劉世勛，劉忠革

(中認(rèn)(沈陽)北方實(shí)驗(yàn)室有限公司，遼寧　沈陽　110141)

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低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的傳導(dǎo)抗擾度現(xiàn)場測試方法的研究

劉世勛，劉忠革

(中認(rèn)(沈陽)北方實(shí)驗(yàn)室有限公司，遼寧沈陽110141)

本文討論了GB14048.1中低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備進(jìn)行傳導(dǎo)騷擾抗擾度時，利用對講機(jī)代替復(fù)雜測試系統(tǒng)進(jìn)行傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)，使之能夠在沒有測試系統(tǒng)的情況下對被測物進(jìn)行定性分析。而且利用仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了對講機(jī)的理論模型的驗(yàn)證，也為實(shí)際測試工作提供了理論依據(jù)。

低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備；對講機(jī)；傳導(dǎo)抗擾度

1　研究目的

近些年來，低壓開關(guān)和控制設(shè)備這類特種電器類產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于民用、商業(yè)、工業(yè)及配電等各種領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，低壓開關(guān)和控制設(shè)備的智能時代也隨之來臨。和老式的機(jī)械儲能低壓開關(guān)和控制設(shè)備相比，新生一代的產(chǎn)品具有監(jiān)控精確、保護(hù)動作靈敏、自動恢復(fù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。國外電力電子行業(yè)巨頭們，早已開始對其產(chǎn)品進(jìn)行智能化的改造，近年來大量的進(jìn)口成套設(shè)備上此類智能產(chǎn)品屢見不鮮。

在GB14048.1-2006《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則》標(biāo)準(zhǔn)中，直接引用GB/T17626.6《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度》，對低壓開關(guān)設(shè)備的傳導(dǎo)抗擾度做出規(guī)范性要求。其目的是驗(yàn)證電磁場由線纜耦合到被測設(shè)備后，被測設(shè)備對此方面的抗干擾能力。圖1為傳導(dǎo)抗擾度測試簡圖。

測試時除上述信號源、功率放大器、耦合去耦網(wǎng)絡(luò)外、還有功率計(jì)、定向耦合器、GPIB、計(jì)算機(jī)等輔助設(shè)備，以上所有設(shè)備組成一個復(fù)雜的系統(tǒng)方可進(jìn)行測試。但是復(fù)雜的測試系統(tǒng)就使得企業(yè)進(jìn)行預(yù)測試和摸底測試時的經(jīng)濟(jì)和時間成本大幅增加。為此，需要一套小型化檢測裝備在沒有測試系統(tǒng)的情況下可以對被測物進(jìn)行定性分析。

2　理論模型驗(yàn)證

對講機(jī)不受網(wǎng)絡(luò)限制，在網(wǎng)絡(luò)未覆蓋的地方，對講機(jī)可以讓使用者輕松的溝通，提供一對一，一對多的通話方式，操作簡單且通話成本低。因此，對講機(jī)目前被廣泛使用在各個行業(yè)和領(lǐng)域。

對講機(jī)的通訊范圍一般在3～5公里，一個如此小巧的對講機(jī)具有這樣的傳輸能力說明其發(fā)射功率是相當(dāng)驚人的。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括頻率調(diào)諧、微型功放、發(fā)射天線等裝置，那么我們可以將對講機(jī)模擬為單級天線。而通過單極天線的耦合原理可以推斷對講機(jī)的單極天線在發(fā)射狀態(tài)下是能夠進(jìn)行線纜耦合的。圖2為單極子天線模型。

如果可以將對講機(jī)這一小巧輕便的設(shè)備替代復(fù)雜的測試系統(tǒng)，那么低壓開關(guān)和控制設(shè)備的傳導(dǎo)抗擾度定性檢測將會變得方便靈活許多。在GB/T17626.6傳導(dǎo)抗擾度標(biāo)準(zhǔn)中，工業(yè)類設(shè)備抗擾度等級為有效耦合10V電壓，即10Vrms或140dBμV。那么，驗(yàn)證對講機(jī)能否耦合達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的電壓量級和如何控制耦合輸入電壓量級成為能否使用對講機(jī)替代測試系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)。

如圖3所示，單極子天線和一根加載傳輸線的互耦，紅色點(diǎn)及紅色直線為發(fā)射點(diǎn)，藍(lán)色點(diǎn)為線纜耦合端口。使用地面來模擬一個無限大導(dǎo)體地板。加載一個具有復(fù)阻抗的器件，在細(xì)線結(jié)構(gòu)的器件上施加電壓源，使用自適應(yīng)頻率采樣方法來獲得連續(xù)的數(shù)據(jù)，查看輸入阻抗與電流分布。

由圖4、圖5可以看出在發(fā)射點(diǎn)和耦合端口距離一定的情況下，頻率越高衰減越大，換言之，發(fā)射點(diǎn)和耦合端口距離是與測試頻點(diǎn)波長成正比。這也為對講機(jī)替代測試系統(tǒng)提供了指導(dǎo)性理論依據(jù)。

圖4　電壓曲線

圖5　電流曲線

3　實(shí)現(xiàn)方法

依據(jù)上述理論，利用對講機(jī)自行設(shè)計(jì)了一種簡單的試驗(yàn)方法。

如圖6所示，測量電纜上的電壓一般采用人工電壓網(wǎng)絡(luò)或電壓探頭，但是由于耦合電纜，必須保證電纜的完整性，為此不能采用串聯(lián)的方法測量。而電流探頭屬于卡鉗結(jié)構(gòu)，使用時可套在電纜上非常方便?？梢詫⑿枰獪y試或設(shè)置的頻率調(diào)整為發(fā)射狀態(tài)，調(diào)整步話機(jī)功率發(fā)射電平，調(diào)整對講機(jī)天線與場強(qiáng)探頭之間的距離，當(dāng)場強(qiáng)探頭轉(zhuǎn)換器輸出達(dá)到10V/m要求時，記錄此時標(biāo)尺的距離刻度、頻率點(diǎn)等信息。相關(guān)計(jì)算參數(shù)如下：

圖6　測試方法

耦合電壓單位是Vrms，而接收機(jī)能夠識別的單位就是dBμV

標(biāo)準(zhǔn)要求10Vrms

轉(zhuǎn)換成dBμV為20log(10Vrms)=20log(10×106)=20×7=140dBμV

電流探頭測量單位dBμA

dBμA=dBμV-20Log(Z)其中Z為50Ω

調(diào)整步話機(jī)和電流探頭之間的距離，

dBμA=140dBμV-20log(50)=140-34=106dBμV

當(dāng)接收機(jī)讀數(shù)為106dBμV時，則達(dá)到要求耦合電壓。記錄標(biāo)尺距離。

經(jīng)過實(shí)際測量，在不同頻率內(nèi)，記錄下達(dá)到耦合電壓要求時標(biāo)尺的距離。

如表1所示，為驗(yàn)證后的頻率范圍和測試距離對應(yīng)關(guān)系。

表1　測試數(shù)據(jù)

4　總結(jié)

本文首先介紹了低壓電器及控制設(shè)備電磁兼容測試的必要性，而由于實(shí)際測試中射頻電磁場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試項(xiàng)目中實(shí)驗(yàn)設(shè)備的復(fù)雜性及低壓電器及控制設(shè)備的負(fù)載在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的不可模擬性，選取對講機(jī)代替測試系統(tǒng)的方法進(jìn)行現(xiàn)場測試。然后利用仿真軟件對對講機(jī)的理論模型進(jìn)行了仿真。通過觀察端口耦合電壓和電流分布圖，為所提設(shè)想提供理論依據(jù)，之后進(jìn)行實(shí)際測試，驗(yàn)證了使用對講機(jī)替代復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行傳導(dǎo)抗擾度現(xiàn)場測試的可行性。

[1]GB14048.1-2006低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則[S].

[2]GB/T17626.6電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度[S].

[3]電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社.

文章編號：1004-289X(2016)02-0063-06

Low Voltage Switchgear and Control Equipment Research on Field Test Method Immunity to Conducted Disturbances

LIUShi-xun,LIUZhong-ge

(CQC(ShenYang) North Laboratory，Shenyang,110141，China)

This paper discusses the low-voltage switchgear and control equipment for immunity to conducted disturbances in GB14048.1,with the useing of walkie-talkies to instead of complex tests conducted immunity test system,so that it can under no circumstances test system qualitative analysis of the measured object.And also,By using of simulation software,We making the verification of theoretical models of walkie-talkie,but also provides a theoretical basis for practical testing.

low-voltage switchgear and control equipment;walkie-talkies;conducted immunity

1004-289X(2016)02-0061-03

TN914

B

2015-03-11

劉世勛(1980-),男,研究生學(xué)歷,碩士學(xué)位,工程師,主要從事機(jī)電產(chǎn)品的電磁兼容檢測和研究;

劉忠革(1990-),男, 本科學(xué)歷,學(xué)士學(xué)位 工程師,主要從事機(jī)電產(chǎn)品的電磁兼容檢測和研究。