GB T 24111-2009 工业机械电气设备.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验规范.pdf
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1、ICS 25010;29020J 09 固亘中华人民共和国国家标准GBT 2411 12009工业机械电气设备电快速瞬变脉冲群抗扰度试验规范Electrical equipment of industrial machines-Electrical fast transientburst immunity test specifications2009-06-1 1发布 2009-1101实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局磐士中国国家标准化管理委员会及仲目 次前言引言1范围2规范性引用文件3术语和定义4概述-5试验等级-6试验设备61脉冲发生器-62交直流电源端口的耦合去耦网络63容性
2、耦合夹7试验配置71试验设备72在实验室进行型式试验的试验配置73安装后试验的试验配置-8试验程序81实验室参比条件82进行试验-9试验结果评估10试验报告附录A(资料性附录) 关于电快速瞬变脉冲群的说明附录B(资料性附录)试验等级的选择GBT 241 1卜一2009图1快速瞬变脉冲群发生器电路简图-图2快速瞬变脉冲群概略图图3接50 n负载时单个脉冲的波形一图4用于交流直流电源端口端子的耦合去耦网络-图5容性耦合夹的结构-图6电快速瞬变脉冲群抗扰度试验方框图图7用于实验室型式试验的一般试验配置-图8用于机架式设备的一般试验配置示例图9用于实验室试验的试验电压直接耦合到交流直流电源端口端子的试
3、验配置示例图10用于实验室试验的利用容性耦合夹进行试验的试验配置示例图11 固定的落地式受试设备交流直流电源端I=l和保护接地端子安装后试验示例图12非固定式受试设备交流电源端口和保护接地端子安装后试验示例图13不使用容性耦合夹的通信线路和输人输出端口安装后试验示例表1试验等级表2输出电压峰值及重复率V11133335677812223346345677899OO1235刖 茜GBT 241 1 12009本标准是在GBT 21067 2007工业机械电气设备 电磁兼容 通用抗扰度要求基础上制定的,为GBT 21067 2007配套的试验方法标准之一。本标准的附录A和附录B为资料性附录。本标准
4、由中国机械工业联合会提出。本标准由全国工业机械电气系统标准化技术委员会(SACTC 231)归口。本标准主要起草单位:沈阳高精数控技术有限公司、国家机床质量监督检验中心、中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司、北京凯恩帝数控技术有限责任公司、深圳市珊星电脑有限公司、杭州机床集团有限公司。本标准主要起草人:于东、黄祖广、尹震宇、李本忍、杨洪丽、刘建荣、陈建明、胡毅。GBT 241 1 1-一2009引 言本标准的制定目的是建立一个具有一致性、可重复的基本试验环境及规范,以评定工业机械电气、电子设备及系统的供电电源端口、信号和控制端口在受到快速瞬变脉冲群干扰时的性能,确定一个共同的能再现的评定依据。
5、本标准规定了工业机械的电气、电子设备及系统对电快速脉冲群瞬变的抗扰度试验要求,试验设备和配置,试验方法和程序以及不同环境和安装条件的要求,试验结果评定和最终报告等。本标准的制定参照了GB 52261-2008IEC 602041:2005机械电气安全 机械电气设备第1部分:通用技术条件,GBT 21067-2007(工业机械电气设备 电磁兼容 通用抗扰度要求等标准。1范围工业机械电气设备电快速瞬变脉冲群抗扰度试验规范GBT 2411 12009本标准规定了工业机械电气、电子设备及系统对电快速瞬变抗扰度试验要求、试验电压波形、试验设备及配置、试验方法及程序、试验结果评定及试验报告的编写,也规定了
6、与不同环境及安装状态有关优先选择的试验等级。本标准的目的在于建立一个通用的、可重建的、基准的试验方法,用来评估当电气和电子设备的供电电源、信号线以及控制端口受到电快速瞬变(脉冲群)的抗扰度。本标准所建立的试验方法可作为在特定环境下评估设备或系统抗扰度的通用方法。本标准适用于工业机械电气、电子设备及系统的电快速瞬变抗扰度试验。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB
7、T 4365 2003电工术语电磁兼容(IEC 60050(161):1990,IDT)GBT 176264 2008 电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(IEC 6100044:2004,IDT)3术语和定义本标准采用下列术语和定义。31脉冲群burst一串数量有限的清晰脉冲或一个持续时间有限的振荡。GBT 4365-200332校正correction在规定条件下,基于试验说明和结果的关系,通过参考标准来进行评估校正。注1:这个词基于“不确定性”研究。注2:原则上,试验说明和结果的关系用校正表格来表示。33耦合coupling线路间的相互作用。将能量从一个线路传送到另一个线
8、路。EGBT 1762642008中3334共模形式common mode forms所有线路同时耦合。35耦合夹coupling clamp在与受试线路没有任何电连接的情况下,以共模形式将干扰信号耦合到受试线路的、具有规定尺寸1GBT 241112009和特性的一种装置。36耦合网络coupling network用于将能量从一个线路传送到另一个线路的电路。37去耦合网络decoupling network用于防止施加到受试设备上的电快速瞬变电压影响到其他不被试验的装置、设备或系统的电路。38(性能)降低degradation(of performance)装置、设备或系统的工作性能与正常性
9、能的非期望偏差。注:术语“降低”可以指短时故障成永久性故障。39E刚B electrical fast transientburst电快速瞬变脉冲群。310电磁兼容性electromagnetic compatibility EMC设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何设备引入不能承受的电磁骚扰的能力。311EUT equipment under test受试设备。312接地参考平面ground reference plane一块导电平面,其电位用作公共参考电位。313抗扰度immunity(to a disturbance)装置、设备或系统当受到电磁骚扰时其性能没有降低的能力。
10、314端口port受试设备和外部电磁环境的特殊接口。315上升时间 rise time脉冲瞬时值首次到达10峰值时与随后到达90峰值的瞬时之间的时间。316瞬态transient在两相邻稳定状态之间变化的物理量或物理现象,其变化时间小于所关注的时间尺度。317验证 authentication用来检查受试设备系统(如:试验发生器和连接电缆)以及在技术要求下示范其功能。注1:校验的方法和验证的方法可以不同。注2:在61z和6 22中的程序起到引导试验发生器正确运行的作用,以及补足试验配置以确保指定波形传递给受试设备的作用。24概述GBT 2411 12009电快速瞬变抗扰度试验是一种将由许多快速
11、瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口、信号和控制端口的试验。试验的要点是瞬变的短上升时间、重复率和瞬态的低能量值。该试验说明电气或电子设备在其受不同形式瞬态骚扰情况下的抗扰度,这些瞬态骚扰由开关的瞬态转换产生(电感负载的切断,继电器接点跳动等)。5试验等级表1中列出了对设备的供电电源、保护接地(PE)、信号和控制端口进行电快速瞬变试验时应优先采用的试验等级的范围。表1试验等级开路输出试验电压(土10)和脉冲的重复频率(土20)在供电电源端口,保护接地(PE) 在IO(输人输出)信号、数据和控制端口等 级 电压峰值 重复频率 电压峰值 重复频率kV kHz kV kHz1 0 5
12、5或100 025 5或lOO2 1 5或100 o 5 5或IOO3 2 5或100 1 5或1004 4 5或loo 2 5或lOO 特定 特定 特定 特定8“”是一个开放等级,在专用设备技术规范中必须对这个级别加以规定。这些开路输出电压将显示在电快速瞬变脉冲群发生器上。有关试验等级的选择,见附录B。6试验设备612和622的校验过程是用来引导试验发生器、耦合去耦合网络以及其他一些试验配置的正确运行,从而使得将指定波形传递给受试设备。61脉冲发生器发生器的电路简图如图1所示。电路由Cc、Rs、Rm、Cd组成,在开路情况和带有50 Q负载的情况下,发生器传递快速瞬变。发生器的有效输出阻抗为5
13、0 n。U高压源;R。充电电阻;C储能电容器;R。脉冲持续时间成形电阻R。阻抗匹配电阻;ca隔直电容。图1 快速霹变脉冲群发生器电路简图同轴输出GBT 241 1 12009试验发生器的主要元件是:高压源;充电电阻;储能电容器;高压开关;脉冲持续时间成形电阻;阻抗匹配电阻器;隔直电容。611 快速瞬变脉冲群发生器特性快速瞬变脉冲群发生器的特性为:当负载为1 000 n时的输出电压范围:o25 kV4 kV当负载为50 n时的输出电压范围:o125 kV2 kV;发生器应能在短路的条件下工作。最大能量:一极性:输出形式:发生器内的隔直电容:脉冲重复频率:一一与供电电源的关系:脉冲群持续时间(图2
14、)脉冲群周期(图2):脉冲波形500负载(如图3)1 ooon负载试验负载阻抗4 mJ脉冲(在2 kV,50 n负载时)正极性、负极性同轴输出,50 n10(1士20)nF(如表2)20异步5 kHz时为15(120)ms100 kHz时为075(120)mS300(120)ms上升时间t,=5(130)n5持续时间t。(到达50)=50(130)1S峰值电压如表2上升时间t,=5(1士30)rls持续时间td(到达50)一50 ns容许误差为一15 Dfi到100 D_S峰值电压如表250(12)n重复周期(取决于试验电压等级,与612指定的值一致)L一三坠!一脉冲群持续时问1 壁堡壁旦塑!
15、塑竺 一图2快速瞬变脉冲群概略图IniL,二jlL冲0hh一脉一。j|=-LInilGBT 2411 12009图3接50 n负载时单个脉冲的波形612快速瞬变脉冲群发生器特性的校验为了能够建立一个适用于所有发生器的公共参考标准,应按下述过程对试验发生器的特性进行校验。试验发生器的输出分别通过50 n和1 000 n的同轴终端接至示波器上。测量设备的带宽为3 dB,试验负载阻抗至少为50 0,频率响应达400 MHz。应该对一个脉冲群内的脉冲上升时问、脉冲持续时间、脉冲重复频率以及脉冲群持续时间和脉冲群周期进行监视。对应表2中的每个电压设置值,在负载为50 n时测量输出电压。测量的电压值应为o
16、5U(开路)X(110)。对发生器做同样的设置,当负载电阻为1 000 n时测量输出电压。测量值应为V。(开路)(120)。表2输出电压峰值及重复率设定电压kV U(开路)kV U(1 ooo n)kV Vo(50 n)kV 重复率kHzO25 025 o24 0125 50或1000 5 05 048 025 50或1001 1 095 05 50或1002 2 19 1 50或1004 4 38 2 50或10062交直流电源端口的耦合去耦网络在交流直流电源端口验收试验中需要用到耦合去耦合网络。电路图(以三相电源为例)在图4中给出。621特性参数耦合电容:33 nF;耦合模式:共模。622
17、特性参数的校验612中提出的要求同样适于用来校验耦合去耦网络特性参数的测试设备。在共模方式下对带有50 n终端的耦合去耦网络输出波形进行校验。5GBT 2411 12009交流电源自试验发生器来的信号I匕r、 ,rr rI cL1【 “n_,tI_、一Co: =L 2h。,一,、。+,一一C=j1L 3L 一l,一,一C=N上 -T 11 F,一,-,一 C2- _r铁氧体 c=33“F滤波 1100 PHEUT(示例:用于三相电路的耦合去耦网络的结构。直流线路端子应以类似方式处理。)警告:耦合去耦网络的结构及其应用不应违背现行的国家安全规程。图4用于交流直流电源端口端子的耦合去耦网络将发生器
18、输出电压设定为额定电压4 kV,发生器与耦合去耦网络的输入端相连,CDN(通常与受试设备相连)终端带有50 0负载,记录峰值电压和波形。推荐使用单一耦合去耦路径进行功能校验。脉冲的上升时问应为5(130)ns。带有50 n负载情况下,脉冲持续时间应为50(1土30)ns。依据表2峰值电压(1土10)。当受试设备和耦合去耦网络断开连接时,网络的输入残余脉冲电压不得超过测试脉冲电压的10。63容性耦合夹耦合夹能在与受试设备各端口的端子、电缆屏蔽层或受试设备的任何其他部分无任何电连接的情况下把快速瞬变脉冲群耦合到受试线路上。耦合夹的耦合电容值取决于电缆的直径、材料以及电缆的屏蔽层。该装置由安放受试线
19、路电缆(扁平型或圆型)的夹板(用镀锌钢、黄铜、铜或铝板制成)组成,放置在接地平面上,其接触面积最小为1 m2,并且接地参考平面的周边至少应超出耦合夹o1 m。耦合夹的两端应具有高压同轴接头,其任一端均可与试验发生器连接。发生器应连接到耦合夹距离受试设备最近的那一端。耦合夹本身应尽可能地合拢,以提供电缆和耦合夹之间最大的耦合电容。耦合夹的机械结构如图5所示,机械结构决定了频率响应、阻抗等特性。特性参数:电缆和耦合夹之间典型的耦合电容:100 pF1 000 pF;圆电缆可用的直径范围:4 mm40 mm;绝缘耐受能力:5 kV(试验脉冲:1250 ps)。连接到输入输出端口和通讯端口线路的验收试
20、验要求采用耦合夹的耦合方式。交直流电源端口在不能使用62所定义的耦合去耦网络时,也可以使用耦合夹。6GBT 2411 12009单位为毫米绝缘支座警告:耦合段与其他所有导电结构(受试电缆和接地平面除外)的间距应大于05 m。图5容性耦合夹的结构7试验配置根据试验环境的不同可以定义不同类型的试验,如:一在实验室进行的型式(符合性)试验;在设备最终安装条件下,对设备进行的安装后试验。优先采用在实验室进行的型式试验。应该按照制造厂的安装说明书(如果有的话)布置受试设备。71试验设备试验配置包括下列设备(见图6):一一接地参考平面;耦合装置(网络或耦合夹);去耦网络;试验发生器,包括校准和测量装置。接
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- GB 24111 2009 工业 机械 电气设备 快速 脉冲 群抗扰度 试验 规范
