低壓開關設備和控制設備的傳導抗擾度現場測試方法的研究

劉世勛，劉忠革

(中認(沈陽)北方實驗室有限公司，遼寧　沈陽　110141)

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低壓開關設備和控制設備的傳導抗擾度現場測試方法的研究

劉世勛，劉忠革

(中認(沈陽)北方實驗室有限公司，遼寧沈陽110141)

本文討論了GB14048.1中低壓開關設備和控制設備進行傳導騷擾抗擾度時，利用對講機代替復雜測試系統進行傳導抗擾度試驗，使之能夠在沒有測試系統的情況下對被測物進行定性分析。而且利用仿真軟件，實現了對講機的理論模型的驗證，也為實際測試工作提供了理論依據。

低壓開關設備和控制設備；對講機；傳導抗擾度

1　研究目的

近些年來，低壓開關和控制設備這類特種電器類產品廣泛應用于民用、商業、工業及配電等各種領域。隨著科技的發展，低壓開關和控制設備的智能時代也隨之來臨。和老式的機械儲能低壓開關和控制設備相比，新生一代的產品具有監控精確、保護動作靈敏、自動恢復等諸多優點。國外電力電子行業巨頭們，早已開始對其產品進行智能化的改造，近年來大量的進口成套設備上此類智能產品屢見不鮮。

在GB14048.1-2006《低壓開關設備和控制設備總則》標準中，直接引用GB/T17626.6《電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度》，對低壓開關設備的傳導抗擾度做出規范性要求。其目的是驗證電磁場由線纜耦合到被測設備后，被測設備對此方面的抗干擾能力。圖1為傳導抗擾度測試簡圖。

測試時除上述信號源、功率放大器、耦合去耦網絡外、還有功率計、定向耦合器、GPIB、計算機等輔助設備，以上所有設備組成一個復雜的系統方可進行測試。但是復雜的測試系統就使得企業進行預測試和摸底測試時的經濟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的情況下可以對被測物進行定性分析。

2　理論模型驗證

對講機不受網絡限制，在網絡未覆蓋的地方，對講機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，對講機目前被廣泛使用在各個行業和領域。

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

如果可以將對講機這一小巧輕便的設備替代復雜的測試系統，那么低壓開關和控制設備的傳導抗擾度定性檢測將會變得方便靈活許多。在GB/T17626.6傳導抗擾度標準中，工業類設備抗擾度等級為有效耦合10V電壓，即10Vrms或140dBμV。那么，驗證對講機能否耦合達到標準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替代測試系統的關鍵點。

如圖3所示，單極子天線和一根加載傳輸線的互耦，紅色點及紅色直線為發射點，藍色點為線纜耦合端口。使用地面來模擬一個無限大導體地板。加載一個具有復阻抗的器件，在細線結構的器件上施加電壓源，使用自適應頻率采樣方法來獲得連續的數據，查看輸入阻抗與電流分布。

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

圖4　電壓曲線

圖5　電流曲線

3　實現方法

依據上述理論，利用對講機自行設計了一種簡單的試驗方法。

如圖6所示，測量電纜上的電壓一般采用人工電壓網絡或電壓探頭，但是由于耦合電纜，必須保證電纜的完整性，為此不能采用串聯的方法測量。而電流探頭屬于卡鉗結構，使用時可套在電纜上非常方便。可以將需要測試或設置的頻率調整為發射狀態，調整步話機功率發射電平，調整對講機天線與場強探頭之間的距離，當場強探頭轉換器輸出達到10V/m要求時，記錄此時標尺的距離刻度、頻率點等信息。相關計算參數如下：

圖6　測試方法

耦合電壓單位是Vrms，而接收機能夠識別的單位就是dBμV

標準要求10Vrms

轉換成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

調整步話機和電流探頭之間的距離，

dBμA=140dBμV-20log(50)=140-34=106dBμV

當接收機讀數為106dBμV時，則達到要求耦合電壓。記錄標尺距離。

經過實際測量，在不同頻率內，記錄下達到耦合電壓要求時標尺的距離。

如表1所示，為驗證后的頻率范圍和測試距離對應關系。

表1　測試數據

4　總結

本文首先介紹了低壓電器及控制設備電磁兼容測試的必要性，而由于實際測試中射頻電磁場感應的傳導抗擾度測試項目中實驗設備的復雜性及低壓電器及控制設備的負載在實驗室環境的不可模擬性，選取對講機代替測試系統的方法進行現場測試。然后利用仿真軟件對對講機的理論模型進行了仿真。通過觀察端口耦合電壓和電流分布圖，為所提設想提供理論依據，之后進行實際測試，驗證了使用對講機替代復雜系統進行傳導抗擾度現場測試的可行性。

[1]GB14048.1-2006低壓開關設備和控制設備總則[S].

[2]GB/T17626.6電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度[S].

[3]電子設備的電磁兼容設計[M].電子工業出版社.

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,研究生學歷,碩士學位,工程師,主要從事機電產品的電磁兼容檢測和研究;

劉忠革(1990-),男, 本科學歷,學士學位 工程師,主要從事機電產品的電磁兼容檢測和研究。