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1、1,微机保护装置电磁兼容性的测试实验,2,课程内容,电磁兼容的基本概念 EMI测试 EMS测试 总结,3,电磁兼容的基本概念EMC,电磁兼容EMC（Electro Magnetic Compatibility），是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中，按设计要求正常工作的能力。 国际电工技术委员会（IEC）对电磁兼容的定义是“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”。,4,电磁兼容的基本概念三要素,电磁兼容三要素是电磁兼容设计及测试的基础，具体指干扰源、敏感源、耦合路径。处理电磁兼容测试问题的基本思想：减少干扰源、切断耦合路径、提高敏感源的抗干
2、扰能力。,5,电磁兼容的基本概念三要素,干扰源一般指任何可能引起装置、设备、系统性能降低或对有生命物质或无生命物质产生损害的电磁现象。 随着生活中的电磁产品日益增多，电磁污染也不容忽视，电子设备的工作环境日益恶化。 所以要求电子设备具有很好的抗干扰性，又要求电子设备的电磁发射指标满足相关标准要求。,6,电磁兼容的基本概念三要素,本质上说，电磁干扰的耦合路径有两种：传导和辐射。 传导干扰：通过导线传输，即通过电子设备的电源线、通信线、信号线等直接侵入敏感设备。 辐射干扰：干扰源周围存在的电场和磁场会对电子设备附近的敏感设备产生干扰，同时干扰会以电磁波的方式向远处空间传播，从而影响远处的敏感设备工
3、作。,7,电磁兼容的基本概念三要素,电磁干扰敏感源是指容易受到电磁干扰影响的设备，一般是系统的一部分，主要表现在功能暂时性异常、通信错误、指示灯异常闪动、错误输出、故障等。 按照影响范围分为板级敏感源与系统敏感源。常见的板级敏感源：晶振、继电器等。 常见的系统敏感源：电源端口、输入/输出端口等。,8,电磁兼容的基本概念测试方法,EMC包含两个方面： 一、设备对外界的电磁干扰要有一定的承受能力而不致失效； 二、设备本身在工作中对周围环境所产生的电磁干扰不应超出一定的量值，以免对该环境中的其他设备造成不良影响。 综上所述，电磁兼容就是研究设备或系统的干扰和抗干扰问题的一门学科，包含电磁干扰EMI和
4、电磁抗扰度EMS两方面的内容。,9,电磁兼容的基本概念测试方法,EMI（ Electro Magnetic interference），电磁干扰度，是指电子设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值，不应产生超过相应标准所要求的电磁能量，含义是电子设备的工作不应影响周围其他设备的工作。 EMI测试主要包括端口的传导发射测试和系统的辐射发射测试。,10,电磁兼容的基本概念,EMS（ Electro Magnetic susceptibility），电磁抗干扰度，是指电子设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，含义是设备对周围环境的适应能力，设备是否能在电磁环境中正
5、常工作，是否能抵御周围的电磁干扰。 EMS测试是测试电子产品及系统对电磁干扰的抗扰能力，测试电子产品及系统在电磁干扰中能否正常工作。,11,课程内容,电磁兼容的基本概念 EMI测试 EMS测试 总结,12,EMI测试,EMI测试主要包括端口的传导发射测试和系统的辐射发射测试。端口的传导发射测试是指对电源、通信或I/O端口通过线缆传输的骚扰进行测试，系统的辐射发射测试是对系统通过空间向空间辐射的骚扰进行测试。 电子系统的各种端口（电源端口、通信端口和信号端口）通过线缆会把干扰传导至电网或其他设备，电子设备工作时会向空间辐射干扰。EMI测试就是测试上述两部分，通过测试，给出一个具体的定量指标。,1
6、3,EMI测试传导发射,系统会对输入电源线产生干扰，通过传导至电网，影响电网中的其他设备正常工作。传导发射一般的测试频段为0.1530MHz，在此频段内，以0.5MHz为界分为两个频段，这两个频段有不同的骚扰限制要求。在进行电源线上的传导骚扰时，分别记录了两个频段内的最大值以及所处的频率点，测试电子产品的骚扰是否满足测试要求。 电源线的传导发射测试是将系统电源通过人工电源网络进行供电，利用接收机进行测量。使用人工电源网络原因是为了在端子电压测量点上提供规定的高频阻抗，并把被测电路和电网隔离开。,14,EMI测试辐射发射,辐射发射是测试电子产品及系统通过设备外壳的电磁泄露及线缆向空间辐射的电磁能
7、量。设备外壳的缝隙及散热孔都会使产品内部的电磁能量辐射到空间环境，电子产品的线缆一般被认为接收天线和发射天线，其 对一定的电磁能量可以进行接收和发射，接收过来的电磁能量属于辐射抗扰度的范畴，发射出去的电磁能量就是属于辐射发射。 辐射发射试验对设备的布置有严格的要求。立式设备放置在0.1m的绝缘支架上，对于台式设备放置在0.8m高的非导电桌子上，可以按照3m或10m的距离进行测量。,15,EMI测试辐射发射,辐射发射一般的测试频率范围为301000MHz，用带有准峰值检波器的接收机进行测量。测试天线一般选用双锥天线和周期对数天线组成的混合宽带天线，分别进行垂直与水平极化方向测试。 1GHz以上的
8、频率测试就需要选择喇叭天线，喇叭天线的测试频率一般为118GHz。 在辐射发射测试中，EMI的要求是用限值来表示的，超过限值即判定为不合格。,16,课程内容,电磁兼容的基本概念 EMI测试 EMS测试 总结,17,EMS测试,一般情况下，国标中进行的电磁抗扰度测试有10项，分别为： 1. 静电放电抗扰度试验； 2. 射频电磁场辐射抗扰度试验； 3. 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验； 4. 浪涌（冲击）抗扰度试验； 5. 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验； 6. 工频磁场抗扰度试验； 7. 脉冲磁场抗扰度试验；,18,EMS测试,8. 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验； 9. 振铃波浪涌抗扰度试
9、验； 10. 交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频干扰抗扰度试验。,19,EMS测试,测试一般分为电源端口、通信信号端口、整系统测试，且测试方法及要求是不一样的。 电源端口：3、4、5、8、9、10项 通信信号端口：3、4、5项 整系统：1、2、6、7项 EMS测试考察电子产品系统的抗扰能力，标准中对每项测试的等级及干扰波形进行了细化说明，以下对每项测试分别详细介绍。,20,1静电放电抗扰度试验,适用于在可能产生静电放电环境中使用的所有设备，应考虑直接放电和间接放电，限于在ESD控制环境下使用的设备，而非电子设备类产品可除外。有限选用的实验方法是在实验室内进行的形式试验，包括对导体表面和对
10、耦合板的接触放电及在绝缘表面上的空气放电。 受试设备保持正常运行方式，当受试设备有模拟检测设备时，应对其进行隔离和去耦，减少出现设备故障误指示的可能性。,21,2射频电磁场辐射抗扰度试验,适用于射频电磁场环境中使用的所有设备，非电子设备除外。试验在电波暗室中进行，电波暗室是安装吸波材料用以降低内表面电波反射的屏蔽室。一般采用双锥和对数周期天线进行试验。 台式应放置在0.8m高的绝缘试验台上，落地设备应置于高出地面0.1m的非金属支撑物上。用1kHz的正弦波对信号进行80%的幅度调制后，在预定的频率范围内进行扫描试验，在每一频点上主流时间应不短于0.5s，一般采用1s。当受试设备能以不同方向放置
11、使用时，应对各个侧面进行试验。每一侧面需在发射天线的两种极化状态下进行试验，即垂直极化和水平极化。,22,3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,适用于与供电网络连接或有电缆（如通信信号电缆等）靠近供电线路的设备。受试设备都应放置在接地参考平面上，用厚度为0.1m的绝缘支座与之隔开。试验发生器和耦合/去耦网络直接放置在接地平面上，并与之搭接，接地参考平面的各边至少应比受试设备超出0.1m，接地参考平面与保护地相连接。与受试设备相连接的电缆应放置在接地参考平面上方0.1m的绝缘支架上，不经受脉冲群测试的电缆应尽量远离受试电缆，减少线间耦合。受试设备按照实际应用现场的安装方式进行接地，使用耦合夹时，耦合装置
12、与受试设备之间的信号线和电源线的长度应为0.5m0.05m。,23,3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,电源端口采用33nF电容直接注入的方法，输入、输出及通信端口采用容性耦合夹耦合的方法进行测试。台式设备电源端口测试设备布局示意图5.5，和利用耦合夹测试的示意图5.6分别如下。,24,3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,当对两台受试设备同时进行测试时，耦合夹和受试设备之间的距离需要满足要求（0.5m0.05m）；当对一台受试设备进行测试时，耦合夹与非受试设备之间必须去耦或隔离。,25,4浪涌（冲击）抗扰度试验,适用于与建筑外的网络或电网连接的设备。浪涌抗扰度试验主要模拟电力系统开关瞬态及雷电瞬态产生的干
13、扰。 浪涌抗扰度试验需要使用耦合/去耦网络，将受试设备与电网或模拟设备分开，受试设备与耦合/去耦网络之间的线缆长度不应超过2m。产品应在产品正常工作范围内所要求的气候条件下进行测试，如果湿度很高，在产品上产生凝露，则不应进行试验。,26,4浪涌（冲击）抗扰度试验,试验前应确定实验的等级（电压），一般施加在直流电源端口和互连线上的浪涌次数为正、负极性各5次，对交流电源端口，应分别在0、90、180、270相位施加正、负极性各5次的浪涌脉冲，也就是选择进行0、90（正极性状态下）和180、270（负极性状态下）各5次的浪涌脉冲，也有的只进行90（正极性状态下）和270（负极性状态下）各5次的浪涌脉
14、冲。脉冲间隔时间一般建议在1min。试验时，受试设备应工作在典型工作状态下。,27,5射频场感应的传导骚扰抗扰度试验,适用于有射频场存在而且连接到电网或其他网络的设备。一般要求对产品的输入电源端口、通信及I/O端口进行测试，对电源端口采用耦合去耦网络进行试验，对通信及I/O端口采用电磁钳耦合方式进行试验。 受试设备应在预期的运行和气候条件下进行测试，依次将试验信号发生器连接到耦合装置上，其他的非测试电缆或不连接，或使用去耦网络去耦。 扫频范围从150kHz80MHz，根据试验等级设置信号电平，骚扰信号是经过1kHz正弦波调制，调制到80%的射频信号。一般情况下，步进为先前频率的1%，在每个频率
15、点上驻留时间为1s，对敏感的频率点可以单独进行测试。,28,6工频磁场抗扰度试验,此试验宜限于对磁场敏感的设备。对体积小的台式设备采用浸入法进行试验，即将EUT放置在感应线圈中部。对于体积大的柜式设备，垂直方向采用浸入法进行试验，侧面采用邻近法进行试验，即感应线圈置于测试附近进行试验。常见的感应天线大小尺寸为1m1m。,29,7脉冲磁场抗扰度试验,主要适用于安装在发电厂的设备，模拟开关设备通断产生的干扰。脉冲磁场抗扰度的测试方法类似于工频磁场抗扰度试验，根据受试设备的大小，分别选择浸入法和邻近法进行试验。根据产品的要求选择试验等级（电流），分别进行正负各5次的脉冲干扰，一般的脉冲时间间隔1mi
16、n。,30,8电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验,适用于连接至交流电网的设备，对额定工作电流有所限制，要求额定电流不大于16A的设备，电流过大，对电网及测试设备影响很大。它是由电网、电力设备的故障或负荷突然出现大的变化引起的。一般情况下会出现两次或更多次连续的暂降或中断，电压变化是由连接到电网中的负荷连续变化引起的。电压暂降、短时中断在标准中给出电压降落值及持续时间，电压变化是供选择进行测试的内容。 受试设备应按照试验等级和持续时间进行试验，进行三次电压暂降或中断试验，最小间隔10s，且应在设备典型的工作模型下进行试验。电压暂降、短时中断试验一般在电源电压过零时进行试验。,31,9振铃波浪涌抗扰度试验,适用于连接到交流电网的设备。振铃波是由电源和控制线开关切换或雷击引起的，并出现在设备的端子上。 振铃波浪涌（第一峰值）的电压上升时间为0.5us20%，电流上升时间1us，振荡频率为100kHz10%，衰减为前一峰值的60%。振铃波浪涌抗扰度试验要求至少进行正负各5次的瞬态脉冲干扰，一般选择的时间间隔为1min。一般只对电源端口进行测试，试验电压通过耦合去耦网络施加在受试设备的电源端口，选择不同的试验信号发生器阻抗进行试验。 当受试设备连接在主配电板时，试验信号发生器阻抗选用12。当连接在引出插座时，选用30。,
