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电磁兼容标准及标准体系

电磁兼容标准及标准体系韩天行付静波梁志成(国家电网公司自动化设备电磁兼容实验室南京市 210003)摘要:随着科学技术的发展,电磁兼容的研究和应用取得了较大的进步。

逐步形成了电磁兼容的标准和标准体系;电磁兼容已成为国际贸易中新的技术壁垒。

在产品开发中,必须要了解电磁兼容的标准,开展了电磁兼容设计,研究出减少电磁骚扰强度和解决抗干扰的措施,使人们在产品的设计、加工、检测、试验和使用的各个阶段都要考虑电磁兼容的技术和管理。

关键词:电磁兼容;标准;标准体系1. 电磁兼容的基本概念电磁干扰的问题早在19世纪80年代就提出来了,但是直到20世纪40年代才出现电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)的概念并形成了一门新兴的学科——电磁兼容。

对于电磁干扰领域来说,这是一个质的飞跃。

因为对于电磁干扰研究的已成为保证电子设备在其电磁环境中正常工作的系统工程。

70年代以来,电磁兼容技术成为非常活跃的学科之一。

到80年代,在发达国家电磁兼容的研究和应用取得了较大的进步。

逐步形成了电磁兼容的标准和规范;研制出了高精度的电磁骚扰的信号发生器及电磁敏感度的自动测量系统;研发出多种系统间和系统内的分析和预测软件;在产品开发中开展了电磁兼容设计,研究出减少电磁骚扰强度和解决抗干扰的措施。

人们开始认识到在产品的设计、加工、检测、试验和使用的各个阶段都要考虑电磁兼容的技术和管理。

90年代,电磁兼容性工程已经从事后检测处理发展到预先分析评估、预先检验、预先设计。

产品的电磁兼容达标认证已由一个国家范围发展到一个地区或一个贸易联盟采取统一行动。

自1996年1 月1日起,欧盟开始强制执行89/336/EEC(EMC)指令,率先将产品的电磁兼容性要求纳入国家法规。

指令规定所有电子电器产品(设备)必须符合EMC要求,加贴CE标记才能在欧洲市场上销售。

对于其他国家来说,电磁兼容性就成为一个新的贸易技术壁垒。

在中国,对电磁兼容的理论和技术的研究起步较晚,直到80年代初才组织系统地研究并制定国家级和行业级的电磁兼容性标准和规范。

1985年成立了全国无线电干扰标准化技术委员会, 1996年成立了全国电磁兼容标准化联合工作组, 随后成立了全国电磁兼容标准化技术委员会。

1.1 电磁兼容电磁兼容是研究在有限的空间、时域和频域等条件下,各种设备、系统(广义而言还可以包括有生命的物质)能以共存,并且不致于性能下降的一门学科。

从电磁兼容研究的内容可以知道,对于每一种电子设备都包含这两方面的内容即发射和抗扰度两部分。

如图1所示。

电磁兼容=电磁发射(electromagnctic emissions)+电磁敏感性(electromagnctic susceptibility)根据电磁兼容所包含的内容,我们可以知道电磁兼容研究对象是:a.电磁环境是客观存在的,反映电磁环境的特性参数是一定的,而且可以测定的。

因此对电磁环境的研究是一项很重要的工作,为改善电子设备的环境条件,抑制和减少电磁骚扰源的产生,为防止电磁干扰产生做好基础工作。

b.设备、系统不应产生超过有关标准规定的电磁发射限值的要求,电磁发射就是从电磁骚扰源向周围环境发出电磁能量的现象,a )电磁发射b )电磁敏感性图1 电磁兼容性电磁兼容所包含的内容见图2图2 电磁兼容的内容它是产生电磁干扰的原因。

研究电磁干扰产生的各种原因以及电磁骚扰的各种传递途径,寻求减少和抑制设备、系统所发射出电磁能量的方法,使其不污染电磁环境,不影响周围设备、系统的正常工作。

c.设备、系统应满足有关标准所规定的电磁敏感牲限值和抗扰度的要求。

研究设备、系统自身的抗扰度能力,保证设备、系统的正常工作。

1.2电磁兼容研究的范畴电磁兼容发展到今天已增加了不少的新内容。

至今为止,电磁兼容学科研究的领域应包括如下的内容:a.电磁骚扰源的研究:研究包括电磁骚扰源的特性参数(主要有频域和时域特性等)及电磁骚扰源产生的机理和抑制方法等。

b.电磁骚扰源传播特性的研究:包括对传导骚扰和辐射骚扰研究。

c.设备抗扰度能力的研究:抗扰度能力是以电磁敏感性来表征,电磁敏感性越高,抗扰度能力越差。

d.测量设备、测量方法与数据处理方法的研究。

电磁骚扰是一种十分复杂的物理现象,要研究该现象必须具备先进的测量设备,用科学的测量方法才能测量到它的特性参数。

因此对于测量设备、测量方法的研究就能为正确评价其结果提供可靠的数据。

在评价测量结果时,还需要用数据处理方法,如概率论、数理统计等知识。

e.对设备、系统内及设备、系统间电磁兼容的研究。

设备、系统内电磁兼容是指在给定的设备、系统的内部的各组成的部件、分系统之间电磁兼容性能。

设备、系统之间的电磁兼容的研究就更需要有广泛的理论知识和丰富的实践经验。

总之,电磁兼容是一门综合性的边缘学科,其核心仍然是电磁波,它的理论基础包括数学、电路理论、电磁场理论、微波理论与技术、天线及电磁波传播、通讯理论、材料科学、计算机与控制理论、机械工艺学、核物理、生物医学、测量技术以及法律学、社会学等内容。

现在,电磁兼容已成为国内外所瞩目并且发展极为迅速的学科之一。

2.电磁兼容标准化组织机构2.1 国际无线电干扰特别委员会(CISPR)--全国无线电干扰标准化技术委员会在1934年国际上为了更进一步将这些成果指导生产和科研,成立了国际无线电干扰特别委员会(英文简写CISPR),是国际电工委员会(IEC)下属的一个专门委员会。

国际无线电干扰特别委员会最初研究电气、电子设备对广播、通讯领域的干扰问题。

如今发展到研究电气、电子设备的电磁骚扰、抗扰度、测量电磁骚扰等技术领域等方面的问题。

目前国际无线电干扰特别委员会下设六个分技术委员会,研究有关学科的电磁骚扰和抗扰度等问题。

我国从1986年开始先后成立了全国无线电干扰标准化技术委员会(英文缩写为CTCSRT)和下属的分技术委员会。

CISPR成立于1934年,主要研究保护无线电业务的发射限值、工业、科学、医疗射频设备、信息技术设备、多媒体设备与接收机、家电设备等的抗扰度。

与CISPR对应的我国标准化技术委员会是全国无线电干扰标准化技术委员会,秘书处设在上海电器科学研究所。

CISPR下设有七个分会,他们是:A分技术委员会(SC A):主要研究无线电干扰测量方法与统计方法。

B分技术委员会(SC B):主要研究工业、科学、医疗射频设备(ISM)的无线电干扰。

C分技术委员会(SC C):主要研究电力线、高压设备和电牵引系统的无线电干扰。

D分技术委员会(SC D):主要研究机动车辆和内燃机的无线电干扰。

E分技术委员会(SC E):主要研究无线电接收设备干扰特性。

F分技术委员会(SC F):主要研究家用电器、电动工具、照明设备及类似电器的无线电干扰。

G分技术委员会(SC G):主要研究信息技术设备的无线电干扰。

在2002年调整为六分会:A分技术委员会-- CISPR/A (秘书处设在中国电子标准化研究所),主要研究方无线电干扰测量和统计方法。

B分技术委员会--CISPR/B(秘书处设在上海电器科学研究所),主要研究工业、科学、医疗射频设备的无线电干扰、架空电力线、高压设备和电力牵引系统的无线电干扰、其他(重)工业设备的无线电干扰。

(由B分技术委员会和C分技术委员会合并为新的B分技术委员会)D分技术委员会--CISPR/D(秘书处设在天津汽车中心),主要研究方机动车辆和内燃机的无线电干扰。

F分技术委员会--CISPR/F(秘书处设在广州电器科学研究院),主要研究家用电器、电动工具、照明设备及类似设备的干扰。

H分技术委员会—CISPR/H(秘书处设在国家无线电频谱管理中心),主要研究对无线电业务保护的限值、无线电系统与非无线电系统之间的干扰。

I分技术委员会--CISPR/I(秘书处设在中国电子标准化研究所),主要研究信息技术设备、多媒体设备与接收机的电磁兼容(由E分技术委员会和G分技术委员会合并组成新的I分技术委员会)。

2.2 IEC电磁兼容技术委员会--全国电磁兼容标准化技术委员会国际电工委员会IEC下属的TC77电磁兼容技术委员会是从事研究电磁兼容、制订电磁兼容有关标准的技术委员会。

我国有关部门在近十余年中也十分重视研究电磁兼容领域内所产生的各种技术问题。

随之也成立了对应于IECTC77技术委员会的全国电磁兼容标准化技术委员会(秘书处设在武汉高压研究所)。

TC77电磁兼容技术委员会负责所有频率范围内的抗扰度基础标准和低频率范围内(一般低于9kHz)的发射干扰标准, 其中也涉及通用标准和一些产品系列或产品标准。

这些标准给出了电磁环境中的电磁骚扰源和敏感设备之间一些兼容性参数值。

例如发射电平、发射限值、抗扰度电平、抗扰度限值、兼容电平、兼容限值、抗扰度裕量、发射裕量、电磁兼容裕量等,并提供考核兼容程度的测量和试验方法。

TC77电磁兼容标准化技术委员会目前尚未成立分会,它下面设置了三个分技术委员会和若干个工作组。

TC77:电磁兼容WG1:术语WG13:电磁兼容通用标准WG14:电磁兼容与安全WG15:电磁现象的测量方法SC77A:低频现象WG1:谐波及其他低频骚扰WG2:电压波动及其他低频骚扰WG6:低频抗扰度试验WG8:工频电磁干扰(描述现象、描述环境、兼容性电平)WG9:电力质量的测量方法SC77B:高频现象WG2:抑制方法与安装导则WG3:抗扰性测试WG5:干线信令系统WG6:工频以外的电磁干扰WG7:数字无线电话的射频发射WG8:测量电磁场的探头及仪器的校准WG9:静电放电抗扰度WG10:辐射电磁场和由其感应的传导骚扰的抗扰度WG11:传导骚扰的抗扰度(不包括由辐射感应的传导骚扰)SC77C:高空核电磁脉冲(HEMP)(有一个工作组)研究HEMP保护设备3.IEC电磁兼容标准的标准体系国际电工委员会IEC标准有关EMC标准体系3.1基础标准基础标准是制定产品、产品类和通用EMC标准的基础。

基础EMC标准描述电磁现象、环境特性,规定试验方法、试验仪器和基本试验装置。

基础EMC标准一般不涉及具体的产品。

a.基础发射标准发射限值b.基础抗扰度标准常用的EMC基础标准有:CISPR16-1 无线电骚扰和抗扰度测量设备规范和测量方法第1部分骚扰和抗扰度测量设备(GB6133.1-1995)CISPR16-2 无线电骚扰和抗扰度测量设备规范和测量方法第2部分骚扰和抗扰度测量方法(GB6113.2-1998)IEC61000-4-1 第4部分试验与测量技术抗扰度试验总论(GB/T17626.1-1998)IEC61000-4-2 第4部分试验与测量技术静电放电抗扰度试验(GB/T17626.2-1998)IEC61000-4-3 第4部分试验与测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验(GB/T17626.3-1998)IEC61000-4-4 第4部分试验与测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(GB/T17626.4-1998)IEC61000-4-5 第4部分试验与测量技术浪涌〔冲击〕抗扰度试验(GB/T17626.5-1999)IEC61000-4-6 第4部分试验与测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度(GB/T17626.6-1998)IEC61000-4-7 第4部分试验与测量技术供电系统及所连设备谐波及谐间波的测量和仪表通用指南(GB/T17626.7-1998) IEC61000-4-8 第4部分试验与测量技术工频磁场抗扰度试验(GB/T17626.8-1998)IEC61000-4-9 第4部分试验与测量技术脉冲磁场抗扰度试验(GB/T17626.9-1998)IEC61000-4-10第4部分试验与测量技术阻尼振荡磁场抗扰度试验(GB/T17626.10-1998)IEC61000-4-11 第4部分试验与测量技术电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验(GB/T17626.11-1999)IEC61000-4-12 第4部分试验与测量技术振荡波抗扰度试验(GB/T17626.12-1998)3.2通用标准对于没有产品类EMC标准和产品EMC 标准的产品,制定了通用EMC标准。

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