低压开关设备和控制设备的传导抗扰度现场测试方法的研究

刘世勋，刘忠革

(中认(沈阳)北方实验室有限公司，辽宁　沈阳　110141)



低压开关设备和控制设备的传导抗扰度现场测试方法的研究

刘世勋，刘忠革

(中认(沈阳)北方实验室有限公司，辽宁沈阳110141)

本文讨论了GB14048.1中低压开关设备和控制设备进行传导骚扰抗扰度时，利用对讲机代替复杂测试系统进行传导抗扰度试验，使之能够在没有测试系统的情况下对被测物进行定性分析。而且利用仿真软件，实现了对讲机的理论模型的验证，也为实际测试工作提供了理论依据。

低压开关设备和控制设备；对讲机；传导抗扰度

1　研究目的

近些年来，低压开关和控制设备这类特种电器类产品广泛应用于民用、商业、工业及配电等各种领域。随着科技的发展，低压开关和控制设备的智能时代也随之来临。和老式的机械储能低压开关和控制设备相比，新生一代的产品具有监控精确、保护动作灵敏、自动恢复等诸多优点。国外电力电子行业巨头们，早已开始对其产品进行智能化的改造，近年来大量的进口成套设备上此类智能产品屡见不鲜。

在GB14048.1-2006《低压开关设备和控制设备总则》标准中，直接引用GB/T17626.6《电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度》，对低压开关设备的传导抗扰度做出规范性要求。其目的是验证电磁场由线缆耦合到被测设备后，被测设备对此方面的抗干扰能力。图1为传导抗扰度测试简图。

测试时除上述信号源、功率放大器、耦合去耦网络外、还有功率计、定向耦合器、GPIB、计算机等辅助设备，以上所有设备组成一个复杂的系统方可进行测试。但是复杂的测试系统就使得企业进行预测试和摸底测试时的经济和时间成本大幅增加。为此，需要一套小型化检测装备在没有测试系统的情况下可以对被测物进行定性分析。

2　理论模型验证

对讲机不受网络限制，在网络未覆盖的地方，对讲机可以让使用者轻松的沟通，提供一对一，一对多的通话方式，操作简单且通话成本低。因此，对讲机目前被广泛使用在各个行业和领域。

对讲机的通讯范围一般在3～5公里，一个如此小巧的对讲机具有这样的传输能力说明其发射功率是相当惊人的。其内部结构包括频率调谐、微型功放、发射天线等装置，那么我们可以将对讲机模拟为单级天线。而通过单极天线的耦合原理可以推断对讲机的单极天线在发射状态下是能够进行线缆耦合的。图2为单极子天线模型。

如果可以将对讲机这一小巧轻便的设备替代复杂的测试系统，那么低压开关和控制设备的传导抗扰度定性检测将会变得方便灵活许多。在GB/T17626.6传导抗扰度标准中，工业类设备抗扰度等级为有效耦合10V电压，即10Vrms或140dBμV。那么，验证对讲机能否耦合达到标准要求的电压量级和如何控制耦合输入电压量级成为能否使用对讲机替代测试系统的关键点。

如图3所示，单极子天线和一根加载传输线的互耦，红色点及红色直线为发射点，蓝色点为线缆耦合端口。使用地面来模拟一个无限大导体地板。加载一个具有复阻抗的器件，在细线结构的器件上施加电压源，使用自适应频率采样方法来获得连续的数据，查看输入阻抗与电流分布。

由图4、图5可以看出在发射点和耦合端口距离一定的情况下，频率越高衰减越大，换言之，发射点和耦合端口距离是与测试频点波长成正比。这也为对讲机替代测试系统提供了指导性理论依据。

图4　电压曲线

图5　电流曲线

3　实现方法

依据上述理论，利用对讲机自行设计了一种简单的试验方法。

如图6所示，测量电缆上的电压一般采用人工电压网络或电压探头，但是由于耦合电缆，必须保证电缆的完整性，为此不能采用串联的方法测量。而电流探头属于卡钳结构，使用时可套在电缆上非常方便。可以将需要测试或设置的频率调整为发射状态，调整步话机功率发射电平，调整对讲机天线与场强探头之间的距离，当场强探头转换器输出达到10V/m要求时，记录此时标尺的距离刻度、频率点等信息。相关计算参数如下：

图6　测试方法

耦合电压单位是Vrms，而接收机能够识别的单位就是dBμV

标准要求10Vrms

转换成dBμV为20log(10Vrms)=20log(10×106)=20×7=140dBμV

电流探头测量单位dBμA

dBμA=dBμV-20Log(Z)其中Z为50Ω

调整步话机和电流探头之间的距离，

dBμA=140dBμV-20log(50)=140-34=106dBμV

当接收机读数为106dBμV时，则达到要求耦合电压。记录标尺距离。

经过实际测量，在不同频率内，记录下达到耦合电压要求时标尺的距离。

如表1所示，为验证后的频率范围和测试距离对应关系。

表1　测试数据

4　总结

本文首先介绍了低压电器及控制设备电磁兼容测试的必要性，而由于实际测试中射频电磁场感应的传导抗扰度测试项目中实验设备的复杂性及低压电器及控制设备的负载在实验室环境的不可模拟性，选取对讲机代替测试系统的方法进行现场测试。然后利用仿真软件对对讲机的理论模型进行了仿真。通过观察端口耦合电压和电流分布图，为所提设想提供理论依据，之后进行实际测试，验证了使用对讲机替代复杂系统进行传导抗扰度现场测试的可行性。

[1]GB14048.1-2006低压开关设备和控制设备总则[S].

[2]GB/T17626.6电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度[S].

[3]电子设备的电磁兼容设计[M].电子工业出版社.

文章编号：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

刘世勋(1980-),男,研究生学历,硕士学位,工程师,主要从事机电产品的电磁兼容检测和研究;

刘忠革(1990-),男, 本科学历,学士学位 工程师,主要从事机电产品的电磁兼容检测和研究。