GB T 22841-2008 工业机械电气设备 电压暂降和短时中断抗扰度试验规范.pdf

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1、ICS 29020J 09 囝雷中华人民共和国国家标准GBT 2284 12008工业机械电气设备 电压暂降和短时中断抗扰度试验规范Electrical equipment of industrial machines-Testspecifications for voltage dips，short interruptions immunity200812-30发布 2010-02-01实施丰瞀鹳鬻瓣譬雠瞥翼发布中国国家标准化管理委员会及111目 次前言引言一1范围2规范性引用文件3术语和定义4基本原则-5试验优先选择的等级51概述-52优先选用的试验等级和持续时间6试验目的、试验设备及试验

2、配置61试验目的62试验发生器63测量峰值冲击电流能力的电视监测器的特性64电源65试验配置7试验程序t71试验计划-72试验室条件73试验8试验结果的评定9试验报告一附录A(资料性附录)试验的有关说明-GBT 228412008V11122223335556666678刖 茜GBT 228412008本标准的附录A为资料性附录。本标准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。本标准起草单位：广州数控设备有限公司、北京凯恩帝数控技术有限公司、沈阳高精数控技术有限公司、固高科技(深圳)有限公司。本标准主要起草人：张玉洁、何敏佳、杨洪丽、李本

3、忍、邵国安、杨堂勇、郝柳、尹震宇、龚小云。GBT 2284 12008引 言本标准的目的是建立一个基本试验规范，以评定工业机械电气设备在经受电压暂降和短时中断时的性能变化情况。本标准提出了与低压供电网连接的额定输入电流每相不超过16 A的工业机械的电气、电子设备及系统对电压暂降和短时中断抗扰度的基本试验要求、试验设备及配置、试验方法及程序和与不同环境及安装状态有关的试验等级。本标准的制定参照了GB 52261 2002IEC 602041：2000机械安全机械电气设备第1部分：通用技术条件、GBT 21067 2007T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 电压暂

4、降和短时中断抗扰度试验规范GBT 2284 12008本标准规定了与低压供电网连接的工业机械的电气、电子设备及系统(以下可简称为“设备”)电压暂降和短时中断抗扰度的基本试验要求、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，也规定了与不同环境及安装状态有关的优先选择的试验等级。本标准适用于额定电压不超过ACIOOOV、额定频率不超过200 Hz且额定输入电流每相不超过16 A的工业机械的电气、电子设备及系统或电气设备及系统的部件的电压暂降和短时中断的抗扰度试验。抗扰度试验可适用于设备的：研发试验；一一型式试验；验收试验；生产试验。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用

5、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。GBT 4365 2003电工术语电磁兼容(idt IEC 60050(161)：1990)GBT 21067 2007工业机械电气设备 电磁兼容通用抗扰度要求3术语和定义GBT 4365-2003所确立的及下列术语和定义适用于本标准。31(性能)降低degradation(of performance)装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。GBT 4365 20

6、03，定义1610119注：“降低”一词可用于暂时失效或永久失效。32电压暂降voltage dip在电气系统某一点上的电压突然减少到低于规定的阈限，随后经历一段短暂的间隔恢复到正常值。GBT 17626112008，定义331注：电压暂降是一个二维的电磁干扰，其等级由电压和时间(持续时间)决定。33短时中断short interruption供电系统某一点上所有相位突然下降到规定的中断阈限以下，随后经历一段短暂间隔恢复到正常1GBT 228412008值。短时中断可以认为是i00幅值的电压暂降。修改GBT 1762611 2008，定义34134故障malfunction设备执行预期功能能力

7、终止，或设备执行非预期功能。GBT 17626112008，定义3635电源线power lines从电源(交流或直流电压)引出的线路。4基本原则工业机械的电气、电子设备及系统会受到供电电源电压暂降、短时中断或电压变化的影响，主要为下列情况：a) 电压暂降、短时中断是由电网、电力设施的故障或负荷突然出现大的变化引起的。在某些情况下会出现两次或更多次连续的暂降或中断，而这些现象本质上是随机的，其特征可以用偏离额定电压量及持续时间来表述；b) 电压暂降和短时中断不总是突发的。因为与供电网络相连的旋转电机和保护元件有一定的反作用时间。如果大的电源网络断开(一个工厂的局部或一个地区中的较大的范围)，电

8、压将由于有很多旋转电机连接到电网上使之逐步降低，这些旋转电机短期内作为发电机运行，并向电网输送发电；c)有些设备对电压的渐变化比对电压的突变更为敏感。为了保护和存贮内部存贮器的数据，大多数数据处理设备装有内置式断电检测器，以便在电源恢复后，设备按正确的方式起动。有些断电检测器对电源电压的逐渐降低不能快速反应，因此加在集成电路上的直流电压在断电检测器触发之前会减小到低于最小运行电压的水平，并且数据将会丢失或改变。所以，本标准结合GBT 21067-2007对工业机械电气、电子设备及系统的通用抗扰度要求以及有关产品类(或产品)标准的要求，规定了用不同类型的试验来模拟电压突变的效应。5试验优先选择的

9、等级51概述试验以设备的额定工作电压(ut)作为规定电压试验等级的基础。当设备有一个额定电压范围时，应按如下规定：一一如果额定电压的范围不超过其低端的电压值的20，则在该范围内可规定一个电压作为试验等级的基准(U，)。在其他情况下，应在额定电压范围规定的低端电压和高端电压下试验。52优先选用的试验等级和持续时间u，和变化后的电压之间的变化是突然发生的。电压阶跃能够在电源电压的任意相位开始和停止。采用以下的电压的试验等级(U，)：0、40及70，对应于从额定电压暂降100、60及30。优先采用的试验等级和持续时间列于表1。表中较短的持续时间，尤其是半个周期，应进行试验，以确定EUT能否按其预定的

10、性能运行。图1所示，试验等级和持续时间应由产品标准(或技术要求)中给出试验等级为0，相当于完全电压2中断，实际上额定电压Lh从0到20的电压试验等级都可以认为是完全中断。GBT 228412008表1 电压暂降和短时中断试验优先选择的试验等级和持续时间试验等级 电压暂降和短时中断 持续时间uT UT (周期)05。0 1001540 60 10255070 30注1：可以选择上述一个或多个试验等级和持续时间。注2：如果对EUT进行100的电压暂降试验，一般不必在相同的持续时间进行其他等级的试验(保安系统或电动装置除外)。注3：“”表示一个未定的持续时间，这个时间可以由产品技术条件给出，最普遍的

11、持续时间是少于50个周期。注4：任何持续时间可用于任意试验等级。对于o5个周期，应在正极性和负极性下进行试验，即分别在0。和180。开始试验。f，1 n AA A A八八A0 V V V V WV V V V 扩y 注：电压减小到70后，持续lO个周期，在过0处突变。图1电压暂降6试验目的、试验设备及试验配置61试验目的电压暂降是降低幅度超过u。的1015、持续时间较短(o5个50个周期)的偶然的电压降。短时中断是降低幅度为u，的100的电压暂降。试验目的是检验可能对电压暂降和短时中断具有敏感性的设备的抗扰度。电压暂降和中断由低压、中压或高压网络中的故障(短路和接地故障)引起。尤其要对能快速自

12、动重合闸的开关故障后持续时间为05 s的暂降和中断进行研究。电压暂降和中断的影响可以有不同的类型，例如：接触器跳闸；调节装置的不正常运行；一变压器的变换故障；计算机存储器中的数据丢失，等等。62试验发生器621电路原理除专门指出的以外，电压暂降和短时中断试验发生器的特性及电路原理见图2、图3。3GBT 228412008发生器应有防止强骚扰发射的措施，否则这些骚扰注入供电网络，就可能会影响试验结果。电源中线图2采用调压器和开关进行电压跌落和短时中断试验的电路原理广一一一一一一一一一一相线o_电源 】l中线o-J一图3采用功率放大器进行电压跌落和短时中断试验的电路原理图2、图3为两种可能的模拟电

13、源的试验电路原理图结构。同时分断两个开关即可模拟电源中断(见图2)，中断持续时间可以预先设定。电压的下落和上升可通过交替闭合开关l和开关2来模拟。这两个开关不能同时闭合，在相位上独立地开断和闭合这两个开关应是可能的。调压器输出电压即可人工调节，也可通过电动机自动调节。波形发生器和功率放大器可用于替代调压器和开关(见图3)。622特征与性能输出电压：如表1所示，5；发生器的输出随负荷变化的误差：100输出，0 A16 A：5；70输出，0 A23 A：7；40输出，0 A40 A：10。输出电流能力：额定电压下每相电流为16 A有效值。发生器应能在70额定电压下输出23 A，在40额定电压下输出

14、40 A，持续时间最长为5 s(根据EUT的额定稳态电流情况，这一要求可降低，见附录A中的A2)。峰值冲击电流驱动能力：不应受发生器的限制，但发生器的最大峰值驱动能力不应超过500 A(相对220 V240 V电源)，或250 A(相对220 V240 V电源)；发生器带有100 Q阻性负载时，实际电压的上过冲下过冲：小于电压变化的5；发生器带有100 n阻性负载时，突变过程中电压上升或降落时间：1 ps5 ps；相位变化：o。360。(如有必要)；4GBT 228412008电压暂降和短时中断与电源电压的相位关系：土10。；输出阻抗应主要呈电阻性，即使在过渡过程中也应呈低阻抗。623试验发生

15、器特性校验为了比较试验结果，发生器的特性应按下列要求进行特性校验：发生器的100、70和40有效值输出电压应符合所选择的运行电压(如230 V、120 V等)的那些百分比；三种电压的有效值均应在空载时测量，且保持在标称值的规定百分数内；三种输出电压均应校验其负载调整率，在100输出电压带16 A负载时，不应超过5；在70输出电压带23 A负载时，以及在40输出电压带40 A负载时，都不应超过规定的百分数；一一70输出和40输出时的试验，持续时间不应超过5 s。如果需要校验峰值冲击电流驱动能力，将一个l 700 pF未充电的电容器和一个合适的整流器串联作为负载，发生器从0切换到100输出，在90

16、。和270。相位时进行试验，见A1。当认为EUT可能吸收小于标准发生器规定的峰值冲击电流(例如在220 V240 V时的电流为500 A)，而采用具有小于该电流的发生器时，应先测量EUT的峰值冲击电流以确认之。当采用发生器供电时，测得的EUT峰值冲击电流应小于发生器峰值驱动能力的70，按附录A的规定，实际EUT冲击电流应从冷启动和关闭5s后进行测量。发生器开关特性应通过一个具有合适功耗的100 n负载来测量。在相位90。和270。，对电压切换。从0100、10070、10040和100o的上升和下降时间，以及过冲和欠冲都应进行校验。开关的相位准确性，从o100和100o，把360。按45。等分

17、成九个相角进行校验。从10070和70100以及从10040和40100，在90。和180。进行校验。注：电压发生器应按规定的时间、公认的质量保证体系重复校准。63测量峰值冲击电流能力的电视监测器的特性50 n负载的输出电压：o01 VA；峰值电流：1 000 A；峰值电流准确度(3 ms持续时间的脉冲)：土10；有效电流值：50 A；最大的JT：10 AS；上升下降时间：500 ns；低频3 dB点：10 Hz；插入电阻：do001 n；构造：环形；孔直径：5 cm。64电源试验用电源的频率在(12)额定频率以内。65试验配置用EUT制造商规定、最短的电源电缆把EUT连接到试验发生器上进行试

18、验。如果无电缆长度规定，则应是适合EUT所用的最短电缆。图2所示为带有内部开关的发生器，发生器产生电压暂降、短时中断和额定电压逐步过渡到变化后的电压变化。图3所示的是采用一个发生器和一个放大器组合。5GBT 2284卜20087试验程序71试验计划对于一个给定的EUT，在开始试验之前，应先准备一份试验计划。试验计划一般应包括：EuT的类型；有关连接(插座、端子等)和相应的电缆以及辅助设备的资料；EUT的输入电源端口；EuT的典型运行方式；相关标准中采用和定义的性能要求；设备的运行方式；试验布置的描述。如果没有EUT实际运行用的信号源，则应模拟它们。对每一项试验，应记录任何性能降低的情况，监视设

19、备应能显示试验中和试验后运行的状态，每组试验试验后，应进行一次全面的性能检查。72试验室条件721环境条件温度：1535；相对湿度：2535；大气压力：86 kPa106 kPa。注：具体产品标准规定的其他任何值，在试验报告中要记录温度和相对湿度。722电磁条件实验室的电磁条件应能保证EUT正常运行，使试验结果不受影响。73试验试验时，监测试验的电源电压使其在2准确度之内，发生器的过零控制应有土10的准确度。EUT应按每一种选定的试验等级和持续时间组合，顺序进行三次跌落或中断试验，最小间隔10 s(两次试验之间的间隔)。电源电压的突变发生在电压过零处，是由有关标准或产品标准认为是关键的相位处，

20、每相优先选择45。、90。、135。、180。、225。、270。和315。对于三相系统，优先选择逐相试验，在某些情况下，如三相电表和三相电源设备，三相都应同时试验。对于三相同时采用跌落和中断的情况，如62所示给出的电压的过零条件，将只在一相试验。8试验结果的评定下面给出的试验结果的评定的指导性原则。由于受试的设备和系统种类多，差异大，使得电压暂降和短时中断，对设备和系统的影响的确定有困难。试验结果一般按EUT的运行条件和性能标准进行如下分类(除非有关的产品标准另有规定除外)：a)在标准限值内性能正常；b)功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复；c)功能或性髓暂时降低或丧失，但需操作者干涉或系

21、统复位才能恢复；d) 因设备(元件)或软件损坏，或数据丢失而造成不能自行恢复正常状态的功能降低或丧失。EuT不应由于应用本标准的规定的试验而出现危险或不安全的结果。6CBT 228412008在进行认可试验的情况下，试验程序和试验结果的说明应在专门的产品标准中阐明。一般地，如果EUT在整个试验期间显示其抗扰度，并且在试验结束后达到标准中的功能要求，则表明试验合格。产品标准中的规定一些对EUT认为是不重要的要求，因而是可接受的效应。对于这些条件，应确认EUT在试验过程中和结束后具有自动恢复其运行功能的能力。应记录EuT失去性能的时间，这些条件的确认与试验结果的评定密不可分。9试验报告下面给出有关

22、试验报告编写的指导性原则。试验报告应包括试验条件和试验结果。试验报告应包含重现试验所具有的全部信息，特别是下列内容：a)试验计划的项目内容；b) EuT和辅助设备的标识，如商标名称、产品型号、系列号；c)所确定的试验等级；d)在通用(或产品或产品类)标准中规定的性能要求；e) 施加骚扰的试验中或试验后观察到EUT的任何影响及持续时间f)试验通过或失败的判定理由(依据标准)；g)试验中要求遵守的特殊条件，如EUT的运行条件等；h)其他必要信息的描述。GBT 2284卜2008附录A(资料性附录)试验的有关说明A1 试验发生器峰值冲击电流驱动能力测量发生器峰值冲击电流驱动能力的电路如图A1所示，桥

23、式整流可以在90。与270。时试验而不必变化整流器极性。整流器半周电源电流额定值至少应为发生器冲击电流驱动能力的两倍，以提供适当的运行安全系数。电压中断 鹫制发生嚣G电压中断发生器，在90。与270。上转换；T电流探头，可输出给示波器来监视；B整流桥；R分流电阻器，100 n R10 kQ；Cl 700(1士20)pF的电解电容器。图A1 确定短时中断发生器冲击电流驱动能力的电路1 700 pF的电解电容器容许土20的误差，它的电压额定值最好超过电源的正常峰值电压的1520。例如对220 V240 V电源其电压为400 V，它至少能吸收发生器冲击电流驱动能力两倍的峰值冲击电流，以提供一个充分的

24、运行安全系数。电容器的等效阻抗(ESR)在100 Hz和20 kHz时应尽可能小，不应超过01 n。由于试验时1 700 pF的电容器要放电，所以应并联一个电阻，在两次试验之间应有几个RC时间常数。当采用10 kn电阻时，则RC时间常数为17 s，故在两次冲击驱动能力之间应等待15 rain2 min。当要求等待时间较短时，如100 n的低值电阻也可用。电流探头应能在四分之一周期中吸收全部发生器峰值冲击电流而不饱和。在电源相位90。和270。时试验的操作，通过发生器输出从0到100转换来进行，以保证在两个极性下有足够的峰值冲击电流驱动能力。A2 EUT峰值冲击电流要求当发生器峰值冲击电流驱动能

25、力满足规定的要求时(例如，220 V240 V电源，至少有500 A)，就不必去测量EUT峰值冲击电流。然而，如果EUT的冲击要求小于发生器冲击电流驱动能力，那么小于这个电流驱动能力的发生器也可用于试验。图A2所示的电路为测量一个EUT峰值冲击电流的例子，用以确定其是否小于低冲击驱动能力发生器的冲击驱动能力。图A2电路采用了与图A1电路相同的电流互感器，进行以下四项峰值冲击电流试验：a)至少停电5 rain，在90 6相角重新开机测量峰值冲击电流；8GBT 228412008b)在270。重复a)；c)至少停电1 mia或停电5 rain，然后在相角90。重新开机，测量峰值冲击电流；d)在270。重复c)。为了能够用低冲击电流驱动能力的发生器试验特定的EUT，测得的EUT冲击电流应小于发生器的冲击电流驱动能力的70。图A2确定EUT的峰值冲击电流要求的电路