電磁兼容實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、第三部分 電磁兼容實(shí)驗(yàn)一 開關(guān)電源傳導(dǎo)型EMI測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)了解在交流電源線上、由被測(cè)設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號(hào)。2、通過實(shí)驗(yàn)掌握頻譜分析儀的使用方法、掌握電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)原理和使用方法。3、設(shè)計(jì)EMI電源濾波器，并通過改變?yōu)V波器結(jié)構(gòu)、電路參數(shù)等，測(cè)量開關(guān)電源傳導(dǎo)干擾，記錄并分析頻譜分析儀上所測(cè)試的波形變化情況。4、通過實(shí)驗(yàn)掌握傳導(dǎo)型EMI測(cè)試的測(cè)試條件和測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱數(shù)量型號(hào) 規(guī)格1頻譜分析儀1臺(tái)GSP-810頻譜分析儀2電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)1臺(tái)GLSN-1623開關(guān)電源1臺(tái)AC/DC 400W4共模扼流圈若干自制5差模扼流圈若干自制6X電容若干0.1-1uF/275

2、Vac7Y電容若干2200pF-4700pF8突破抑制器1個(gè)HZ-5609前置放大器1個(gè)ZFL-1000LN10隔離變壓器1臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理圖 電源輸入 電源線圖1 傳導(dǎo)發(fā)射電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理圖電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)放大器或衰減器頻譜分析儀被試設(shè)備（DUT）U盤圖2 傳導(dǎo)干擾實(shí)驗(yàn)配置圖四 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用,帶來了日益突出的電磁污染問題。電磁干擾( EMI) 發(fā)射源不僅對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響,還對(duì)電網(wǎng)及其鄰近的電氣設(shè)備等產(chǎn)生影響。傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量的對(duì)象是輸入電源線、互連線和控制線。干擾類型可能是連續(xù)波干擾電壓、連續(xù)波干擾電流和尖峰干擾信號(hào)。典型的核心測(cè)量設(shè)備是頻譜分析儀,它能夠

3、快速地在較寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。EMC 標(biāo)準(zhǔn)都是在頻率域中規(guī)定的,如果干擾是周期性信號(hào),則用傅里葉級(jí)數(shù)進(jìn)行變換,這時(shí)的頻譜是離散的,即只在有限的頻率點(diǎn)上有能量。對(duì)于非周期性的干擾信號(hào),用傅里葉變換將信號(hào)從時(shí)域變到頻域,得到頻譜,這時(shí)頻譜是連續(xù)的。因?yàn)橹芷谛盘?hào)有限的能量分布在有限的頻率上,因此能量更集中,干擾作用更強(qiáng)。在使用頻譜分析儀時(shí),首先應(yīng)注意的是,由于頻譜分析儀是在較寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃頻,因此對(duì)于作用時(shí)間很短的瞬時(shí)干擾不敏感,如靜電放電和雷電干擾。這時(shí)應(yīng)采用測(cè)量接收機(jī)進(jìn)行測(cè)量。其次,頻譜分析儀的精度和掃描范圍有關(guān),掃描范圍越窄,測(cè)量精度越高。這時(shí),如果輸入信號(hào)過大,容易發(fā)生過載現(xiàn)象,使

4、測(cè)量結(jié)果失真或損壞儀器。另外,頻譜分析儀的靈敏度還和中頻帶寬有關(guān),減小中頻帶寬能夠提高靈敏度,但是會(huì)增加掃描時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟1、將突破抑制器接上頻譜的RF端。2、將LISN接至突破抑制器上。3、被測(cè)設(shè)備放在離地面80cm高的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，被測(cè)電源線通過電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)接到電網(wǎng)上。4、將頻譜的解析度(RBW)開至9K。5、將刻度從dBm改成dBV。6、將測(cè)量范圍設(shè)定在150K-30MHz范圍測(cè)量。7、設(shè)定Limit Line值(依照各法規(guī)限制的大小來設(shè)定)。8、利用電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)測(cè)量被測(cè)試品沿電源線向電網(wǎng)發(fā)射的干擾電壓。測(cè)量直接通過電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)上的監(jiān)示測(cè)量端進(jìn)行，此端口通過電容耦合的形式，將電源

5、線上被測(cè)設(shè)備產(chǎn)生的干擾電壓引出，由頻譜分析儀接收，得到不同頻率上干擾電壓的幅度。9、改變?yōu)V波器結(jié)構(gòu)、電路參數(shù)，觀察并記錄頻譜分析儀上所測(cè)得的波形。10、LISN有兩點(diǎn)測(cè)試，兩點(diǎn)皆須測(cè)試(為火線與中心線)。五、注意事項(xiàng)：1、GSP-810主電源線只能插在有地線的交流電源插座。2、電源插頭必須在GSP-810 與待測(cè)線路連接之前插入電源插座。3、利用電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)測(cè)量傳導(dǎo)干擾需特別注意過載問題，被測(cè)設(shè)備因開關(guān)或瞬時(shí)斷電會(huì)引起瞬態(tài)尖峰，很容易損壞接收設(shè)備，因此需在接收設(shè)備前端加浪涌突破抑制器。六、預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)電磁兼容教材中有關(guān)EMI濾波器的內(nèi)容。2、掌握共模干擾和差模干擾的產(chǎn)生機(jī)理。 3、掌握

6、EMI 濾波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。七 、思考題1、LISN(電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò))的作用是什么？2、在電磁兼容領(lǐng)域，為什么總是用分貝（dB）的單位描述？10 是多少 ？3、畫出電源線EMI 濾波器的基本結(jié)構(gòu)，并指出每個(gè)元器件的作用及其取值數(shù)量級(jí)，安裝濾波器時(shí)應(yīng)注意的問題。4、什么是共模扼流圈，怎樣繞制？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、整理上面全部的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2、根據(jù)記錄下的EMI測(cè)試結(jié)果分析不同濾波器結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)電源傳導(dǎo)干擾的抑制效果。3、分析選取不同EMI濾波器電路參數(shù)時(shí)對(duì)電源傳導(dǎo)干擾的抑制效果。4、畫出一種能滿足EMI傳導(dǎo)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的EMI濾波器的電路結(jié)構(gòu)，并記錄所選取的電路參數(shù)。九、附錄（標(biāo)準(zhǔn)） EMI所測(cè)量的

7、項(xiàng)目，30MHz以下所測(cè)量的為電源傳導(dǎo)。 在測(cè)定儀器設(shè)定必須在RBW = 9K & 120KHz下達(dá)成下面的目標(biāo)，CISPR 22所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。頻率范圍(MHz)電源傳導(dǎo)限度值(dB)峰準(zhǔn)值平均值0.15 0.566 5656 460.5 556465 306050實(shí)驗(yàn)二 電子設(shè)備電磁敏感度測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)掌握周波跌落發(fā)生器和工頻磁場(chǎng)發(fā)生器的使用方法。2、通過實(shí)驗(yàn)檢查電子設(shè)備在施加工頻磁場(chǎng)干擾情況下，對(duì)磁場(chǎng)騷擾的抵抗能力。3、通過實(shí)驗(yàn)掌握不同屏蔽材料和開口縫隙等對(duì)工頻磁場(chǎng)的屏蔽效果。4、通過實(shí)驗(yàn)檢查電子設(shè)備受到供電電源電壓暫降、短時(shí)中斷或電壓漸變等的影響情況。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序

8、號(hào)名稱數(shù)量型號(hào) 規(guī)格1工頻磁場(chǎng)發(fā)生器1臺(tái)EMS61000-8K2感應(yīng)線圈1臺(tái)3周波跌落發(fā)生器1臺(tái)EMS61000-11K4示波器1臺(tái)5被試設(shè)備若干6屏蔽外殼1鐵磁材料7屏蔽外殼1鋁材料三、實(shí)驗(yàn)原理圖圖1 工頻磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備布置圖2 電壓跌落和短時(shí)中斷實(shí)驗(yàn)原理圖四 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟4.1 工頻磁場(chǎng)抗擾度實(shí)驗(yàn)工頻磁場(chǎng)是由導(dǎo)體中的工頻電流產(chǎn)生的或極少量的由附近的其他裝置（如變壓器的漏磁通）所產(chǎn)生的。在正常情況下，由工頻電流所產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)相對(duì)較小，但在故障狀態(tài)下電流伴生的磁場(chǎng)就比較強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間很短。并不是所有的設(shè)備對(duì)磁場(chǎng)都是敏感的，但有些設(shè)備，如計(jì)算機(jī)顯示器等在工頻磁場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)；對(duì)電度表等一類

9、設(shè)備在工頻磁場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生程序紊亂、數(shù)據(jù)丟失和計(jì)量誤差等。試驗(yàn)的基本配置包括接地參考平面(GRP) 、試品、感應(yīng)線圈與工頻磁場(chǎng)發(fā)生器。接地參考平面放置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，受試設(shè)備放在接地參考平面上，其間用0.1m厚的絕緣物支撐。試品外殼通過試品本身的接地端子與接地參考平面連接。實(shí)驗(yàn)用電流發(fā)生器放在離感應(yīng)線圈不超過3m的地方，其一端與參考接地平面相連。感應(yīng)線圈應(yīng)放置在距試驗(yàn)室墻壁和其他磁性物體至少1m 遠(yuǎn)處。以臺(tái)式設(shè)備為例,應(yīng)采用浸入法對(duì)試品進(jìn)行試驗(yàn)。為測(cè)試試品暴露在不同極化方向磁場(chǎng)中的抗干擾性能,應(yīng)使線圈分三次依次旋轉(zhuǎn)90°后作同樣的試驗(yàn),見圖2 。圖3 用于小型設(shè)備的電感線圈CRT顯示器大

10、多采用磁偏轉(zhuǎn)式顯像管，按掃描方式可分為光柵掃描和隨機(jī)掃描兩種顯示器。臺(tái)式微機(jī)使用的CRT顯示器一般都是采用光柵掃描方式。在標(biāo)準(zhǔn)的光柵掃描中，水平掃描的頻率是15.7，垂直掃描的頻率為當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的頻率，可見，工頻磁場(chǎng)的頻率與垂直掃描的頻率一致，所以外來的工頻磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致垂直磁場(chǎng)的線性變化產(chǎn)生畸變，對(duì)光柵質(zhì)量產(chǎn)生影響。若CRT的垂直掃描重復(fù)頻率與干擾磁場(chǎng)的頻率完全同步，則每一個(gè)圖像點(diǎn)能精確地出現(xiàn)在屏幕相同位置上，對(duì)每幅連續(xù)畫面與無干擾的情況相比僅有漂移，而圖象的清晰度不受影響。但實(shí)際環(huán)境中垂直掃描頻率與工頻干擾的相位一般是很復(fù)雜的、不同步的，且為改善灰度，大部分顯示器使用的重復(fù)頻率比工頻頻率要高。所以

11、，畫面的圖像點(diǎn)將受到實(shí)際磁場(chǎng)的影響而發(fā)生偏斜，而不可能出現(xiàn)在相同的位置，導(dǎo)致圖像抖動(dòng)、模糊。工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度與CRT受干擾的程度的關(guān)系如表1所示。表1 工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度與CRT受干擾程度工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度（A/m）CRT抖動(dòng)現(xiàn)象特征及影響0.6有輕微抖動(dòng)，對(duì)一般辦公文字處理工作影響較小，對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)等要求較高的場(chǎng)合有一定影響0.8有較明顯抖動(dòng)，對(duì)短時(shí)間文字處理尚可忍受，對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)等要求較高的場(chǎng)合影響較大1.0有明顯抖動(dòng)，字跡雖清楚，但視覺上已無法忍受3.0有劇烈抖動(dòng)，字跡不清，完全無法工作注：一般環(huán)境中的工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度小于0.1A/m試驗(yàn)要點(diǎn)：試品應(yīng)按實(shí)際使用要求放置和連線，并置于磁場(chǎng)線圈中心（浸沒法）對(duì)物理尺

12、寸大的系統(tǒng)，不需要全體都放在磁場(chǎng)中，僅將系統(tǒng)中的敏感裝置（如CRT監(jiān)視器）放置在磁場(chǎng)中央進(jìn)行單獨(dú)試驗(yàn)。試驗(yàn)中允許屏幕上出現(xiàn)紊亂。實(shí)驗(yàn)在以下四種不同情況下進(jìn)行，觀察并記錄被試設(shè)備的工作情況。1、 被試設(shè)備未加屏蔽體時(shí)；2、 被試設(shè)備外加鐵磁材料屏蔽體，屏蔽體上有開口、縫隙時(shí)；3、 被試設(shè)備外加鐵磁材料屏蔽體，屏蔽體上無開口、縫隙時(shí)；4、 被試設(shè)備外加鋁材料屏蔽體時(shí)。不同試驗(yàn)要求：對(duì)連續(xù)試驗(yàn)，輸出電流為1100A；對(duì)短持續(xù)時(shí)間試驗(yàn)，輸出電流為3001000A。時(shí)間的可設(shè)定范圍為13秒。4.2 電壓暫降和短時(shí)中斷電壓瞬時(shí)跌落、短時(shí)中斷和電壓漸變是電網(wǎng)電源供電設(shè)備、儀器常見的物理現(xiàn)象，是供電電網(wǎng)或變電

13、設(shè)備故障或負(fù)荷突變引起的。有時(shí)電壓瞬時(shí)跌落、短時(shí)中斷的現(xiàn)象會(huì)兩次或多次出現(xiàn)，而電壓漸變是由于接到電網(wǎng)的負(fù)荷連續(xù)變化而引起的。IEC61000-4-11規(guī)定了不同類型的試驗(yàn)來模擬電壓瞬時(shí)跌落、短時(shí)中斷和電壓漸變效應(yīng)。對(duì)于電壓瞬時(shí)跌落、短時(shí)中斷，額定電壓和變化后的電壓之間是突然發(fā)生的，電壓階躍能夠在電源電壓的任意相位開始和停止。采用以下的電壓試驗(yàn)等級(jí)（%）：0，40%和70%，對(duì)應(yīng)于從額定電壓暫降100%，60%和30%。優(yōu)先采用的試驗(yàn)等級(jí)和持續(xù)時(shí)間見表1。表1 電壓暫降和短時(shí)中斷優(yōu)先采用的試驗(yàn)等級(jí)和持續(xù)時(shí)間試驗(yàn)等級(jí)%電壓暫降和短時(shí)中斷%持續(xù)時(shí)間(周期)01000.515102550X40607030對(duì)0.5個(gè)周期,應(yīng)在正極性和負(fù)極性下進(jìn)行試驗(yàn),即分別在0°和180°開始試驗(yàn)。X表示一個(gè)未定的持續(xù)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)要求：1、 實(shí)驗(yàn)室的電磁條件應(yīng)保證試品正常運(yùn)行，不影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。2、 對(duì)電壓跌落、短時(shí)中斷試驗(yàn)由試驗(yàn)等級(jí)和持續(xù)時(shí)間進(jìn)行若干組合，每個(gè)組合進(jìn)行三次試驗(yàn)，兩次試驗(yàn)間的最小時(shí)間間隔為10秒。五、預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)電磁兼容教材中屏蔽技術(shù)的內(nèi)容。2、掌握低頻磁場(chǎng)、高頻磁場(chǎng)的屏蔽機(jī)理以及屏蔽體材料、厚度、開口等對(duì)屏蔽效果的影響。六 、思考題1、屏蔽磁場(chǎng)輻射源時(shí)要注意什么問題？2、一臺(tái)設(shè)備，原來的電磁輻射發(fā)射強(qiáng)度是 300 m V/m ，加上屏蔽箱后，輻射發(fā)射