浪涌（冲击）抗扰度试验与瞬态过电压试验的对比与分析

2013-01-26李滟王刚中国家用电器研究院北京100176

家电科技 2013年2期

李滟王刚（中国家用电器研究院北京 100176）

1 前言

越来越多的高新技术随着科技的进步被应用到家电产品中，而它们的电磁兼容性对其安全性能的影响也越来越受到关注。我国最新一版的家电安全通用标准GB 4706.1-2005的第14章规定了瞬态过电压试验，第19章中19.11.4.4条款规定了电子类家电产品对电磁兼容抗扰度的相关试验项目，即：通过电子断开获得断开位置的开关的器具、带有处于待机状态开关器具和带有保护电子电路的器具需进行浪涌（冲击）抗扰度的测试。实际工作中许多技术人员对上述两个实验的理解存在理解模糊的情况，因此本文有针对性地以GB 4706.1-2005标准中19.11.4.4的浪涌（冲击）抗扰度试验和第14章的瞬态过电压试验为对象，从试验目的、试验原理、试验方法、合格判定等方面入手进行对比分析，希望能够对专业人士提供一些必要的参考。

2 试验目的

浪涌（冲击）抗扰度试验是评价设备在遭受浪涌（冲击）时的抗扰度能力，这种冲击大多是由设备开关瞬间或者雷电瞬变过电压引起的。GB 4706.1-2005标准中第19.11.4.4条款所涉及的浪涌（冲击）试验目的，是为了评价待机状态下的被测产品在防浪涌器件断开条件下承受浪涌（冲击）的能力。第14章的瞬态过电压试验是为了评价被测产品的电气间隙是否能够承受标准规定的高压脉冲，即当两个带电导体或者带电导体与易触及表面之间的电气间隙不符合安全通用标准GB 4706.1-2005中表16的规定时，器具应当承受瞬态过电压试验，该试验应在被测产品未运行时进行。

3 试验原理

GB 4706.1-2005标准中第19.11.4.4条款所涉及的浪涌（冲击）的试验，要求仅在被测产品的电源端进行测试，试验分别对线对线、线对地进行耦合，GB/T 17626.5规定的试验等级3级适用于线对线的耦合方式，4级适用于线对地的耦合方式。线对线耦合的有效阻抗为2Ω，线对地耦合的有效阻抗为12Ω，信号发生器要求浮地。浪涌（冲击）的标准开路电压波形（峰值1kV）见图1。从图1中我们可以看出，波前时间（10%~ 90%）T1=1.67T=1.2μs，T是30%峰值到90%峰值所经历的时间。持续时间（50%峰值 ~ 50%峰值）T2=50μs。浪涌信号发生器发出的脉冲信号一般会产生电压过冲，标准要求电压过冲的峰值不能超过电压脉冲峰值的30%。

表1

第14章的瞬态过电压试验要求的试验点与浪涌（冲击）试验不同，它要求在不符合标准的电气间隙两端导体进行测试，脉冲试验电压波形要符合标准GB/T 17627.1的要求（见图2），有效阻抗为12Ω。从图2中我们可以看出，瞬态过电压试验所要求的脉冲波形（峰值1kV）与浪涌（冲击）试验要求的脉冲波形在波前时间和持续时间方面基本相同，只是瞬态过电压试验对于脉冲过压没有做出限制，这是因为脉冲试验发生器一般不会产生过电压脉冲，脉冲能量会以缓慢的方式释放掉。浪涌（冲击）试验和瞬态过电压试验脉冲的能量集中在持续时间内能进行释放，所以同样峰值的浪涌（冲击）脉冲与瞬态过电压脉冲对被测产品的抗冲击能力的考核是相同的。

4 试验方法

由于浪涌（冲击）试验的电压波形相对较缓，因此对试验室的配置比较简单，尤其对于电源线上的试验，都是通过耦合去耦网络来完成的。

GB 4706.1-2005标准中第19.11.4.4条款规定对于带有待机状态开关、电子断开功能开关、保护电子电路的产品，在实验室进行的浪涌（冲击）试验仅在电源端进行5次正脉冲和5次负脉冲试验，试验电压应当分别在0 o、90o、180o、270o的相位上进行，电源线长度不应超过2m。试验速率每分种1次，不宜太快，以便给被测产品内部器件有一个性能恢复的过程。事实上，自然界的雷击现象和开关站大型开关的切换也不可能有非常高的重复率现象存在。试验要在防浪涌装置断开的条件下进行，Ⅰ类器具中接地的电热元件应断开。之所以将防浪涌装置断开是为了考察被测产品在防浪涌装置失效这种“非正常”条件下，内部器件自身的抗扰度能力。

第14章的瞬态过电压试验要考核的是被测产品的电气间隙结构是否符合标准规定，如果电气间隙符合GB 4706.1-2005表16的规定，则不需要进行脉冲过电压试验。对于额定电压在150V和300V之间的产品，要经受2500V的额定脉冲电压，对应的脉冲试验电压为2950V，详见表1。

试验中应首先观察带电部件的电器间隙是否符合GB 4706.1-2005表16的规定值，如果不符合则应当将脉冲电压发生器输出端的两极夹于带电部件两端，对于额定电压220V的被测产品输出2950V的脉冲试验电压。被测产品应当置于绝缘垫上，试验过程中人员应当远离被测点。GB 4706.1-2005表16的规定值适用于空气中的电气间隙，在标准大气压力与温湿度的条件下空气的击穿电压为3000V/mm，所以试验人员对试验点能否被击穿在试验之前能当有一定的预判。

标准规定脉冲试验电压以不小于1s的间隔对每个极性施加3次脉冲，在实际检测中脉冲电压发生器充电时间往往较长，一秒钟的时间间隔达不到想要的脉冲试验电压，所以建议时间间隔大于5s。