CNS 14676-9-2004 Electromagnetic compatibility (EMC) - Testing and measurement techniques - Part 9 Pulse magnetic field immunity test《电磁兼容性-测试与量测技术-第9部:脉冲磁场免疫力测试》.pdf
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1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 33.100.20 C6424-914676-9經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 93 年 9 月 27 日 年月日 (共 22 頁 )電磁相容性測試與量測技術第 9 部: 脈衝磁場免疫力測試 Electromagnetic compatibility (EMC) - Testing and measurement techniques- Part 9: Pulse magnetic field immunity test 節次 頁次 1. 適用範圍3 2. 引用標準 3
2、3. 一般說明 3 4. 用語釋義 3 4.1 待測設備.3 4.2 感應線圈 .3 4.3 感應線圈因數 3 4.4 浸入法 4 4.5 近距法 4 4.6 接地參考平面 (GRP).4 4.7 解耦合網路,防逆濾波器 4 4.8 暫態 .4 5. 測試位準 4 6. 測試設備 4 6.1 測試產生器 .4 6.2 感應線圈 .6 6.3 測試和輔助儀器 7 7. 測試配置 7 7.1 接地 (參考 )平面 .8 7.2 待測設備 (EUT)8 7.3 測試產生器 .8 7.4 感應線圈 .8 8. 測試程序 9 8.1 實驗室參考條件 .9 8.2 測試的實施 . 9 9. 測試結果的評估
3、 10 10.測試報告 . 10 2 CNS 14676-9, C 6424-9 附錄 A 感應線圈的校正方法 14 B 感應線圈的特性 .15 C 測試位準的選擇 .21 D 脈衝磁場強度的資料 22 圖 1 以浸入法施加測試場的範例 11 2 脈衝磁場測試產生器的電流波形 (6.4/16 s)11 3 脈衝磁場測試產生器的架構圖 (6.4/16 s) .11 4 桌上型設備測試配置的範例 12 5 落地型設備測試配置的範例 12 6 藉由近距法做磁場耐受調查的範例 13 7 漢姆霍茲線圈的說明 13 B.1 由正方形感應線圈 (1 m 邊長 )在其平面上所產生磁場的特性 16 B.2 由正
4、方形感應線圈 (1 m 邊長 )在其平面上所產生磁場的 3 dB 區域 17 B.3 由正方形感應線圈 (1 m 邊長 )在其中央正交平面上 (與線圈的平面成正交的 分量 )所產生磁場的 3 dB 區域 17 B.4 由兩個相距 0.6 m 的正方形感應線圈 (1 m 邊長 )在中央正交平面上 (與線圈的 平面成正交的分量 )所產生磁場的 3 dB 區域 18 B.5 由兩個相距 0.8 m 的正方形感應線圈 (1 m 邊長 )在中央正交平面上 (與線圈的 平面成正交的分量 )所產生磁場的 3 dB 區域 18 B.6 由矩形感應線圈 (1 m 2.6 m) 在其平面所產生磁場的 3 dB 區
5、域 .19 B.7 由矩形感應線圈 (1 m 2.6 m) 在其平面上 (以接地平面做為感應線圈的一 邊 )所產生磁場的 3 dB 區域 19 B.8 由使用接地平面的矩形感應線圈 (1 m 2.6 m) 在中央正交平面上 (與線圈 的平面成正交的分量 )所產生磁場的 3 dB 區域 20 3 CNS 14676-9, C 6424-9 1. 適用範圍 本標準適用於設備僅在操作條件下與下列有關之脈衝磁場擾動的免疫力要求: 工業裝置和發電廠; 中電壓和高電壓的變電所。 對於安裝在不同地點的設備,本標準的適用性是由第 3 節所規定的現象決定。 本標準不考慮由於在電纜或其它裝置場地的零件所產生電容性
6、或電 感性耦合的擾動。 關於傳導擾動可參考其他 CNS 標準。 本標準的目的係建立一個共通和可再現的基準,以評估家用、商業和工業應用的電器和電子設備在其遭遇脈衝磁場時的性能。 本標準定義下列事項: 建議的測試位準; 測試設備; 測試配置; 測試程序。 2. 引用標準 CNS 3622 環境試驗法 (電氣、電子 )通則【 IEC 60068-1】 IEC 60-2: 1973, High-voltage test techniques- Part 2: Test procedures IEC 469-1: 1987, Pulse techniques and apparatus- Part 1:
7、 Pulse terms and definitions 3. 一般說明 設備所遭遇的磁場可能影響到設備和系統的可靠性運作。 當設備遭遇到與特定位置和安裝條件 ( 例如設備 附近的干擾源 )相關的脈衝磁場時,依本標準測試可驗證設備的免疫性。 脈衝磁場是由於雷擊到建築物或其它金屬結構 (包括天線 架、接地導體和接地網路 ),以及在低電壓、中電壓和高電壓電氣系統之初始故障的暫態所產生。 在高電壓變電所中,脈衝磁場也可能由於高電壓匯流排和線經由斷 路器切換產生。 本測試主要是適用於欲安裝在電器工廠及通訊控制中心之電子設備,其與輸配網路設備無關的。 測試場波形是標準電流脈衝波形 6.4/16 s。 I
8、EC 60491 所定義之波形 6.4/16 s 相當於 IEC 60060-2 所定義之 8/20 s。 4. 用語釋義 下列定義和術語係使用在本標準中,並限制使用在對磁場的干擾上,並沒有全部包含於 CNS 14299電磁相容性詞彙中。 4.1 待測設備: equipment under test ( EUT)。 4.2 感應線圈 (induction coil):形狀和大小已確定的導體 環路,當通入電流時,會在其平面和其涵蓋的區域內產生固定的磁場。 4.3 感應線圈因數 (induction coil factor):由給定大小的感應線圈所產生磁場強度與對應電流的比值。磁場強度是在沒有 E
9、UT 時,線圈平面中心處所測得。 4 CNS 14676-9, C 6424-9 4.4 浸入法 (immersion method):對 EUT 施加磁場的方法,其 EUT 是放在感應線圈的中央(如圖 1 所示)。 4.5 近距法 (proximity method):對 EUT 施加磁場的方法,用一個小的感應線圈沿著EUT 邊緣移動,以便偵測特別敏感的區域。 4.6 接地參考平面 (ground reference plane, GRP):一個平坦的導電表面,其電位是使用做為磁場產生器和輔助設 備的共同參考電位 (接地平面能被使用在靠近感應線圈的環路,如圖 4 所示。 (CNS 14299
10、 編號 161-04-36 修正 ) 4.7 解耦合網路,防逆濾波器 (decoupling network, back filter):該電路能避免其它非為磁場測試的設備產生相互性的影響。 4.8 暫態 (transient):其在兩個連續穩態間變化屬於或指出一個現象或一個量。而該區間與一般使用的時間尺度相比是短的。 5. 測試位準 測試位準的優先範圍是規定於表 1。 磁場強度以 A/m 表示, 1 A/m 相當於在自由空間感應 1.26 T。 表 1 測試位準 位準 脈衝磁場強度 A/m(峰值 ) 1 n.a(2) 2 n.a(2) 3 100 4 300 5 1000 X(1) 特定 註
11、 (1) “X ”是一個開放位準,此位準及測試的持續時間,可規定於在產品規格中。 (2) “n.a ”表示不適用。 附錄 C 規定測試位準的選擇的資訊。 附錄 D 規定實際位準的資訊。 6. 測試設備 測試磁場是經由在感應線圈所流過的電流而產生,以浸入法對 EUT 施加測試磁場。 浸入法的應用範例如圖 1 所示。 測試設備包括電流源 (測試產生器 ),感應線圈和輔助測試儀器。 6.1 測試產生器 該產生器能產生對應於測試磁場的輸出波形,且應該可提供在第 6.2 節規定之感應線圈所需的電流。 產生器功率容量大小必須考慮線圈阻抗,電感可能的範圍由 1 m 標準線圈的 2.5 H 到矩形感應線圈 (
12、1 m 2.6 m,參照第 6.2 節 )的數個 H(例如 6H)。 5 CNS 14676-9, C 6424-9 產生器的規格: 電流容量,由最大選擇的測試位準和感應線圈因數所決定 (參照第 6.2.2 節和附錄 A),範圍由 0.87 m-1( 測試桌上型或小型設備的 1 m 標準線圈 )到0.66m-1(測試落地型或大型設備的矩形感應線圈, 1 m 2.6 m); 在短路狀態下的操作性; 連接到接地端的低輸出端 (low output terminal)(連接到實驗室的安全接地 ); 預防以避免大的擾動發射可能注入到電源供應網路或影響到測試結果。 針對本標準中不同的磁場,其電流源或測試
13、產生器的特性和性能規定於第 6.1.1節。 6.1.1 測試產生器的特性和性能 測試產生器是一個非重複 (單一次 )脈衝電流產生器,其特性是如下: 規格 上升時間: 6.4 s 30% 持續時間: 16 s 30% 輸出電流範圍: 100 A 到 1000 A 除以線圈因數 極性: 正和負 和電源頻率的相位關係: 可同步化由 0o 到 3600 每 100 一段 同步: 應可由外加信號觸發 可以使用一個標準電流脈衝產生器,例如 突波混合產生器 ( 波形1.2/50-6.4/16 s),可以使用。 備考:對標準線圈的輸出電流範圍是從 120 A 到 1200 A 峰值。 輸出電流的波形如圖 2
14、所示。 產生器的架構圖如圖 3 所示。 6.1.2 測試產生器特性的驗證 為了比較不同測試產生器的結果,輸出電流參數的基本特性必須加以驗證。 輸出電流必須在產生器連接到標準感應線圈 (規定於第 6.2.1 節 a)項 )後加以驗證,連接必須經由多組導體絞繞在一起 (最長 3 m)、且有適當的橫截面來達成。 產生器產生的干擾發射必須加以驗證 (參照第 6.1 節 )。 必須驗證下列特性: 輸出電流峰值; 上升時間; 持續時間。 為了短路電流的操作,必須使用 1.8 mm(2.5 mm2)直徑的導線作為環路,但必須考慮到機械的剛性。 須以電流探棒和示波器、或其它具有最小 10 MHz 頻寬相當的量
15、測儀器進行驗證。 測量的準確度必須在 10 %。 6 CNS 14676-9, C 6424-9 6.2 感應線圈 6.2.1 感應線圈的特性 當感應線圈連接到先前所定義的測試產生器時 (參照第 6.1.1 節 ),必須產生一個對應於所選擇測試位準和所定義均勻性之場強。 感應線圈必須由銅、鋁或任何 導電性非磁性材質製作,其橫截面和機械上的配置應使其在測試期間很容易達到穩定的位置。 適用於本標準中所考慮產生磁場的線圈,可能是 “單匝 ”線圈,且必須有適合的電流容量以達到所選擇的測試位準。 多匝線圈可用於較低的測試電流。 感應線圈必須有適當的大小以圍繞著 EUT(三個正交的位置 )。 可依 EUT
16、 的尺寸使用不同大小的感應線圈。 下列建議 的線圈尺寸適合產生涵蓋 EUT(桌上型設備或落地型設備 )整體的磁場,且具有 3 dB 可接受的差異量。 關於感應線圈磁場分布的特性是規定於附錄 B。 a) 用於桌上型設備的感應線圈 測試小型設備 (例如電腦、監視器、瓦時計、程序控制用的發射器等 )的感應線圈,其標準尺寸係邊長 (或直徑 )為 1 m 的方形 (或圓形 )、由橫截面相對小的導體所製成。 標準正方形線圈的測試體積是 0.6 m 0.6 m 0.5 m(高 )。 標準尺寸的雙線圈 漢姆霍茲 (Helmhotz 線圈 )能被使用以獲得比 3 dB 更均勻的場或測試較大的 EUT。 雙線圈
17、(漢姆霍茲線圈 )必須由兩個或更多的串聯繞圈、以適當的間隔組成 (參照圖 7、附錄 B 圖 B.4 及圖 B.5) 間隔為 0.8 m 的標準尺寸雙線圈, 3 dB 均勻性的測試區域為 0.6 m 0.6 m 1 m。 對於 0.2 dB 非均勻性磁場,漢姆霍茲線圈的尺寸和分隔距離規定於圖 7。 b) 對落地型設備的感應線圈 感應線圈必須依照 EUT 的大小和不同場極化來製作。 線圈必須能圍繞 EUT,線圈大小必須使得線圈到 EUT 外殼的最小距離為EUT 各尺寸的 1/3。 線圈必須由具有相對小的橫截面導體所製成。 備考:由於 EUT 可能是較大的尺寸,為了要有足夠的機械剛性,線圈可以用 “
18、C ”形或 “T ”形製成。 測試區域是由線圈的測試面積 (每一邊的 60 %60 %)乘以一個對應於線圈較短邊的 50 %深度所決定。 6.2.2 感應線圈的校正,線圈因數 為了可比較不同測試設備的測試結果,感應線圈在執行測試之前 (沒有EUT,在自由空間的條件下 )必須在其操作條件下校正。 7 CNS 14676-9, C 6424-9 一個適合 EUT 大小的感應線圈,必須放置在離實驗室的牆和任何磁性材質最少 1 m 距離,使用絕緣撐架,並依第 6.1.2 節之規定連接到測試產生器。 應使用適當的磁場感應器 (B.W.10 MHz),其應有對應於脈衝磁場的動態及頻率響應來驗證由感應線圈所
19、產生的磁場強度。 場強感應 器必須放在感應線圈的中央 (沒有 EUT)和適合的方向,以偵測到最大的磁場強度,感應線圈的 電流必須調整到可以得到測試位準所規定的磁場強度。 校正必須在電源頻率下進行: 電流值其產生一規定場強,必須使用做為現有標準的脈衝測試。 校正程序必須與測試產生器和感應線圈一併進行。 線圈因數是由上述程序來決定 (和驗證 )。 線圈因數提供注入線圈的電流,以獲得所需的測試磁場 (H/I)。 測試磁場的測量資訊是規定於附錄 A。 6.3 測試和輔助儀器 6.3.1 測試儀器 測試儀器包括: 做為電流注入到感應線圈的設定和量測的電流量測系統 (感應器和儀器 ); 在電源供應、控制和
20、信號線上的終端網路、防逆濾波器等。 對所有連接到 EUT 終端的外部電路而言,終端網路提供一個規定的 50 接地阻抗,其可以由在電源供應器的線阻抗模擬網路、耦合 /解耦合網路或在輸入 /輸出控制和信號電路的串聯電阻 -電容來代表。 這些網路必須說明在測試計畫中。 終端網路、防逆濾波器等必須 和操作信號相容。防逆濾波器必須用於連接至模擬器中 (參照第 6.3.2 節 )。 電流量測系統是一個已校正過 的電流探棒或分流器;暫態電流量測儀器必須有一個 10 MHz 的頻寬。 量測儀器的準確度應為 10 %。 6.3.2 輔助儀器 輔助儀器是由一個模擬器和任何其它為了 EUT 功能規格的操作和驗證所必
21、須的儀器所組成。 7. 測試配置 測試配置由下列組成: 接地(參考)平面(GRP); 待測設備(EUT); 測試產生器; 感應線圈; 終端網路、防逆濾波器。 8 CNS 14676-9, C 6424-9 必須注意預防測試磁場是否可能干擾測試儀器和其它在測試配置附近敏感的設備,測試配置的範例規定於下列圖中: 圖 4:桌上型設備測試配置的範例; 圖 5:落地型設備測試配置的範例。 7.1 接地 (參考 )平面 接地平面 (GRP)必須被放在實驗室中, EUT 和附屬測試設備必須放在其上,且連接到接地平面。 接地平面必須是 0.25 mm 厚度的非磁性金屬片 (銅或鋁 ),其它金屬也可以使用,但在
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