電快速脈衝群測試介紹

電快速瞬變脈衝群（(EFT/B, Electrical Fast Transient / Burst)是（shì）在同一供電回路（lù）中，多種用電器（或設備）在工作過程（chéng）中(如開關、繼電器等（děng）在使用時)產生的瞬態脈衝群。如果（guǒ）電感性（xìng）負載多次重複切換，脈（mò）衝群就會以相應的時間間隔多次重複出現。這種脈衝上升時間短，重複率高，能量低，頻譜分布較寬。脈衝群幹擾會使用電器（或設備）性能下降或失靈。

重複性快速（sù）瞬變試驗是一種將由（yóu）許多快（kuài）速瞬（shùn）變脈衝組（zǔ）成的脈衝（chōng）群耦合到電氣和電子設備的電源端（duān）口、信（xìn）號和控製端口的試驗（yàn）。試驗的要點是瞬變的短上升時間、重複率和低能量。其目的是評估受（shòu）試設備對（duì）來自（zì）操作瞬態過程(如斷開電感性負荷、繼電（diàn）器（qì）接點彈跳等）中所產生的瞬態脈衝群的抗擾度。

1.試驗等級

表1列出了設備的供電電源、保護接地（dì）(PE)、信號和控製端（duān）口進行電快速瞬變（biàn）脈衝群抗擾度（dù）試驗時應優先采用（yòng）的試驗等（děng）級（jí）的範圍。

表1，試驗等級

注：* “X"表（biǎo）示一個開放等級，在專用（yòng）設（shè）備技術規（guī）範中必須對這個級別加以規定。

   試驗等級應按照最真實的（de）安（ān）裝和環境條件加以選擇，在進行抗擾度試驗時，應確定（dìng）設備 在預期工作環境中的（de）性能等級。對於受試設備的1/0、控（kòng）製、信號和數據端口，試驗（yàn）電壓為電源端口（kǒu）試驗電壓的一半。

根（gēn）據通常的安裝實踐，建議按照電磁（cí）環境（jìng）的要求來選擇電（diàn）快速瞬變脈衝群抗（kàng）擾度試（shì）驗的 試驗（yàn）等級（jí），具體試驗等級（jí）如下。

(1)    等級1：具有良好（hǎo）保護的環境

在此級別的設施具有下列特性。

a.       在被切換的（de）電源和控製（zhì）線路（lù）中，電快速瞬變脈（mò）衝（chōng）被（bèi）全部抑製。

b.       電源線（交流（liú）和直流>與來自屬於較高嚴酷度（dù）等級的其他環境中的控製和測量線（xiàn）路（lù） 分（fèn）離。

c.       電源電纜帶有屏蔽層，屏蔽層的兩端在設施的（de）接地參考平麵接地（dì），並通（tōng）過濾波進行 電源保護。

例如計算機房。對於此級別試驗，隻使用形式試驗中的電源線路（lù）及安裝後試驗中的接地（dì） 線路和設備機（jī）櫃（guì）。

(2)    等級2：受保護的環境（jìng）

在此級別的設施具有下列特性。

a.       僅應用於繼電器（無（wú）接（jiē）觸器）切換的（de）電源（yuán）線路和控製線路中，電快速（sù）瞬（shùn）變脈衝（chōng）群被 部分抑製。

b.       所有線路與（yǔ）同（tóng）較高嚴酷等級環境有關的其他線路分離。

c.       無屏蔽的電源電纜和控製電纜與信號電纜（lǎn）和通信電纜在結構上分離。 例如工廠（chǎng）和發電廠的（de）控製室或終端（duān）室可作這類環境（jìng）的代表。

(3)    等級（jí）3：典型的工業環境

在此級別（bié）的設（shè）施具有下列特性。

a．  僅采用繼電器（無接觸器）切換的電源線路和控製線路中，對電快（kuài）速瞬變脈衝群無 抑製（zhì）。    

b．  工業線路與同較高嚴酷等級環境有關的其他線路分離不徹（）底。

c．  電源、控製、信號和通信線路采用專用電（diàn）纜。 丄電源（yuán）、控製、信號和通信線路之間的分離不徹（chè）（）底。

d．  存在由電纜托架（同（tóng）保護接地係統相連）中（zhōng）的（de）導電管道、接地導體和接地網提供的 接地係統。

例如工（gōng）業過程設備的使用場所、發電廠和戶外高壓變電站的（de）繼（jì）電器（qì）房等。

(4)    等級4：嚴酷的工業環境

在此級別的設施具有下列特性。

a．  由繼電器和接觸器切換的電源和控製線（xiàn）路中，對電快速瞬（shùn）變脈衝群無抑製。

b．  工業線路與（yǔ）同較高嚴酷等級環境（jìng）有關的其他線路不分離。

c．  電源、控（kòng）製、信號和通信電纜（lǎn）之間（jiān）不分離。 丄控製和信（xìn）號（hào）線共用多芯電纜（lǎn）。

未采用特定安裝措施的電站工業過程設備的（de）戶外區域，露（lù）天的高壓變電站（zhàn）配電裝置和工 作電壓達5001^^的開關裝置（采用典型的安裝措施）等區域（yù）可作為這類環境的代表。

(5) 等級5：需加分（fèn）析的特殊環境

根據騷擾與設備（bèi）的電路（lù）、電纜、線路等電磁分離程度的優劣以及安裝質量，可能需（xū）要采用高於或低於上述的環境等級。應該指出，較（jiào）高嚴酷等級的設備線路可以進（jìn）入（rù）嚴酷等（děng）級較低（dī）
的環境。

2.試驗設備

(1)    試（shì）驗發生器

試驗發生器的主要元件包括高壓源、充電電阻、儲能電容、放電器、脈衝持續時間成形
電阻、阻（zǔ）抗匹配電阻、隔直（zhí）電容，其電（diàn）路簡圖如圖1所示（shì）。

圖1,電快速瞬變（biàn）脈（mò）衝群發生器電路簡圖

U—髙壓源；Rc一充電電（diàn）阻；Cc一儲能電容器；RS一脈衝持續時間成（chéng）形電阻；

Rm一阻抗匹配電（diàn）阻；Cd—隔直電容

電快速瞬變脈衝群發生器（qì）的性能特性（接50Ω負載）如下。

a．  開路輸出電壓範圍（在儲能電容器兩端的（de）電壓>為0.25(1一10%)～4Kv(1±10%)

b．  極性：正極（jí）性、負極（jí）性。

c．  輸出形式：同軸輸出。

d．  動態源阻抗：50 (1±20%) Ω在（1?100MHz時)。

e．  發生器內的隔直電容為（wéi）10nF

f．   單個脈衝的上升時間：5 (1±30%）ns，如圖2所示（shì）。

                    圖2， 接50負載時單個脈衝（chōng）的波（bō）形

g．  脈衝持續時間（50%值）：50（1±30%）ns，如圖2所示。

h．  與供電電源電壓異步。

i．    脈衝持續時間：15 （1±20%)ms，如圖3所示。

j．    脈衝群周（zhōu）期：300（1±20%)ms。 

圖3，電快速瞬（shùn）變脈衝群（qún）概略圖

(2)    電快速瞬變（biàn）脈衝群發生器的校驗

為了消除因（yīn）各種類型發（fā）生器特性的分散性而可能出現的試驗結果的不確定性，需要一個 標準的校驗和試驗程序（xù）。試驗發生器的輸出通（tōng）過一個50Ω的同軸衰減器接（jiē）至示波器上。測 量設備的帶寬至少為400MHz。應該對一個脈（mò）衝群的上升時間、脈衝持續時間和脈衝重複頻率進行監視。

對（duì）帶有一個50Ω終端負（fù）載的電快速瞬變（biàn）脈衝群發生器要進行校驗的特性（見圖2）如下。

a．  脈衝的上升時間50（1±30%）ns。

b．  脈衝持續時間（50%值）：50（1±30%）ns。

脈衝的重複頻（pín）率和輸出電壓的峰值：0.125Kv時為5（1±20%）kHz、0.25kV時為5（1±20%）kHz、0.5kV時為5（1±20%）kHz、1.0kV時為5（1±20%）kHz、2.0kV時為2.5（1±20%）kHz。

(3)    交/直流端口（kǒu）的耦合/去耦網絡

這個網絡（luò）提供在不對稱條件下把試驗電壓施（shī）加到受試設備的電源端口的能力。其（qí）特性參 數如下。

a．  頻率範圍（wéi）：1～100MHz。

b．  耦合電容:3Nf。

c．  耦合衰減（jiǎn）：小於2dB。

d．  在不對稱條件下的去（qù）耦衰減：大於20dB。

e．  網絡中每條線路和其他線路之間的串擾衰（shuāi）減（jiǎn）：大於30 dB。。

f．   耦（ǒu）合電容的絕緣耐受能力：5kV(試驗脈衝：1.2/50µs>。

(4)    容性耦合夾

耦（ǒu）合夾能在與受試設備各端口的端子、電纜屏蔽或受試設備的任（rèn）何其他部分無任何電連 接的情況下把快速瞬變脈衝群耦合到受試線路上。其特（tè）性參數如下。

a．  電纜和（hé）耦合（hé）夾之間典型的耦合電容：50?200pF。

b．  圓電纜可用的直徑範圍：4～40mm。

c．  絕緣耐受能力：5kV。

(5)    試驗配置

電快速瞬變脈衝（chōng）群抗擾度試驗可以分（fèn）成在實驗室（shì）進行的試驗和在設備最終安裝條件下對（duì）設（shè）備進行的安（ān）裝後試驗。優先采用實驗室進行的試驗。

試驗配置包括接地參考平（píng）麵、耦合裝（zhuāng）置〔網絡或（huò）耦合夾>、去耦（ǒu）網（wǎng）絡、試驗發射器等，
如圖4所示

圖4，電（diàn）快速瞬變脈衝群抗擾度（dù）試驗（yàn）方框圖

實驗室進行試驗（yàn）的標準環（huán）境條件如下。

a．  受試設備應該放置在接地參考（kǎo）平麵上（shàng），並用厚度為0.1m±0.01m的絕緣支座（zuò）隔開。若受試設備為台（tái）式設備，則受試設備應放置在接地參考平麵上方0.8m±0.08m處，且和所有其他導電結構（gòu）（如屏蔽室（shì）的（de）牆壁）之間的（de）最小距離應大於（yú）0.5m。

b．  接地（dì）參考平麵應（yīng）為一塊厚度（dù）不小於0，25mm的金屬板(銅或鋁)，也可以使用其他的 金（jīn）屬材料，但厚（hòu）度至少為0.65mm。

c．  接地平（píng）麵的最小尺寸為1m×1m，其各邊應至少比受（shòu）試設備大0.1m。

d．  試驗設（shè）備接地電纜（lǎn）與接地參考平麵的連接和（hé）所有搭（dā）接所產生的電感應盡可（kě）能小。

e．  使用耦（ǒu）合裝置施加試驗電壓，試驗電壓應耦合到受試設備和去耦網絡之間的線路上 或與試驗有關的兩個設備之間的線路上。在使（shǐ）用耦合夾時，除了位於耦合夾和受試設備下方 的接地（dì）平麵外，耦合板和所有其他（tā）導電性結構之間的最小距離為0.5111。耦合裝（zhuāng）置和受試（shì）設備之間的信號線和電源線的長度不大於1m。

圖5給出了實驗室（shì）試驗的配置實例。

圖5，用於實驗室試驗的一般（bān）試驗配置

I一耦（ǒu）合夾與EUT之間的距離，不應大於1m；

（A）一電源線耦合位置；(B)一信號（hào）線耦合位置（zhì）

3. 試驗步驟

試驗（yàn）的步驟包括：實驗室參比條件的檢驗、設備正常運行（háng）的初（chū）步檢驗、進行試驗、試驗 結果的評價。

(1)    實（shí）驗室參比條件

為了盡量減小環（huán）境（jìng）參（cān）數對試（shì）驗（yàn）結果（guǒ）的影（yǐng）響，應該在環境溫度為15?35℃、相對（duì）濕度為30%～60%、大氣壓力為86?10kPa的條件下進驗（yàn）。實驗室的電（diàn）磁條件應能保證對式設備正（zhèng）常工（gōng）作。

(2)    進（jìn）行試驗

應根據試驗計劃進行試驗，包括（kuò）對技術（shù）規範所規定的（de）受試設備（bèi）性能的（de）檢驗。試驗計（jì）劃應 包括將要進行的（de）試驗的類型，試驗（yàn）等級，試驗電壓的極性，內部或外部發生器激勵，試驗的 持續時間（不少於1mm），施加試驗電壓的次數，待（dài）試驗的（de）受（shòu）試設備端口，受試（shì）設備的典型 工作條件，依次對受試設備各端口或對同屬於兩個以上電路的電纜等施加試驗電壓的順序， 輔助設備。

(3)    試驗結果和試驗報告

由（yóu）於受試設備和係統的多樣性和（hé）差異（yì）性，確定試驗對設備和係統的影響變得比較困難。 試驗結果（guǒ）應該按受試設備的運行條件（jiàn）和功能規範進行如下分類。

a．  在技術要求限值內性能正（zhèng）常。

b．  功能或性能暫時降低或喪失（shī），但能自行（háng）恢複。

c．  功能或性能暫時降低或喪失，但需操作者幹預或（huò）係統（tǒng）複位。

d．  因設備（元件〕或（huò）軟(射員（yuán）壞或（huò）數據丟（diū）失造成不能自行恢複至正常狀態的功能降低或喪失。 一般地，如果設備在整個試驗期間（jiān）顯示其抗擾（rǎo）度，且（qiě）在試驗結（jié）束後受試設備滿足技術規 範（fàn）中的功能（néng）要求，則表明（míng）試驗合格。

文章來（lái）自（電磁兼容之家）