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4.3 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的国家标准在国内也出过两个版本,为GB/T17626.4—1998和GB/T17626.4—2008,分别等同于国际标准IEC61000—4—4:1995和IEC61000-4-4:2004。同样考虑到国内多数产品的相关标准尚未修订,所以这两个标准的应用目前在国内是并存的。由于这两个标准没有根本性的不同,所以在标准介绍中,以GB/T 17626.4—1998为主,后面将说明GB/T17626.4-2008与它的差异。

4.3.1 电快速瞬变脉冲群的产生和对设备可靠性的影响

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验标准模拟电网中众多机械开关对电感性负载切换时所引起的干扰,从而完成对电气和电子设备在抗击电快速瞬变脉冲群性能方面的考核。

实践表明,电路中机械开关对电感性负载的切换,经常会对同一电路中的其他电气和电子设备产生干扰。经研究,这种干扰的特点是:脉冲成群出现,脉冲重复频率较高,脉冲波形的上升时间短暂,但单个脉冲的能量较小,一般不会造成设备故障,但使设备产生误动作的情况经常可见。

根据国外专家的研究,认为脉冲群干扰之所以会造成设备的误动作,是因为脉冲群对线路中半导体器件结电容的充电,当结电容上的能量积累到一定程度,便会引起线路(乃至设备)的误动作。

4.3.2 电快速瞬变脉冲群发生器

电快速瞬变脉冲群发生器的基本线路及其波形如图4.19所示。

图4.19 电快速瞬变脉冲群发生器的基本线路及其输出波形

在图4.19的左侧则给出了电快速瞬变脉冲群发生器的基本线路。其中,储能电容Cs的大小决定了单个脉冲的能量(标准规定,在阻抗匹配的情况下,在50Ω的匹配负载上,2kV脉冲的能量为4mJ);波形形成电阻Rs与储能电容的配合,决定了脉冲波的形状(特别是脉冲的持续时间);阻抗匹配电阻Rm决定了脉冲群发生器的输出阻抗(标准规定是50Ω);隔直电容Cd则隔离了脉冲群发生器输出波形中的直流成分,免除了负载对脉冲群发生器工作的影响。

在图4.19中,右侧的放电波形分别给出了单个脉冲波形的前沿及脉宽的定义(见右上图)、一群脉冲中的重复频率概念(见右中图)、以及一群脉冲与另一群脉冲之间的重复周期(见右下图)。

脉冲群发生器的基本技术指标如下:

(1)脉冲上升时间(指10%~90%):5ns±30%(50Ω匹配时测);

(2)脉冲持续时间(前沿50%至后沿50%):50ns±30%(50Ω匹配时测);

(3)脉冲重复频率:5kHz或2.5kHz;

(4)脉冲群持续时间:15ms;

(5)脉冲群重复周期:300ms;

(6)发生器开路输出电压:0.25~4kVP

(7)发生器动态输出阻抗:50Ω±20%;

(8)输出脉冲的极性:正/负;

(9)发生器与电源的关系:异步。

其中,脉冲群发生器的重复频率选择与试验电压有关:0~2kV用5kHz;4kV用2.5kHz。

4.3.3 电快速瞬变脉冲群试验的配置和布局

本节主要介绍电快速瞬变脉冲群试验的试验室配置和布局。

试验配置的正确性将影响到试验结果的重复性和可比性,因此,正确的试验配置是保证试验质量的关键。对于电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的这种高速脉冲试验,结果尤其如此。

1.电源线耦合/去耦网络

电源线耦合/去耦网络的线路如图4.20所示。

这个网络提供了在不对称条件下把试验电压施加到受试设备的电源端口的能力。所谓不对称干扰,是指线(电源线)与大地之间的干扰。作为佐证,图4.20中可以看到从试验发生器来的信号电缆芯线通过可供选择的耦合电容加到相应的电源线(L1、L2、L3、N及PE)上,脉冲群信号电缆的屏蔽层则和耦合/去耦网络的机壳相连,机壳则接到参考接地端子上。这就表明脉冲群干扰实际上是加在电源线与参考地之间,因此加在电源线上的干扰是共模干扰。

2.电容耦合夹

标准指出,耦合夹能在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。

图4.20 电源线耦合/去耦网络

电容耦合夹的结构如图4.21所示。受试线路的电缆放在耦合夹的上下两块耦合板之间,耦合夹本身应尽可能地合拢,以提供电缆和耦合夹之间的最大耦合电容。

图4.21 电容耦合夹

耦合夹的两端各有一个高压同轴接头,用其最靠近受试设备的这一端与发生器通过同轴电缆连接。从图中可以看出,高压同轴接头的芯线与下层耦合板相连,同轴接头的外壳与耦合夹的底板相通,而耦合夹放在参考接地板上。这一结构表明,高压脉冲将通过耦合板与受试电缆之间的分布电容进入受试电缆,而受试电缆所接收到的脉冲仍然是相对参考接地板来说的(耦合夹是放在参考接地板上的)。因此,通过耦合夹对受试电缆所施加的干扰仍然是共模性质的。

前面重点讨论了电快速瞬变脉冲群干扰是共模干扰。其实明确电快速瞬变脉冲群干扰的性质非常重要:首先,这与试验方法有关。既然是共模干扰,就一定要与参考接地板关联在一起,离开了参考接地板,共模干扰将加不到受试设备去;参考接地板的尺寸要足够大,否则试验结果可能会不正确。其次,既然电快速瞬变脉冲群抗扰度试验是抗共模干扰试验,这就决定了试验人员在处理干扰(提高受试设备的抗扰度性能)时,必须采用针对共模干扰的有效措施。

3.其他必须的配置

下面讨论参考接地板、仪器及试品三者之间的布局关系。

(1)参考接地板用厚度为0.25mm以上的铜板或铝板(普通铝板易氧化,慎用);用其他金属板材,厚度要大于0.65mm。

接地板尺寸取决于试验仪器和试品,以及仪器与试品间所规定的接线距离(1m)。参考接地板的各边至少应比上述组合超出0.1m。

参考接地板应与实验室的保护地相连。

(2)试验仪器(包括电快速瞬变脉冲群发生器和耦合/去耦网络)放在参考接地板上。试验仪器用尽可能粗短的接地电缆与参考接地板连接,并要求在连接处的阻抗尽可能小。

(3)试品用0.1±0.01m的绝缘座隔开后放在参考接地板上(如果是台式设备,则应放置在离参考接地板高度为0.8±0.08m的木头台子上),试品(或试验台子)距参考接地板边缘的最小尺寸满足项(1)关于0.1m的规定。试品应接照安装规范进行布置和连接,以满足它的功能要求。另外,试品应按照制造商的安装规范将接地电缆以尽量小的接地阻抗连接到参考接地板上(注意:不允许有额外的接地情况出现)。当试品只有两根电源进线(单相,一根L,另一根N),而且不设专门接地线时,试品就不能在试验时再单独拉一根接地线。同样,试品如通过三芯电源进线(单相,一根L,一根N,以及一根电气接地线),而未设专门接地线时,则此试品也不允许另外再设接地线来接地,而且试品的这根电气接地线还必须经受抗扰度试验。

(4)试品与试验仪器之间的相对距离以及电源连线的长度都控制在1m,电源线的离地高度控制在0.1m。如有可能,最好用一个木制支架来摆放电源线(保证电源线离参考接地板的高度,以及电源线之间的相对位置都不发生变化)。

当试品的电源线为不可拆卸,而且长度超过1m时,那么超长部分应当挽成直径为0.4m的扁平线圈,并行地放置在离参考地上方0.1m处,试品与仪器之间的距离仍控制为1m。

标准还规定,上述电源线不应采用屏蔽线,但电源线的绝缘应良好。

(5)试验应在试验室中央进行,除位于试品及试验仪器下方的参考接地板外,它们与其他所有导电性结构(如屏蔽室里的墙壁和实验室里的其他有金属结构的试验仪器和设备)之间的最小距离为0.5m,如图4.22所示。

(6)当使用耦合夹做被试系统抗扰度试验时,耦合夹应放在参考接地板上,耦合夹到接地板边缘的最小尺寸为0.1m。同样,除位于耦合夹下方的接地板外,耦合夹与其他导电性结构间的最小距离是0.5m,如图4.23所示。

如果试验针对系统中的一台设备(如试品1)的抗扰度测试,则耦合夹与试品1的距离保持不变,而将与试品2的距离增至5m以上(标准认为长导线足以使线路上的脉冲损耗殆尽)。反之,则接线要求也反过来。

图4.22 脉冲群试验的实验室布局

图4.23 用耦合夹进行系统抗扰度试验

4.3.4 实验室形式试验

在脉冲群抗扰度试验的标准提到,脉冲群抗扰度试验有实验室形式试验和现场试验两种。标准承认的是实验室形式试验。本节讲述实验室形式试验。

1.试验方法

对电源线,通过耦合/去耦网络来施加试验电压。

对信号线,控制线通过电容耦合夹来施加试验电压。

脉冲群试验是利用干扰对线路结电容充电,当其能量积累到一定程度,就可能引起线路(乃至系统)出错。因此线路出错有个过程,而且有一定偶然性,不能保证间隔多少时间必定出错,特别是当试验电压接近临界值时。为此,一些产品标准规定电源线上的试验是在线-地之间进行,要求每一根线在一种试验电压极性下做三次试验,每次一分钟,中间间隔一分钟;一种极性做完,要换做另一种极性。一根线做完,再换做另一根线。当然也可以把脉冲同时注入两根线,甚至几根线。由于脉冲群信号在电源线上的传输过程十分复杂,很难判断究竟是分别加脉冲还是一起加脉冲,设备更容易失效,所以同时加脉冲也仅是一种试验形式而已,最终要由试验来下结论。

通常被试设备只对其中一根线和一个极性的试验比较敏感。

2.试验中的注意点

试验配置的规范性非常重要:首先,没有参考接地板,干扰就加不到试品去;其次,没有足够大的接地板,就不能保证试验结果的正确性。另外,由于脉冲群的单个脉冲前沿达到5ns,半宽达到50ns,说明其中含有极其丰富的谐波成分,幅度较大的频率至少要达到60MHz以上。对电源线来说,即使长度只有1m,由于长度已经可以和传输频率的波长相比,已不能以普通电源线对待,信号在上面传输时,部分仍通过线路进入试品(传导),部分要从线路逸出,成为辐射信号进入试品(辐射),所以试品受到的干扰实际上是传导与辐射的结合。传导与辐射的比例将与电源线长度有关:线路短,传导多;线路长,辐射强。而且辐射强弱还和电源线与参考接地板的贴近程度有关(反映为线路与参考地之间的分布电容),线路离接地板近,分布电容大(容抗小),干扰不易以辐射方式逸出;反之亦反。因此,试验用电源线的长度、离参考接地板的高度,乃至电源线与试品的相对位置,都可以成为影响试验结果的因素。为了保证试验结果的重复性和可比性,注意试验配置的规范性就变得十分重要了。除了试验配置的规范性外,还要注意每次试验时附在试品上的附加导线根数,以及摆放位置是否一致。这是因为脉冲群试验除了有传导干扰外,还存在一定程度的辐射干扰,不同的导线数目、不同的导线摆放位置,试品对辐射干扰的响应情况是不同的。

此外,还要提醒试验人员的是,不同的试验运行程序,也可能影响试验结果,这是因为不同的试验运行程序对被试设备结电容的充放电情况也是不同的。

总之,试验人员对试验情况都要仔细记录在案,便于日后对试验结果有可追溯性。

3.试验等级

为便于读者在做试验时能选择合适的电压等级进行摸底,下面将试验的电压等级及每一等级所对应的工作环境提供出来以供参考。

试验等级分为1、2、3、4和X级。在电源线上试验时,分别取0.5kV(5kHz)、1kV(5kHz)、2kV(5kHz)、4kV(2.5kHz)及待定。在信号线、控制线上试验时,分别取0.25kV(5kHZ)、0.5kV(5kHz)、1kV(5kHz)、2kV(5kHz)及待定。

这里,电压为发生器储能电容上的电压,频率指脉冲群内单个脉冲的重复频率。

试验等级所代表的典型工作环境如下。

1级:具有良好保护的环境。计算机的机房可代表这种环境。

2级:受保护的环境。工厂和发电厂的控制室和终端室可代表这种环境。

3级:典型的工业环境下。工业过程控制设备的安装场所,发电厂和户外高压变电站的继电器房可代表这种环境。

4级:严酷的工业环境。未采用特别安装措施的电站、室外工业过程控制设备的安装区域、露天的高压变电站的配电设备和工作电压高达500kV的开关设备可代表这种环境。

作为一个产品,究竟选用哪一等级,主要由产品标准来决定。

4.3.5 新版国家电快速瞬变脉冲群抗扰度试验标准(GB/T17626.4—2008)介绍

新版的国家电快速瞬变脉冲群抗扰度试验标准GB/T17626.4—2008已经制订出来了,这是根据IEC61000—4—4:2004标准转化过来的。通读了新的标准之后,对电快速瞬变脉冲群抗扰度试验有了更新的认识,觉得新标准对脉冲群波形的要求、对校验信号发生器的方法以及对试验方法等都有了新的规定。它对于规范试验方法,提高试验的可比性和重复性很有好处。下面就来说明电快速瞬变脉冲群抗扰度试验在这方面的进展。

1.试验等级

新老标准的第一个不同点便是试验等级,其中新标准的试验等级见表4.7。

表4.7 新版电快速瞬变脉冲群抗扰度试验标准中的试验等级

注:(1)X是一个开放等级,对特定设备有特殊规定。

(2)习惯上是使用5kHz,然而100kHz更接近于实际。产品技术委员会可针对特殊产品或产品类型来确定其频率

与旧的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验等级比较,新标准的严酷度要高于老标准,这不体现在试验的电压等级上,主要是在试验频率有了变化,新标准中将原先的2.5kHz取消了,一律取5kHz和100kHz两种。因此,新标准所规定的单位时间内的脉冲密集程度有了增加,按照前面讲到的国外专家对脉冲群试验的研究,认为“脉冲群干扰之所以会造成设备的误动作,是因为脉冲群对线路中半导体器件结电容的充电,当结电容上的能量积累到一定程度,便会引起线路(乃至设备)的误动作”的观点,显然脉冲的密集程度越高,就越容易使结电容上的能量达到引起线路误动作的门限。也就是说,新标准对试验频率的提高应看成是对设备试验的严酷度的提高。

2.试验设备

1)脉冲群发生器

在脉冲群发生器中,新老标准在发生器组成的主要元件上有一个明显区别:现行标准讲的是火花气隙(sparkgap);新标准则讲的是高电压开关(highvoltageswitch)。事实上,现时的脉冲群发生器的脉冲形成器件,无一例外,都是采用高压电子开关。这一改变,对提高脉冲群发生器工作的稳定性,以及提高试验脉冲的频率起到了关键的作用。

在GB/T17626.4—1998和IEC61000—4—4:1995标准的附录A中,曾经有一段文字提到了采用火花气隙充当脉冲形成器件的弊病:

● 由于火花气隙在低于1kV时的机械和电气上的不稳定,所以对低于2kV的试验电压要通过分压器来得到。

●脉冲群冲单个脉冲的重复频率的实际值为10kHz到1MHz,然而广泛调查的结果表明,采用固定调节火花气隙的发生器难以再现这种相对较高的重复频率,因此标准规定了频率较低的、有代表性的专用脉冲。

由此可见,在旧的电快速瞬变脉冲群试验标准制定过程中,把脉冲频率定为2.5kHz和5kHz实在是有一点不得以而为之的味道。随着脉冲形成器件的更新,特别是高速高压电子开关的选用,把脉冲频率提高到5kHz和100kHz是理所当然的事情,这使得脉冲群抗扰度试验更加切合实际的干扰情况。

2)脉冲群发生器的特性参数

新旧标准中对发生器特性参数规定的不同主要归结为:新标准给出了两种不同负载条件下的输出电压范围,1000Ω负载的输出电压为0.24~3.8kV;50Ω负载的输出电压为0.125V~2kV。新标准对脉冲发生器性能的要求见表4.8。

表4.8 新标准对脉冲群发生器特性参数的要求

在表4.8中还可以看到一点:脉冲的重复频率提高并不会造成对受试设备注入能量的增加,这是因为重复频率自5kHz提高到100kHz(频率提高了20倍),但脉冲群的持续时间却从15ms缩减到0.75ms(持续时间缩减到原来的1/20),所以注入受试设备的脉冲总量没变(仍为75个),注入受试设备的干扰能量也就没变,只是单位时间内的脉冲密集程度有了增加。

3.发生器性能校验

对发生器的性能必须进行校验,以便对所有参与做试验的试验发生器的性能建立一个共同依据。校验可采用下列步骤:

在试验发生器的输出端依次分别接入50Ω和1kΩ的同轴衰减器,并用示波器加以监测。监测用示波器的-3dB带宽,以及体现试验发生器负载的50Ω和1kΩ的同轴衰减器的频率响应要求达到400MHz以上。其中50Ω是试验发生器的匹配负载;1kΩ试验负载则体现了发生器的一个复合负载。不同的试验发生器只有在两种极端的负载条件下拥有相同特性,才能保证在实际的抗扰度试验中有相互可比的试验结果。

校验中要测量单个脉冲的上升时间、持续时间和重复频率,以及脉冲群的持续时间和重复周期,详细记录在案。

表4.9列出了发生器在两种负载(50Ω和1kΩ)下的输出电压幅值。其中,50Ω负载时的幅值容差为表中数值的±10%中;对1kΩ负载的幅值容差为表中数值的±20%。

表4.9 发生器输出电压的峰值和重复率

4.耦合/去耦网络

用于电源线抗扰度试验的耦合/去耦网络,新旧标准中的最大不同点在于:前者是对逐根电源线做共模抗干扰试验;而后者是对所有电源线路同时做共模抗干扰试验。新标准所规定的电源线耦合/去耦网络如图4.24所示。

图4.24 新标准草案的电源线耦合/去耦网络

对于耦合/去耦网络的性能,新标准从试验的角度,对特性参数提出了要求:

(1)耦合电容:33nF;

(2)耦合方式:共模。

为了保证在交流/直流电源端口试验中使用的耦合/去耦网络性能合格,光有上述基本要求是不够的,还必须对耦合/去耦网络的共模输出波形进行校验。校验时发生器的输出电压设置为4kV。发生器的输出接耦合/去耦网络的输入,耦合/去耦网络的输出接50Ω负载,记录峰值电压和波形。校验要在每一条耦合/去耦通路上进行。测量结果应该是:脉冲的上升时间为5ns±30%;脉冲持续时间对50Ω为50ns±30%,峰值电压在表4.9要求上允差±10%。

此外,当被试设备以及电源与网络脱开时,在耦合/去耦网络输入端的残余试验脉冲不超过所施试验电压的10%。

新标准对波形校验结果一致性的规定有重要意义:事实上,只有大体一致的试验波形才代表试验波形中的谐波成分及其含量的一致性,只有这样,才能保证采用不同试验发生器时的试验结果大体一致。

5.电容耦合夹

脉冲群对于I/O线、信号线、数据线和控制线抗扰度试验是通过电容耦合夹进行的(如果前述耦合/去耦网络不适合使用在AC/DC电源端口时,也可采用电容耦合夹的耦合方式来对AC/DC电源端口进行试验)。耦合夹的耦合电容取决于电缆的直径、材料及电缆的屏蔽情况。

耦合电容典型值为100~1000pF(原标准写50~200pF)。

6.试验配置(实验室形式试验的配置)

关于实验室形式试验的配置,在新旧标准里有两张非常相似的配置图,如图4.25所示。仔细观察这两张图,还是能发现它们之间的差别,最大的不同出现在这两张图的左侧,这是关于台式设备的试验配置。

按照新标准的配置,地面安装设备、台式设备及其他结构形式的设备都将放置在一块参考接地板的上方。被试设备与参考接地板之间用0.1m±0.01m厚的绝缘支撑物隔开。

新标准规定,凡是安装在天花板上或是墙壁上的设备都按台式设备对待。新标准还规定,试验发生器和耦合/去耦网络也直接放在参考接地板上,并与参考接地板保持低阻抗连接。

新标准的这些变化显得尤其重要:首先将试验发生器和耦合/去耦网络直接放置在参考接地板上,并且和参考接地板相连,这是因为脉冲群试验对被试线路进行共模试验,是将干扰加在被试线路与大地之间的试验,而试验中的参考接地板就代表了大地,所以将试验发生器和耦合/去耦网络放在参考接地板上是由试验的性质决定的。为了不使脉冲群干扰产生过多衰减,试验发生器、耦合/去耦网络与参考接地板的连接应当是低阻抗的。

新标准指出与被试设备连接的所有电缆要放在离地高度为0.1m的绝缘支架上。明确这一点也很重要,因为被试设备的连接电缆与参考接地板之间构成了一个分布电容,离地高度不同,构成的分布电容也是不同的。不同的分布电容,对脉冲群高频谐波从连接电缆上的逸出情况也将不同,会直接影响试验结果。

图4.25 新旧标准关于实验室型式试验的一般配置

新标准对台式设备试验配置方式的改变,则对台式设备的试验严酷度以及试验结果的一致性有了极大提高。按照旧标准的试验配置,台式设备放在木桌上,试验发生器放在参考接地板上(试验发生器的接地端子以低阻抗与参考接地板连接),叠加了干扰电压的电源线则从地面处再伸展到台式设备的电源输入端。因此电源线的实际离地高度要在80cm以上,使得电源线相对参考平面的阻抗不能固定(不同的摆放位置有不同的阻抗),而且电源线过大的高频阻抗(相对于电源线离开参考地平面为10cm的布局来说)使得电源线上的脉冲群干扰的高频成分大量逸出,导致实际进入被试设备的干扰变弱。因此利用新老标准所提供的试验配置对同一台设备做试验时,可以得出截然不同的试验结果。

此外,新标准特别指出,在耦合装置与被试设备之间的电源线和信号线的长度为0.5m ±0.05m,而不是旧标准所规定的≤1m。很显然,旧标准给出的线的长度不够明确,0~1m都属于适合范围,但是不同的线长,脉冲群高频谐波的逸出情况是不同的。被试设备受到的干扰实际上是遗留在线上的传导干扰和逸出到空间的辐射干扰的综合结果。线长不同,被试设备受到的传导干扰和辐射干扰的比例也是不同的,无法保证试验结果的可比性。因此,明确被试线路的长度,对试验结果的可比性、一致性特别重要。

新标准还规定,如果制造商提供的不可拆卸的电源电缆的长度超过0.5m±0.05m,超长的电缆应在中间部位折叠起来,避免成为一个扁平线圈,同时摆放在离参考接地板0.1m高的位置。而不是老标准规定的电源电缆超过1m时,超长部分挽成一个直径为0.4m的扁平线圈,平放在离参考接地板0.1m高的位置。很明显,新标准的提法比较合理,对超长线的处理也比较容易。

在新标准中还首次提出了机架安装设备的试验配置(如图4.26所示),这在现行标准中是从没有过的。新试验配置方案的提出,避免了由于试验人员对标准的理解不一所导致的试验结果不一。

注意:耦合夹可以安装在屏蔽室的墙上,或任何接地的表面上。对于电缆在其顶部进出的大型地面安装设备,耦合夹应该放在高出被试设备10cm处,让电缆经过参考接地板中心后再下垂。

图4.26 机架安装设备的试验配置例

最后,新标准还要求无须经受快速瞬变脉冲试验的线路要圈起来,并尽可能地远离受试线路,以尽量减少线路之间的耦合。

关于在I/O和通信端口上的试验配置,新旧标准都采用电容耦合夹耒做试验。但是现行标准中,当两台设备同时进行试验时,受试设备与耦合夹的距离l1=l2≤1m;当只对一台设备进行试验时,为了去耦,l2至少要≥5m,或l2>5l1。在新标准草案中,两台设备同时试验时,受试设备与耦合夹的距离l1=l2=0.5m±0.05m;当仅对一台设备进行试验时,在不需要进行试验的这台设备与耦合夹之间必须插入一个去耦网络。

7.试验方法

关于试验计划中的试验时间,在旧标准中只写不低于1min。而在新标准写道:“为了加速试验,选择试验时间为1min。试验时间可以分割成6个10s的脉冲群,每次间隔暂停10s”。提出这一观点的理由是:在实际的环境中,脉冲群是随机发生的独立事件,故不倾向于将。产品标准的制定委员会也可以根据产品的特点选择其他的试验持续时间。

对于新标准的这一观点,作者并不完全认同。如果说国外专家对脉冲群试验造成被试品失效所提出的机理是正确的(脉冲群试验是利用干扰对线路结电容充电,当其能量积累到一定程度,就可能引起被试品出错。这就是说在造成被试品出错之前,实际上有一个能量的积累过程。在平时做试验时,我们也发现,对脉冲群的施加,被试品不是一上来就出错的,而是要工作一段时间之后。例如,经过0.5min,或接近1min之后,被试品的出错情况才能显现出来,而且越来越严重。这较好地验证了国外专家对被试品失效机理的分析)。那么,把试验时间分割成施加6个10s的脉冲群,中间每次间隔暂停10s的做法,实际上是使被试品得到了一个“喘息”机会,在暂停施加脉冲的10s内,存在结电容上的能量便能得到一定程度的释放,从而使被试品不太容易出错了。其实脉冲群与被试设备的信号同步,特别是与电源信号的同步问题,不应当是一个重点提出的问题,对50Hz电源来说,每周波所占的时间为20ms(对60Hz电源来说,每周波所占的时间为16.6ms),与5kHz的脉冲群一群所占用的时间是相当的,即一群脉冲的发生过程必定会经历一个周波电压的峰值、谷值和过零点,所以刻意追求与电源信号的不同步并没有太多的实际意义。

4.3.6 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验标准的点评

脉冲群抗扰度试验是所有常用抗扰度试验中比较难于通过的一种试验,同时又是重复性和可比性比较差的一种试验,因此在本节内容的叙述中,重点突出该试验的本质是共模试验。由于波形包含的谐波成分丰富,上限频率高,所以试验的规范性特别重要。

此外,新标准提出的把脉冲频率要提高到5kHz和100kHz的问题,这一变化意味着单位时间内的脉冲个数增加了,从干扰脉冲对线路结电容充电的观点看,结电容的能量积累过程加快了,线路出错的机率加大了,所以考核是更加严苛了。基于这一观点,建议企业用户在目前新老标准并存的阶段,应当在产品性能的摸底阶段就开始用新标准来做相应的试验。