廖興展,肖茂勝,陳炳文
(1.揭陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程系,廣東 揭陽 522000;2.揭陽安麥思科技有限公司,廣東 揭陽 522000)
電磁騷擾(Electromagnetic Disturbance,EMD)是指任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低,產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象[1]。電磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)承受電磁騷擾的能力。作為電器產(chǎn)品,電磁兼容指標(biāo)是重要的性能指標(biāo)之一,包括電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)和電磁抗擾度(Electro Magnetic Susceptibility,EMS)兩個方面的內(nèi)容。電器產(chǎn)品的EMI指標(biāo)不僅會影響其他電器的使用情況,還可能造成電磁污染。國內(nèi)外很多學(xué)者和工程技術(shù)人員在EMC設(shè)計方面做了大量有益的研究[1-5],并取得較好的成果。如朱淑亭(2011)針對家用電器的電磁兼容性進(jìn)行研究,提出可行的測試技術(shù)方法與策略;鄭強等(2019)依據(jù)GB 4343.1—2009 標(biāo)準(zhǔn)對電吹風(fēng)進(jìn)行騷擾電壓測試時,采用不確定度行合理評定,探索了騷擾電壓測試系統(tǒng)的不確定度評定方法與計算過程,取得一定的研究成果。本文以電吹風(fēng)作為研究對象,采用GB4343.1-2018標(biāo)準(zhǔn)[6]進(jìn)行端子騷擾電壓和騷擾功率測試,通過數(shù)據(jù)報表,研究其電磁兼容的安全性能和可靠性,具有一定的借鑒作用。
電磁兼容測試與診斷技術(shù)包括測試設(shè)備、測試方法、數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果評價等方面內(nèi)容。電磁兼容測試標(biāo)準(zhǔn)的建立要依靠測試與診斷技術(shù)的提升和測試儀器的改進(jìn)。由于電磁兼容的復(fù)雜性,常常導(dǎo)致結(jié)果與理論相差較大,因此電磁兼容測量非常重要,數(shù)據(jù)報表的分析必不可少。針對電吹風(fēng)產(chǎn)品,由于其電磁兼容性能直接影響產(chǎn)品質(zhì)量,必須盡量減少電磁干擾現(xiàn)象,確保產(chǎn)品安全性。作為電器產(chǎn)品,在低頻段(f≤30 MHz),用電設(shè)備沿電源線或信號線發(fā)射騷擾電壓信號,這時電磁騷擾通過傳導(dǎo)騷擾、采用騷擾電壓進(jìn)行評價;在高頻段(f>30 MHz),用電設(shè)備沿線的電磁騷擾以電磁波形式向線路周圍空間輻射電磁能量,這時電磁騷擾主要通過電磁輻射、采用騷擾功率進(jìn)行評價。
電吹風(fēng)的電磁騷擾主要來源于串激電機,若出現(xiàn)電路設(shè)計問題或抑制干擾措施不匹配等原因,則工作時,由于串激電機高速旋轉(zhuǎn),碳刷和電機將會產(chǎn)生大量寬頻電磁能量,經(jīng)電源線傳播至交流電網(wǎng),最終結(jié)果可能造成騷擾電壓實測值超出限值,這也是目前很多低端電吹風(fēng)產(chǎn)品電磁兼容指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的主要原因。除此之外,騷擾電壓信號還會傳導(dǎo)到公用電網(wǎng),可能導(dǎo)致其它系統(tǒng)或設(shè)備的程序中斷或產(chǎn)生錯誤代碼,影響系統(tǒng)或設(shè)備的正常工作。
為減小外界電磁環(huán)境的影響,依據(jù)GB 4343.1—2018標(biāo)準(zhǔn)的測試要求,傳導(dǎo)騷擾測試在屏蔽室中進(jìn)行。本文選擇某一公司的電吹風(fēng)產(chǎn)品作為測試設(shè)備,在電磁兼容實驗室將電吹風(fēng)與電磁騷擾測試設(shè)備相連接,要求線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(Line Impedance Stabilization Network,LISN) 接地良好,與測試電吹風(fēng)產(chǎn)品相距0.8 m,屏蔽室墻面與測試電吹風(fēng)產(chǎn)品距離不小于0.4 m,圖1為電吹風(fēng)產(chǎn)品電磁騷擾測試現(xiàn)場。
依據(jù)GB4343.1—2018測試要求,對被測電吹風(fēng)產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)騷擾電壓測量,頻率選擇150 kHz~30 MHz,圖2為電吹風(fēng)工作于最高轉(zhuǎn)速檔III-III檔時,0.15~30 MHz頻段內(nèi)端子騷擾電壓峰值/平均值曲線圖。選擇頻率點為0.15 MHz、0.25 MHz、0.52 MHz、5.3 MHz、22.3 MHz這5個點作為分析對象,如圖2標(biāo)記,記錄準(zhǔn)峰值(QP)、平均值(AV)等相關(guān)數(shù)據(jù),表1為騷擾電壓測試記錄結(jié)果。
由圖2和表1可以看出:電吹風(fēng)工作于最高轉(zhuǎn)速檔時,在0.15~30 MHz頻段內(nèi)電吹風(fēng)產(chǎn)生的干擾均低于設(shè)定限值;頻率5.3 MHz處,其準(zhǔn)峰值QP和⊿準(zhǔn)峰值分別為37.13 dBμV、-22.87 dBμV,平均值A(chǔ)V和⊿平均值分別為28.47 dBμV、-21.52 dBμV,⊿平均值具有最大差。
表1 騷擾電壓測試數(shù)據(jù)
依據(jù)GB4343.1—2018測試要求,對被測電吹風(fēng)產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)騷擾功率測量,頻率選擇30 MHz—300 MHz,圖3為電吹風(fēng)在30~300 MHz頻段內(nèi)騷擾功率峰值/平均值曲線圖。選擇頻率點為33.9~52.2 MHz、61.0 MHz這3個點作為分析對象,記錄準(zhǔn)峰值(QP)、平均值(AV)等相關(guān)數(shù)據(jù),表2為騷擾功率測試記錄數(shù)據(jù)。
由圖3和表2可以看出:電吹風(fēng)在30~300 MHz頻段內(nèi)電吹風(fēng)電磁輻射產(chǎn)生的騷擾功率峰值/平均值的干擾均低于設(shè)定限值,符合電磁兼容的測試要求。
本文主要分析電磁騷擾對電器產(chǎn)品的影響,以某一款高性能電吹風(fēng)為例,依據(jù)GB 4343.1—2018 標(biāo)準(zhǔn),對其進(jìn)行騷擾電壓和騷擾功率進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明:該電吹風(fēng)工作于最高轉(zhuǎn)速檔時,在0.15~30 MHz頻段內(nèi)電吹風(fēng)產(chǎn)生的干擾均低于設(shè)定限值。在30~300 MHz頻段內(nèi),電吹風(fēng)電磁輻射產(chǎn)生的騷擾功率低于限值,符合電磁兼容測試要求。由此可見,該款電吹風(fēng)能夠合格通過電磁騷擾的基本測試,具有較好的電磁兼容安全性能和可靠性。
表2 騷擾功率測試數(shù)據(jù)