电磁兼容标准和测试整改

电磁兼容标准和测试整改沙斐北京交通大学抗电磁干扰研究中心什么是电磁兼容？电磁兼容（EMC--ElectromagneticCompatibility）是一门新兴的综合性学科，主要研究电磁干扰和抗干扰的问题。即怎样使在同一电磁环境下工作的各种电子电气的器件、电路、设备或系统，都能正常工作，互不干扰，达到兼容状态。构成干扰三要素EUTEUT骚扰源传输途径敏感设备空间辐射的电磁波导线传导的电压电流任何电子电气设备都可能是骚扰源，也可能是敏感设备。骚扰源也包括雷电、静电等自然骚扰源。骚扰源可以是有用的功能性信号，也可以是无信息的电磁噪声。设备的电磁兼容性（EMC）设备的发射特性（EMI）设备向外部发射电磁骚扰的特性。设备的抗扰度（IMUNITY）（敏感度EMS）设备抵抗外部入侵的电磁骚扰的能力，设备越敏感，抗扰度越差。只有设备的EMI和EMS都符合要求了，才能说设备的EMC合格了。设备常见的EMI项（4项）辐射发射RE---通过空间以电磁波的形式发射电磁骚扰能量。传导发射CE（其中包括功率，喀呖声）---通过导线以电压电流的形式发射电磁骚扰能量。谐波---设备工作时向交流供电电源注入的50Hz高次谐波。电压波动和闪烁---设备工作时引起的交流供电电压的起伏波动。设备类型举例---信息技术、工科医、家用电器、音视频设备、医用设备、变频设备等。设备常见的EMS项（7项）辐射抗扰度RS---对空间骚扰电磁波的抗扰度。传导抗扰度CS---对导线传导的骚扰电压和电流的抗扰度。静电放电ESD---对静电放电产生的脉冲骚扰的抗扰度。电快速瞬变脉冲群EFT---对某些电路产生的群脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。浪涌---对雷电或某些电路产生的脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。电压暂降、短时中断和电压变化---对供电电源变化的抗扰度。工频磁场---对50Hz交流电产生的强磁场的抗扰度。电磁兼容测试---诊断（预）测试产品在研发阶段、生产线上的质量控制测试、送权威实验室检测之前进行的预测试、送检产品不合格后的整改测试。调查是否存在电磁兼容问题和产生的原因，确定产生骚扰和被干扰的具体部位，在采取抑制措施后有否改进。并不要求完全按标准在正规实验室中进行。电磁兼容测试---符合性（一致性）测试根据有关电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试，评估其是否达到标准提出的要求。产品在定型和进人市场之前必须进行符合性（一致性）测试，国家产品强制认证制度（3C认证）规定的电磁兼容测试就是属于符合性测试。国际电磁兼容标准和规范目前国际上有权威性的电磁兼容标准和从事EMC标准制订工作的专业委员会有：国际电工委员会：CISPR标准和IEC标准（TC77）国际标准化组织：ISO标准国际电信联盟：ITU标准欧共体：EN标准(CENELEC)和ETS标准(ETSI)德国：VDE标准美国：FCC标准和军用标准MIL-STD日本：VCCI标准这些标准正在逐步走向国际统一。国内电磁兼容标准和规范我国已经制订了100多个民用电磁兼容标准GB，军用部门制定了军标GJB。不少行业还制定了准对本行业产品的电磁兼容标准—行标。通信行业—例如YD/T1312（无线通信设备)医疗行业—例如YY0505（医用设备）铁道行业—例如TB/T3073（铁路信号设备）几种电气电子产品的电磁兼容国家标准国标GB9254《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》；国标GB/T17618《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》；国标GB4343《家用和类似用途电动、电热器具，电动工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值》；国标GB4343.2《电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第2部分：抗扰度》；国标GB13837《声音和电视广播接收机及有关设备无线电干扰特性限值和测量方法》；国标GB/T9383《声音和电视广播接收机及有关设备抗扰度限值和测量方法》医用电气设备的电磁兼容标准YY0505-2012(IEC60601-1-2：2004)医用电气设备—第1-2部分：安全通用要求—并列标准：电磁兼容—要求和试验GB9706.1-1995医用电气设备—第1部分：安全通用要求(IEC60601-1:1988+A11991)YY0505-2005引用的发射标准GB9254信息技术设备—无线电骚扰特性—限值和测量方法；GB4824工、科、医（ISM）射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法；GB4343.1电磁兼容—家用电器、电动工具和类似器具的要求—第一部分：发射；GB17743电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法；GB17625.1谐波电流发射限值的测试；GB17625.2电压波动和闪烁的限值的测试。YY0505-2005引用的抗扰度标准GB17626.2静电放电（ESD）抗扰度试验；GB17626.3辐射（射频）电磁场抗扰度试验；GB17626.4电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验；GB17626.5浪涌（冲击）抗扰度试验；GB17626.6对射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；GB17626.8工频磁场抗扰度试验；GB17626.11电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验。变频器和PLC设备的电磁兼容标准GB/T12668.3(IEC/EN61800-3：2004)可调速电气传动系统第三部分产品的电磁兼容性标准及其特定的试验方法抗扰度：p.53表11,p.55表12发射：p.67表14~p.81表22IEC61131-2：2007可编程控制器PLC第二部分设备要求和测试抗扰度：p.71表32~p.74表35发射：p.68表29变频器和PLC设备的EMC测试项EMI：辐射发射RE传导发射CE谐波EMS：辐射抗扰度RS传导抗扰度CS静电放电ESD电快速瞬变脉冲群EFT浪涌电源低频端抗扰度：电压暂降、短时中断和电压变化，换相缺口，谐波输入，输入频率变化，输入电压不平衡三C认证（ChinaCompulsoryCertification）2001年国家建立了强制性产品认证制度，并公布了首批进行强制性认证的产品目录，涉及9大类别的132种产品。自2003年5月1日起上述产品必须经国家指定的认证机构认证，在安全和电磁兼容性检测合格后取得证书和三C标志（CCC），方可出厂销售、进口和在经营活动中使用。国家质量监督检验检疫总局(质检总局)1、国家标准化管理委员会（标准委）全国无线电干扰标准化技术委员会（CISPR）全国电磁兼容标准化技术委员会（IEC/TC77）有关产品的专业标准化技术委员会2、国家认证认可监督管理委员会（认监委）中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认证机构技术委员会→中国质量认证中心（CQC）实验室技术委员会→20个专业委员会强制性产品的EMC认证→CQC实验室认可/资质认定→CNAS《检测和校准实验室能力认可准则》CNAS-CL16《实验室认可准则在电磁兼容检测实验室的应用说明》标准的内容测量场地--开阔场地、半电波暗室、全电波暗室、屏蔽室、TEMCELL、G-TEMCELL、混响室等。EUT的配置和工作状态—代表实际中的典型应用情况，EUT发射最大或最敏感。测量仪器和设备—测量接收机、频谱分析仪以及天线、人工电源网络（LISN）、功率吸收钳、耦合去耦网络（CDN）等。测量方法—测量布置、试验程序、注意事项。数据处理和试验报告—试验结果、不确定度。限值：1、EMI测试限值（频域值）—峰值≥准峰值≥有效值≥平均值；辐射发射用场强或功率表示，传导发射用电压电流或功率表示。所有频率点的测试结果必须低于限值才能判合格。2、EMS测试限值用试验等级和性能判据表示。试验等级—所加骚扰的严酷程度；性能判据—加入骚扰后EUT的反映。测试结果必须满足限值要求的试验等级和性能判据才能判合格。性能判据可分为四级A：EUT工作完全正常；B：EUT工作指标或功能出现非期望偏离，但当骚扰去除后可自行恢复；C：EUT工作指标或功能出现非期望偏离，骚扰源去除后不能自行恢复，必须依靠操作人员的介入，例如“复位”（不包括技术人员进行的硬件维修和软件得装）方可恢复；D：EUT的元器件损坏，数据丢失、软件故障等。标准分类基础标准(BasicStandards)CISPR16-2(GB/T6113.2)无线电骚扰和抗扰度测量方法IEC61000-4-1（GB/T17626.1）电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验总论通用标准(GenericStandards)A类(工业环境)B类(居民区、商业区及轻工业环境)产品类标准(Product-FamilyStandards)信息技术设备,家用电器/电动工具,工、科、医设备,声音和电视广播接收机、医疗器械等。产品标准(DedicatedProductStandards)基础标准规定了：测量场地、EUT的配置和工作状态、测量仪器和设备、测量方法、数据处理和试验报告等内容，但不包括限值。通用标准、产品类标准和产品标准是以基础标准为依据制定的，并根据产品的属性和使用情况规定了限值。测试时选择适当标准的顺序：产品标准→产品类标准→通用标准。标准制订的原则：1、科学、合理、实用、便于操作。2、保证测试结果的可重复性、一致性、精确性。GB/T6113.1规定的频率段范围A频段——9～150kHz；B频段——0.15～30MHz；C频段——30～300MHz；D频段——300～1000MHz；E频段------1GHz以上为什么要了解骚扰的波形和频谱？EMC标准的骚扰限值是按频率规定的；EMC设计是以骚扰频率为依据的。了解骚扰的波形有助于骚扰源的定位和抑制。模拟信号的波形和频谱。数字信号的波形和频谱。脉冲信号（浪涌、电快速瞬变脉冲群、静电放电、人为脉冲等）的产生原因、波形和频谱。如何获取骚扰的波形和频谱？任何电信号都可以通过傅里叶变换求得其频谱函数，式中f(t)是电信号的时域波形函数，F(ω)为该信号的频谱函数，ω是角频率ω=2πf，f为频率。把电信号送入示波器可看时域波形，送入频谱仪可看该信号的频谱。dtetfFtj)()(如何获取骚扰的波形和频谱？任何电信号都可以通过傅里叶变换求得其频谱函数，式中f(t)是电信号的时域波形函数，F(ω)为该信号的频谱函数，ω是角频率ω=2πf，f为频率。把电信号送入示波器可看时域波形，送入频谱仪可看该信号的频谱。dtetfFtj)()(模拟信号的波形和频谱（窄带信号）数字和脉冲信号的波形和频谱（宽带信号）数字信号、浪涌、电快速瞬变脉冲群、静电放电、人为脉冲等的波形和频谱。矩形数字信号的频谱梯形数字信号的频谱八种脉冲信号频谱的比较信息技术设备的工作信号一般是梯形信号，具有很宽的频带，能量主要集中在低频部分，高频部分能量随频率升高逐渐下降。从电磁兼容角度应该考虑的最高频率为：fmax=1/πtr≈10~20fPRtr:脉冲的上升沿时间,fPR:脉冲的重复频率或时钟频率。脉冲的前沿越陡峭或脉冲的重复频率越高，则脉冲包含的高频能量越大。雷电和浪涌的模拟波形开路电压1.2/50μs绝缘跳火器件试验短路电流8/20μs导电不跳火器件试验CCITT波形10/700μs通信设备试验雷电和浪涌模拟波形的频谱分析雷电和浪涌波形是脉冲信号，具有很宽的频带。能量主要集中在低频部分，高频部分能量随频率升高逐渐下降，最高频率也可用fmax=1/πtr来估算。但是由于浪涌的脉冲强度（幅度x宽度）很大，能量很高，因此电磁兼容应该考虑的最高频率还应进一步提高，约在：300KHz~10MHz。电快速瞬变脉冲群模拟波形的频谱分析EFT包含很多高频成分，电磁兼容应该考虑的最高频率可达60~600MHz。静电放电模拟波形的频谱分析瞬态放电电流包含很多高频成分，电磁兼容应该考虑的最高频率可达300~1000MHz。切断电感负载产生的脉冲噪声dtdILe有刷电机、继电器、电磁阀、高压点火线圈等都是电感负载。都可能产生电快速瞬变脉冲群和振铃浪涌。pip继电器端驱动线中的骚扰波形