第三講:電快速瞬變脈衝群抗擾度試驗綜述
發布時間:2012-12-21 責任編輯:echotang
導讀:試驗波形電快速瞬變脈衝群抗擾度試驗,目的是驗證由閃電、接地故障或切換電感性負載而引起的瞬時擾動的抗幹擾能力。這種試驗是一種耦合到電源線路、控製線路、xinhaoxianlushangdeyouxuduokuaisushunbianmaichongzuchengdemaichongqunshiyan。ciboxingbushiganxingfuzaiduankaideshijiboxing,ershiyansuocaiyongdeboxingshishiyandengjigengweiyanku。
一.試驗波形電快速瞬變脈衝群抗擾度試驗
目的是驗證由閃電、接地故障或切換電感性負載而引起的瞬時擾動的抗幹擾能力。這種試驗是一種耦合到電源線路、控製線路、信號線路上的由許多快速瞬變脈衝組成的脈衝群試驗。此波形不是感性負載斷開的實際波形(感性負載斷開時產生的幹擾幅度是遞增的),而實驗所采用的波形使實驗等級更為嚴酷。 電快速脈衝群是由間隔為300ms的連續脈衝串構成,每一個脈衝串持續15ms,由數個無極性的單個脈衝波形組成,單個脈衝的上升沿5ns,持續時間50ns,重複頻率5K。根據傅立葉變換,它的頻譜是從5K--100M的離散譜線,每根譜線的距離是脈衝的重複頻率。
二.實驗設備
1. 電快速脈衝發生器其中儲能電容的大小決定單個脈衝的能量;波形形成電阻和儲能電容配合,決定了波形的形狀;阻抗匹配電阻決定了脈衝發生器的輸出阻抗(標準為50歐姆);隔直電容則隔離了脈衝發生器中的直流成分。
2.耦合/去耦網絡 交/直流電源端口的耦合/去耦網絡(CDN---Couple and Decouple networks),這zhe個ge網wang絡luo提ti供gong了le在zai不bu對dui稱cheng條tiao件jian下xia把ba試shi驗yan電dian壓ya施shi加jia到dao受shou試shi設she備bei的de電dian源yuan端duan口kou的de能neng力li。這zhe裏li所suo謂wei不bu對dui稱cheng幹gan擾rao是shi指zhi電dian源yuan線xian與yu大da地di之zhi間jian的de幹gan擾rao。可ke以yi看kan到dao從cong試shi驗yan發fa生sheng器qi來lai的de信xin號hao電纜芯線通過可供選擇的耦合電容加到相應的電源線(L1、L2、L3、N及PE)上,信號電纜的屏蔽層則和耦合/去耦網絡的機殼相連,機殼則接到參考接地端子上。耦合/去耦網絡的作用是將幹擾信號耦合到EUT並阻止幹擾信號幹擾連接在同一電網中的不相幹設備。一些電快速脈衝發生器已將耦合/去耦網絡集成於一體。
3.電容耦合夾關於電容耦合夾的應用,在GB/T17626.4的第6.3節中指出,耦合夾能在受試設備各端口的端子、dianlanpingbicenghuoshoushishebeiderenheqitabufenwurenhedianlianjiedeqingkuangxiabakuaisushunbianmaichongqunouhedaoshoushixianlushang。shoushixianludedianlanfangzaiouhejiadeshangxialiangkuaiouhebanzhijian,ouhejiabenshenyingjinkenengdihelong,yitigongdianlanheouhejiazhijiandezuidaouhedianrong。ouhejiadeliangduangeyouyigegaoyatongzhoujietou,yongqizuikaojinshoushishebeidezheyiduanyufashengqitongguotongzhoudianlanlianjie。gaoyatongzhoujietoudexinxianyuxiacengouhebanxianglian,tongzhoujietoudewaikeyuouhejiadedibanxiangtong,erouhejiafangzaicankaojiedibanshang。
三.實驗設置
下麵是在實驗室進行電快速脈衝群抗擾度試驗時所必須的配置:
1.參考接地板用厚度為0.25mm以上的銅板或鋁板(需提醒的是,普通鋁板容易氧化,易造成試驗儀器、受試設備的接地電纜與參考接地板之間塔接不良,宜慎用);若用其他金屬板材,要求厚度大於0.65mm。參考接地板的尺寸取決於試驗儀器和受試設備,以及試驗儀器與受試設備之間所規定的接線距離(1m)。參考接地板的各邊至少應比上述組合超出0.1m。 參考接地板應與實驗室的保護地相連。
2.試驗儀器(包括脈衝群發生器和耦合/去耦網絡)放置在參考接地板上。試驗儀器用盡可能粗短的接地電纜與參考接地板連接,並要求在搭接處所產生的阻抗盡可能小。
3.受試設備用0.1±0.01m的絕緣支座隔開後放在參考接地板上(如果受試設備是台式設備,則應放置在離參考接地板高度為0.8±0.08m的木頭桌子上)。受試設備(或試驗桌子)距參考接地板邊緣的最小尺寸滿足項1(0.1m)的(de)規(gui)定(ding)。受(shou)試(shi)設(she)備(bei)應(ying)按(an)照(zhao)設(she)備(bei)的(de)安(an)裝(zhuang)規(gui)範(fan)進(jin)行(xing)布(bu)置(zhi)和(he)連(lian)接(jie),以(yi)滿(man)足(zu)它(ta)的(de)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)。另(ling)外(wai),受(shou)試(shi)設(she)備(bei)應(ying)按(an)照(zhao)製(zhi)造(zao)商(shang)的(de)安(an)裝(zhuang)規(gui)範(fan),將(jiang)接(jie)地(di)電(dian)纜(lan)以(yi)盡(jin)量(liang)小(xiao)的(de)接(jie)地(di)阻(zu)抗(kang)連(lian)接(jie)到(dao)參(can)考(kao)接(jie)地(di)板(ban)上(shang)(注意,不允許有額外的接地情況出現)。當受試設備隻有兩根電源進線(單相,一根L,一根N),而且不設專門接地線時,受試設備就不能在試驗時單獨再拉一根接地線。同樣,受試設備如果通過三芯電源線進線(單相,一根L,一根N,及一根電氣接地線),未設專門接地線時,則此受試設備也不允許另外再設接地線來接地,而且受試設備的這根電氣接地線還必須經受抗擾度試驗。
4.受試設備與試驗儀器之間的相對距離以及電源連線的長度都控製在1m,電源線的離地高度控製在0.1m,如有可能,最好用一個木製支架來擺放電源線。當受試設備的電源線為不可拆卸,而且長度超過1m時,那麼超長部分就應當挽成個直徑為0.4m的扁平線圈,並行地放置在離參考接地板上方0.1m處。受試設備與試驗儀器之間的距離仍控製為1m。標準還規定,上述電源線不應采用屏蔽線,但電源線的絕緣應當良好。
5.試驗應在試驗室中央進行,除了位於受試設備、試驗儀器下方的參考接地板以外,它們與其他所有導電性結構(例如屏蔽室的牆壁和實驗室裏的其他有金屬結構的試驗儀器和設備)之間的最小距離為0.5m。
6.當使用耦合夾做被試係統的抗擾度試驗時,耦合夾應放置在參考接地板上,耦合夾到參考接地板的邊緣尺寸的最小距離為0.1m。同樣,除了位於耦合夾下方的參考接地板以外,耦合夾相對所有其他導電性結構之間的最小距離是0.5m。如果試驗是針對係統中一台設備(如EUT1)的抗擾度性能測試來說時,則耦合夾與EUT1的距離關係保持不變,而將耦合夾相對EUT2的距離增至5m以上(標準認為較長的導線足夠使線路上的脈衝群信號損耗殆盡)。耦合夾也可由1米長的鋁箔包裹受試電纜代替,前提是它可以提供和耦合夾一樣的等效電容(100pF)。如果現場條件不允許放置1m長的鋁箔也可以適當縮短長度,但仍要保證等效耦合電容。也可以將發生器的輸出通過100pF的高壓陶瓷電容直接加到受試電纜的芯線或是外皮。
7.在電源線上的試驗通過耦合/去耦網絡以共模方式進行,在每一根線(包括設備的電氣接地線)對地(對參考接地板)shijiashiyandianya。yaoqiumeiyigenxianzaiyizhongshiyandianyajixingxiazuosanci,meiciyifenzhong,zhongjianxianggeyifenzhong。zaiyizhongjixingzuowanhou,huanzuolingyigejixing。yigenxianzuowanhou,huanzuolingyigenxian。dangranyekeyibamaichongtongshizhurulianggenxian,shenzhijigenxian。 四.試驗等級 試驗等級所代表的典型工作環境如下:1級,具有良好保護的環境。計算機機房可代表此類環境;2級,受保護的環境。工廠和發電廠的控製室可代表此類環境;3級,典型工業環境。發電廠和戶外高壓變電站的繼電器房可代表此類環境;4級,嚴酷的工業環境。為采取特別安裝措施的電站或工作電壓高達50萬伏的開關設備可代表此類環境;X級,由廠家和客戶協商決定。
電快速脈衝幹擾成分:傳導幹擾和輻射幹擾
由於脈衝群的單個脈衝波形前沿tr達到5ns,脈寬達到50ns,這就注定了脈衝群幹擾具有極其豐富的諧波成分。幅度較大的諧波頻率至少可以達到1/πtr,亦即可以達到64MHz左右,相應的信號波長為5m。對於一根載有60MHz以上頻率的電源線來說,如果長度有1m,由(you)於(yu)導(dao)線(xian)長(chang)度(du)已(yi)經(jing)可(ke)以(yi)和(he)信(xin)號(hao)的(de)波(bo)長(chang)可(ke)比(bi),不(bu)能(neng)再(zai)以(yi)普(pu)通(tong)傳(chuan)輸(shu)線(xian)來(lai)考(kao)慮(lv),信(xin)號(hao)在(zai)線(xian)上(shang)的(de)傳(chuan)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong),部(bu)分(fen)依(yi)然(ran)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)傳(chuan)輸(shu)線(xian)進(jin)入(ru)受(shou)試(shi)設(she)備(bei)(傳導發射);部分要從線上逸出,成為輻射信號進入受試設備(輻射發射)。因此,受試設備受到的幹擾實際上是傳導與輻射的結合。
很明顯,傳導和輻射的比例將和電源線的長度有關,線路越短,傳導成分越多,而輻射比例越小;fanzhi,fushebilijiuda。zhezhengshitongdengtiaojianxia,weishenmejinshuwaikedeshebeiyaobifeijinshuwaikeshebeigengrongyitongguoceshidedaoli,yinweijinshuwaikedeshebeikangfusheganraonenglijiaoqiang。bingqiefushedeqiangruohaihedianyuanxianyucankaojiedibanzhijiandexiangduijuliyouguan(它反映了受試設備與接地板之間的分布電容),EUT離參考接地板越近,則分布電容就越大(容抗越小),幹擾信號越不容易以輻射方式逸出;反(fan)之(zhi)亦(yi)反(fan)。由(you)此(ci)可(ke)見(jian),試(shi)驗(yan)用(yong)的(de)電(dian)源(yuan)線(xian)長(chang)短(duan),電(dian)源(yuan)線(xian)離(li)參(can)考(kao)接(jie)地(di)板(ban)的(de)高(gao)度(du),乃(nai)至(zhi)電(dian)源(yuan)線(xian)與(yu)受(shou)試(shi)設(she)備(bei)的(de)相(xiang)對(dui)位(wei)置(zhi),都(dou)可(ke)成(cheng)為(wei)影(ying)響(xiang)試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)的(de)因(yin)素(su)。
因此,為了保證試驗結果的可重複性和可比性,注意試驗配置的一致性就變得十分重要。信號線和電源線在一起的直流設備的測試)對於像帶有USB數據線並通過USB線供電的一類信號線和電源線在一起的設備,如移動硬盤、網絡攝像頭等,我們要采用電容耦合夾的幹擾注入方式。因為如果我們選用耦合/去耦網絡,那麼去耦網絡中的去耦電容(0.1uF左右),以及去耦電感(>100μH),會使工作信號發生嚴重失真,特別是對於USB2.0等高速端口,影響更為嚴重。從而讓實驗不能如實反映設備的真實狀態。但如果是單獨的直流電源線(不含信號線),我們仍舊采用耦合/去耦網絡來施加幹擾。
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