverkosta ladattavien sähköautojen osuus kaikista myydyistä EV:stä oli 70 %. Latauspisteiden määrän kasvaessa sähköverkkojen on pystyttävä hallitsemaan tätä lisääntynyttä sähkönkulutusta ja toimimaan myös ilman sähkömagneettisia häiriöitä.
EMC-standardien tarve
IEC:n kansainväliset standardit määrittelevät yleiset olosuhteet ja säännöt, jotka ovat välttämättömiä EMC:n saavuttamiseksi. EMC on prosessi, jossa sähkömagneettiset häiriöt pidetään kurissa, jotta kaikki ympäröivä laitteisto voi toimia turvallisesti ja luotettavasti. Nämä standardit kuvaavat sähkömagneettisten päästöjen mittausmenetelmät, asettavat päästörajat, yksityiskohtaiset sietokyvyn testausmenetelmät ja testitasot sekä suosittelevat menetelmiä sähkömagneettisten häiriöiden vaikutusten rajoittamiseksi. Ne asettavat olennaiset vaatimukset älykkäille sähköverkoille ja monille muille sähkö- ja elektroniikkalaitteille, sähköajoneuvojen latausjärjestelmistä aurinkopaneeleihin.
IEC tekninen komitea 77: Sähkömagneettinen yhteensopivuus ja sen alakomiteat (SC) auttavat varmistamaan, että laitteet, elektroniset järjestelmät ja palvelut eivät kärsi sähkömagneettisista häiriöistä. IEC 61000 -sarja kuvaa sähkömagneettisia ilmiöitä ja sähkömagneettista ympäristöä. Näitä standardeja käyttää laajasti teollisuus, ja niihin viitataan yhtä lailla muissa kansainvälisissä ja alueellisissa standardointiorganisaatioissa. Hallitukset ympäri maailmaa käyttävät niitä sääntelyn perustana, esimerkkinä Euroopan neuvoston sähkömagneettista yhteensopivuutta koskeva direktiivi.
IEC osallistuu myös kansainvälisen erikoiskomitean radiotaajuisia häiriöitä (CISPR) käsittelevään toimintaan, joka laatii tuotteiden sähkömagneettisia päästöjä koskevia standardeja. Bettina Funk on CISPR:n puheenjohtaja ja hän selittää kahta erilaista toimintakenttää. ”EMC-työssä on kaksi laajaa aluetta: päästöt eli laitteiden lähettämät sähkömagneettiset aallot, ja sietokyky, joka on tuotteen kyky toimia, vaikka sen ympäristössä on sähkömagneettisia aaltoja. Kun TC 77 perustettiin IEC:n sisällä, se oli enimmäkseen mukana sietokykyyn liittyvissä asioissa ja verkkohäiriöissä. CISPR käsittelee enimmäkseen päästöjä. Kuten aina, todellisuus on hieman monimutkaisempi kuin tämä mustavalkoinen kuvaus, ja TC 77 ja CISPR työskentelevät hyvin läheisesti yhdessä ja tulevat tekemään niin yhä enemmän, kun siirrymme kohti lisääntyvää jakeluverkon ulkopuolista sähköistämistä.”
Ihmisten suojeleminen
EMI:in liittyvä on myös TC 106, joka laatii standardeja ihmisten sähkömagneettisille kentille altistumisen arvioimiseksi langattoman ja mobiiliteollisuuden, yleisradioyhtiöiden, sääntelyviranomaisten ja hallintoelinten, sekä auto- ja sähkövoimasektorin käyttöön. Tämä sisältää kaikkien matkapuhelinten, tablettien, langattomien laitteiden, esineiden internetin (IoT) ja Wi-Fi-laitteiden vaatimustenmukaisuuden arvioinnin, lisäksi langattomat verkot ja sähkönjakelu, mukaan lukien langaton sähkönsiirto ja sähköajoneuvot.
Yhteistyössä amerikkalaisen Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) kanssa TC 106 julkaisi uusia edistyneitä sähkömagneettisten kenttien (EMF) testausmenetelmiä uusimmalle 5G mmWave -tekniikalle ja -laitteille, ja saavutti äskettäin 100 % hyväksynnän uusimmille tukiasemien EMF-testausmenetelmille, jotka keskittyvät edistyneisiin 5G-verkkoarviointeihin.
IEC opas 107, jonka on julkaissut EMC:stä vastaava neuvoa-antava komitea (ACEC) tarjoaa keskeistä tietoa julkaisujen laatimiseksi, jotka käsittelevät tätä aihetta. EMC-testit ja tuotteiden sertifiointi sisältyvät myös IECEE (IEC sähköteknisten laitteiden ja komponenttien vaatimustenmukaisuuden arviointijärjestelmä) palveluihin. e-tech tavoitti TC 77 sihteerin, Klaus-Peter Bretzin, keskustellakseen EMC-standardoinnin polttavista kysymyksistä.
Mitkä ovat uudet teknologiat, joita TC 77 käsittelee?
Niihin kuuluvat 5G-viestintäteknologiat, sähköajoneuvojen lataaminen langattomasti (WPT) sekä sähköverkkoviestintä ja tutkajärjestelmät autonomisille ajoneuvoille. Olemassa olevia testausmenetelmiä ja vaatimuksia laajennetaan ottamaan huomioon uudet sähkömagneettiset vaikutukset. (Lisätietoja langattomasta sähkönsiirrosta, lue: https://www.iec.ch/basecamp/new-age)
Mitkä ovat standardoinnin haasteet?
Yksi haasteista on jännitteenvaihtelut julkisissa sähkönjakeluverkoissa. Ne voivat johtua sähköajoneuvojen latauslaitteista, mutta myös muista laitteista. Yksi alakomiteoistamme (SC 77A) kehittää julkaisuja, jotka edistävät näiden verkkojen vakautta ja sähkön laatua. Toinen haaste on hakkuriteholähteiden, WPT-teknologioiden ja radioviestintämoduulien käytön lisääntyminen laitteissa ja järjestelmissä – kaikki nämä johtavat EMI:in taajuusalueilla, jotka olivat aiemmin vähemmän merkittäviä. Näihin kuuluvat taajuudet 9 kHz:stä 150 kHz:iin ja yli 6 GHz taajuudet, jotka meidän on nyt otettava huomioon. Myös tasavirtasuurjänniteverkkojen odotettu toiminta tulee olemaan haaste. Lopuksi yksi alakomiteoistamme (SC 77C) tulevassa työssään käsittelee lisääntynyttä kannettavuutta ja geomagneettisten myrskyjen vaikutuksia.
Jotkut valmistajat näkevät EMC:n uudelleensuunnittelun lisäkustannuksena. Kuinka tämä käsitys voitaisiin muuttaa?
EMC:n roolia ja merkitystä tulisi jatkuvasti viestiä. On valmistajien etujen mukaista kehittää ja markkinoida luotettavia tuotteita. Lisäksi laite ja järjestelmä voivat toimia hyvin nyt, mutta se ei ole varmaa tulevaisuudessa, jos sähkömagneettisessa ympäristössä tapahtuu muutoksia.
Kuinka tärkeää yhteistyö on teidän alallanne?
Koordinoitu lähestymistapa on välttämätön EMC-standardointitavoitteiden saavuttamiseksi. Vaihdamme tietoa muiden asiaan kuuluvien IEC:n tuote- ja järjestelmäkomiteoiden, radiohäiriökomitean CISPR ja IEC:n hallinnollisten EMC-asioita (ACEC) ja turvallisuusasioita käsittelevien (ACOS) komiteoiden sekä ISO:n kanssa. Uusien ja edistyneempien teknologioiden jatkuvan kehityksen myötä odotan käyttäjäystävällisten EMC-vaatimusten ja standardien saavan yhä suurempaa maailmanlaajuista merkitystä sähköteknologioiden turvallisen ja luotettavan toiminnan varmistamiseksi.
Klaus-Peter Bretz on työskennellyt IEC:n Saksan kansalliskomiteassa ja CENELEC:ssä, missä hän vastasi EMC-standardoinnista ja ihmisten altistumisesta sähkömagneettisille kentille. Hän on toiminut useissa CISPR tehtävissä ja on jäsenenä useissa CISPR työryhmissä. Vuonna 2012 hänet nimitettiin TC 77 sihteeriksi. Hän työskentelee nyt asiantuntijana komiteassa.
Miten IEC:n Suomen kansalliskomitea osallistuu toimintaan?
Suomalainen SK 77 komitea seuraa IEC TC 77 ja sen alakomiteoiden sekä CENELEC TC 210-komitean (poislukien radiohäiriöitä koskevat standardit joille on oma komitea SK CISPR) toimintaa ja vaikuttaa niissä laadittaviin standardeihin.
SESKOn komitea SK CISPR osallistuu IEC:n CISPR-radiohäiriökomitean ja CENELEC TC 210 -komitean radiohäiriöitä koskevaan standardointiin ja vaikuttaa niissä laadittaviin standardeihin.
SESKOn komitea SK 106 osallistuu kansainväliseen standardointiin IEC:n komiteassa TC 106 Methods for the assessment of electric, magnetic and electromagnetic fields associated with human exposure ja vastaavassa CENELEC-komiteassa TC 106X. SK 106 kokouksissa laaditaan Suomen äänestyskannanotot ja lausunnot esillä oleviin standardiehdotuksiin.
SESKOn komiteoiden työhön osallistuminen on avointa kaikille asiasta kiinnostuneille. Komitean jäsenyys avaa mahdollisuuden vaikuttaa komiteajäsenen edustaman yrityksen liiketoiminnan kannalta keskeisten kansainvälisten IEC- ja eurooppalaisten CENELEC-standardien sisältöön. SESKOn komitea on myös oiva näköalapaikka alan tulevaan tekniseen kehitykseen.
Alkuperäisen artikkelin löydät täältä: Limiting electromagnetic interference in an all-electric world | IEC e-tech
Lisää suosikiksiLisätietoja aiheesta
