电磁兼容基本知识及原理.

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1 电磁兼容基本知识及原理

2 EMC — ElectroMagnetic Compatibility
设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。通常分为干扰和抗干扰（电磁敏感性）两种类型

3 电磁兼容性 EMC 电磁干扰 EMI 电磁敏感性 EMS

4 EMI三要素 骚扰源 敏感设备 耦合途径 电压 电流 电磁场 传导耦合 感应耦合 辐射耦合 性能下降 工作异常 设备损坏

5 常见的骚扰源 雷电 脉冲电路 ESD 无线通信 感性负载通断 直流电机、变频调速器

6 电磁骚扰的耦合途径 机壳（源） 源 接收器 机壳（接收） 负载 线 线 传导 共源阻抗耦合

7 EMI测试项目 通常包括 传导骚扰（Conducted Emission）- CE 功率骚扰（Disturbance Power) - DP
空间辐射（Radiated Emission ) - RE 磁场辐射（Magnetic field Emission ) - ME 谐波电流（Harmonic Current) 电压电压波动与闪烁（Voltage fluctuations and flicker）

8 EMS测试项目 通常包括 静电放电抗干扰 - ESD 辐射抗扰度- R/S 电快脉冲群抗干扰 - EFT 雷击（浪涌）抗干扰 - SURGE
传导抗扰度 - C/S 工频磁场抗扰度- M/S 电压跌落抗干扰- DIPS

9 基础标准 基础标准是制定其他EMC标准的基础，一般不涉及具体的产品。
基础标准规定了现象、环境特征、试验和测量方法、试验仪器和基本试验装置，也规定不同的试验等级及相应的试验电平。

10 基础标准 重要的基础标准系列（IEC61000系列） 标准编号 名称 IEC61000-4-1 抗扰度试验综述 IEC61000-4-2
静电放电抗扰度试验 IEC 辐射（射频）电磁场抗扰度试验 IEC 电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验 IEC 浪涌（冲击）抗扰度试验 IEC 对射频场感应的传导骚扰抗扰度试验 IEC 工频磁场抗扰度试验 IEC 电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验

11 通用标准 通用标准规定了一系列的标准化试验方法与要求（限值），并指出这些方法和要求所适用的环境。即通用标准是对给定环境中所有产品的最低要求。
如果某种产品没有产品类标准，则可以使用通用标准。

12 通用标准 通用标准将环境分为两大类: 1．居住、商业和轻工业环境 (1)居住环境:如住宅、公寓等居住场所。
(2)商业环境:像商店、超市等零售网点;办公楼、银行等商务楼;电影院、酒吧、舞厅等公共娱乐场所;加油站、停车场、游乐园等室外场所。 (3)轻工业环境:像工场、实验室、维修中心等轻工业场所。 2．工业环境 (1)工、科、医(lSM)设备的工作场所。 (2)大的感性负载或容性负载频繁开关的场所。 (3)大电流并伴有强磁场的场所。

13 产品类标准 产品类标准针对某类产品规定了特殊的电磁兼容要求（发射或抗扰度限值）以及详细的测量程序。
产品类标准不像基础标准那样规定一般的测试方法，它比通用标准包含更多的特殊性和详细的规范，其测量方法和限值须与通用标准相互协调。

14 CISPR标准 编号 名称 类别 CISPR11 工、科、医射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法 产品类 CISPR12
车辆、机动船和火花点火发动机驱动装置无线电骚扰特性的测量方法和限值 CISPR13 收音机和电视接收机及有关设备的无线电骚扰特性的测量方法和限值 CISPR14 家用和类似用途的电动、电热器具、电动工具的无线电骚扰特性的测量方法和限值 CISPR14-2 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第2部分：抗扰度 CISPR15 荧光灯和照明装置无线电骚扰特性的测量方法和限值

15 CISPR标准 编号 名称 类别 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 基础
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 基础 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 CISPR17 无源无线电滤波器及抑制元件抑制特性的测量方法 产品类 CISPR18-1 架空电力线路和高压设备的无线电骚扰特性 第1部分：现象描述 CISPR18-2 架空电力线路和高压设备的无线电骚扰特性 第2部分：确定限值的测量方法和程序 CISPR18-3 架空电力线路和高压设备的无线电骚扰特性 第3部分：减少由架空电力线路和高压设备产生的无线电噪声的措施指南

16 CISPR标准 编号 名称 类别 CISPR19 采用替代法测量微波炉在1GHz以上频率所产生辐射的导则 产品类 CISPR20
声音和电视广播接收机及有关设备抗扰度的测量方法和限值 CISPR21 脉冲噪声对移动无线电通信的骚扰，评定其性能暂降的方法和提高性能的措施 基础 CISPR22 信息技术设备的无线电骚扰的测量方法和限值 CISPR23 工、科、医设备骚扰限值的确定 CISPR24 信息技术设备的抗扰度测量方法和限值 CISPR25 为保护车辆上安装的接收机而制定的无线电特性的骚扰限值和测量方法

17 环境的描述 公用供电系统中低频传导骚扰和信号传输的电磁环境 公用低压供电系统中的低频传导骚扰和信号传输的兼容电平
IEC标准 编号 名称 第1部分 总则 IEC/TR 基本定义和术语的应用和解释 第2部分 环境 IEC/TR 环境的描述 公用供电系统中低频传导骚扰和信号传输的电磁环境 IEC 公用低压供电系统中的低频传导骚扰和信号传输的兼容电平 IEC/TR 环境的描述 辐射和非网络频率的传导现象 TR — 技术报告 TR1 — 第一类技术报告：由技术委员会负责，经过再三努力仍不能得到支持作为国际标准时，以技术报告的形式出版的出版物。 TR2 — 第二类技术报告：所涉及的内容仍处于技术发展阶段、或者由于某种原因不能马上转化为国际标准的、以技术报告的形式出版的出版物。这种类型的技术报告将来有可能成为国际标准。 TR3 — 第三类技术报告：当技术委员会已收到不同种类的作为国际标准正式出版的资料时，以技术报告的形式出版的出版物。

18 IEC标准 编号 名称 IEC 61000-2-4 工业企业中低频传导骚扰的兼容电平 IEC/TR2 61000-2-5 电磁环境的分类
工业企业电源中低频传导骚扰的发射电平评估 IEC/TR 各种环境中的低频磁场 IEC HEMP环境描述 辐射骚扰 IEC HEMP环境描述 传导骚扰 HEMP—高空核电磁脉冲

19 IEC标准 编号 名称 第3部分 限值 IEC 61000-3-2 谐波电流发射限值（设备输入电流不大于16A） IEC 61000-3-3
第3部分 限值 IEC 谐波电流发射限值（设备输入电流不大于16A） IEC 低压供电系统中额定电流不大于16A的设备的电压波动和闪烁的限值 IEC/TR 低压供电系统中额定电流大于16A的设备的谐波电流发射的限值 IEC/TR 低压供电系统中额定电流大于16A的设备的电压波动和闪烁的限值 IEC/TR 中压和高压供电系统中畸变负荷的发射限值的评估

20 IEC标准 编号 名称 IEC/TR3 61000-3-7 中压和高压供电系统中波动负荷的发射限值的评估 IEC/TR3 61000-3-8
低压供电系统中信号传输—发射电平、频带和电磁骚扰电平 第4部分 试验与测量技术 IEC 抗扰度试验综述 IEC 静电放电抗扰度试验 IEC 辐射（射频）电磁场抗扰度试验 IEC 电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验

21 IEC标准 编号 名称 IEC 61000-4-5 浪涌（冲击）抗扰度试验 IEC 61000-4-6 对射频场感应的传导骚扰抗扰度
供电系统及所连设备谐波和谐间波的测量和仪表通用指南 IEC 工频磁场抗扰度试验 IEC 脉冲磁场抗扰度试验 IEC 阻尼振荡磁场抗扰度试验 IEC 电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验

22 IEC标准 编号 名称 IEC 61000-4-12 振荡波抗扰度试验 IEC 61000-4-15 闪烁仪的功能和设计规范
传导共模骚扰抗扰度试验方法，0~150kHz IEC HEMP传导骚扰保护装置试验方法 IEC 直流电源输入端口的电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验 第5部分 安装与调试导则 IEC/TR 总的考虑 IEC/TR 接地与电缆敷设

23 IEC标准 编号 名称 IEC 61000-5-4 HEMP辐射骚扰的保护装置规范 IEC 61000-5-5
第6部分 通用标准 IEC 住宅区、商业区和轻工业环境的抗扰度标准 IEC 工业环境的抗扰度标准 IEC 住宅区、商业区和轻工业环境的发射标准 IEC 工业环境的发射标准

24 中国标准（简称 “国标” ） 编号 名称 对应国际标准 GB/T 4365 电磁兼容术语 IEC 50 GB/T 6113.1
无线电干扰和抗扰度测量设备规范 CISPR 16-1 GB/T 无线电干扰和抗扰度测量方法 CISPR 16-2 GB 3907 工业无线电干扰基本测量方法 CISPR 16 GB 4859 电气设备的抗干扰特性基本测量方法 GB/T 15658 城市无线电噪声测量方法 GB 低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流不大于16A） IEC GB 对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限值 IEC

25 中国标准（简称 “国标” ） 编号 名 称 对应国际标准 GB/T 17624.1 电磁兼容基本术语和定义应用与解释
名 称 对应国际标准 GB/T 电磁兼容基本术语和定义应用与解释 IEC GB/T 抗扰性测试综述 IEC GB/T 静电放电抗扰性试验 IEC GB/T 辐射（射频）电磁场抗扰性试验 IEC GB/T 快速瞬变电脉冲群抗扰性试验 IEC GB/T 浪涌（冲击）抗扰性试验 IEC GB/T 射频场感应的传导骚扰抗扰性试验 IEC GB/T 供电系统及所联设备的谐波和中间谐和波的测量仪器通用导则 IEC

26 中国标准（简称 “国标” ） 编号 名 称 对应国际标准 GB/T 17626.8 工频磁场抗扰性试验 IEC 61000-4-8
名 称 对应国际标准 GB/T 工频磁场抗扰性试验 IEC GB/T 脉冲磁场抗扰性试验 IEC GB/T 衰减振荡磁场抗扰性试验 IEC GB/T 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰性试验 IEC GB/T 振荡波抗扰性试验 IEC GB 8702 电磁辐射防护规定 GB/T 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性，总论 IEC 801-1 GB/T 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性，静电放电要求 IEC 801-2

27 中国标准（简称 “国标” ） 编号 名 称 对应国际标准 GB/T 13926.3 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性，辐射电磁场要求
名 称 对应国际标准 GB/T 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性，辐射电磁场要求 IEC 801-3 GB/T 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性，电快速瞬变脉冲群要求 IEC 801-4 GB/T 14431 无线电业务要求的信号/干扰保护比和最小可用场强 GB 4343 家用和类似用途电动、电热器具，电动工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值 GB 9254 信息技术设备无线电干扰限值和测量方法 CISPR 22 GB/T 17618 信息技术设备抗扰性限值和测量方法 CISPR 24

28 中国标准（简称 “国标” ） 编号 名 称 对应国际标准 GB/T 17799.1 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的抗扰度试验
名 称 对应国际标准 GB/T 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的抗扰度试验 IEC GB/T 通用标准 工业环境中的抗扰度试验 IEC GB 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的发射标准 IEC GB 通用标准 工业环境中的发射标准 IEC GB 13837 声音和电视广播接收机及有关设备无线电干扰特性限值和测量方法 CISPR 13 GB 9383 声音和电视广播接收机及有关设备抗扰度限值和测量方法 CISPR 20 GB/T4824 工业、科学、医疗射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法 CISPR 11 GB/Z18732 工业、科学、医疗设备骚扰限值的确定方法 CISPR 23

29 CISPR, IEC,GB,EN三者之关系 CISPR
International Special Committee on Radio Interference 国际无线电干扰特别委员会 IEC International Electrotechnical Commission(国际电工委员会) IEC有两个平行的组织负责制定EMC标准， 分别是CISPR（国际无线电干 扰特别委员会）和TC77（第77技术委员会） CISPR制定的标准编号为：CISPRPub.XX TC77制定的标准编号为IECXXXXX 中国的民用产品电磁兼容标准GB主要是基于CISPR和IEC标准 29

30 CISPR, IEC,GB三者之关系 IEC CISPR CISPRPub.XX标准 TC77 IECXXXXX标准 GB标准 EN标准

31 EMC标准差异举例 CISPR 14-1/EN GB４３４３.１:２００９与CISPR１４.１：２００5 之差异见国标４３４３．１:２００９的 “前言”部分 CISPR 14-1/ GB EN : 2006与CISPR１４.１：２００5 之差异见 EN : 2006的“SCOPE”部分 无实质性差异，主要是电网电压，电视制式，ISM频 率

32 洗衣机---测试标准及测试项目 欧盟CE认证： EN55014-1 传导骚扰（CONDUCTED EMISSION）- CE
功率骚扰（DISTURBANCE POWER)- DP EN (抗干扰） EN 谐波电流（Harmonic Current) EN 电压波动与闪烁（Voltage fluctuations and flicker）

33 传导骚扰 测试框图 PC system Receiver 0.8m EUT 0.1m AMN Reference ground

34 传导骚扰 EUT EUT: Equipment Under Test 受试设备 --- 落地式EUT放置在0.1m绝缘桌子上台式
--- EUT电源线连接AMN的EUT供电插座

35 传导骚扰 AMN AMN: Artificial Mains Networks 人工电源网络 作用：
--- 在射频范围内向受试设备端子之间提供一规定阻抗 --- 隔离试验电路与供电电源上的无用射频信号 --- 将骚扰电压耦合到测量接收机上 --- 为EUT供电 地连接： AMN与参考接地平板之间要有良好的高频连接

36 传导骚扰 Receiver Receiver 接收机 特点 --- 测量对象的微弱的连续波信号及幅值很强的脉冲信号
--- 噪声极小，灵敏度很高，检波器的动态范围大 --- 输入阻抗低（50欧姆） --- 前级电路的过载能力强 --- 多种检波功能有峰值，准峰值，平均值和有效值等检波功能 ---自动测试功能的测量接收机，采用微处理机进行控制 --- 可以通过接口与计算机配合，由计算机实行管理，还可经由打印机和绘图仪输出测试结果

37 传导骚扰 GB4343.1:2009对洗衣机的传导骚扰限值规定 频率范围MHz 准峰值 dBuV 平均值 0.15~0.50 66~56
随频率的对数线性减小 59~46 0.50~5.00 56 46 0.50~30.0 60 50 uV与dBuV的转换关系：dBuV=20*log uV 如10uV等效于20 dBuV

38 功率骚扰 测试框图 EUT ABSORBING CLAMP RECEIVER

39 功率骚扰 功率吸收钳 Absorbing Clamp

40 功率骚扰 功率吸收钳

41 功率骚扰 测试原理 Receiver 接收机 试品置于绝缘试验台上，试验台与导电地面的高 度不小于0.4m，离墙面距离不小于0.4m。试验台上有绝缘导轨。试品电源线要拉直，水平敷设在绝缘面上。吸收钳要包住试品的电源线，并使吸收钳的电流互感器朝向试品方向，紧挨试品。由于电磁波在导线上以驻波形式出现。因此功率吸收钳应沿着电源线慢慢移动，以便寻找最低点。为抑制电网中骚扰的入侵，避免影响测试结果，通常还要求在电网一侧加一个由铁氧体环组成的辅助吸收钳（即铁氧体滤波器）

42 功率骚扰 测试原理 根据辐射理论，当电源线长度达到辐射频率波长的一半时，就有可能出现最大辐射情况。对于30~300MHz测试频率范围来说，相应的波长应该为10~1 m。因此电源线的长度应该至少应该有5m。考虑到吸收钳的长度，以及辅助吸收钳的长度，电源线更应该增至7m左右。 因此做吸收钳测试法测试样品辐射的实验室应该为一间狭长的屏蔽室，其长度要达到9到10米，因电源线前段要留出视频位置，电源线后端要考虑电源插头，按照标准要求，在电源线的两侧还要留出0.4m以上的空间）

43 pW与dB pW的转换关系：dB pW =20*log pW
功率骚扰 GB4343.1:2009对洗衣机的传导骚扰限值规定如下： 频率范围MHz 准峰值 dBpW 平均值 30~300 35~45 随频率线性减小 25~35 pW与dB pW的转换关系：dB pW =20*log pW 如10 pW等效于20 dB pW

44 谐波电流 测试原理 EUT通常包含非线性元器件，如二极管，三极管等，为非线性负载 根据I=U/R(U为标准正弦波），I为畸变的正弦波
任何非正弦的周期性波形都可以用傅里叶级数展开，表示为对直流成分（如果有直流成分的话）和各次谐波幅值及相位的测量。

45 谐波电流 危害 1）电压畸变 2）过零噪声 3）中线过热 4）对变压器和感应电动机的影响 5）断路器的误动作 6）使校正功率因数的电容器过载
谐波电流在供电线路上产生的压降将引起线路端子电压，特别是当线路阻抗含有电抗成分时，电压畸变将加剧。畸变了的供电电压将可能是对谐波敏感的设备产生误动作，谐波电压将直接影响电视的图像质。 2）过零噪声 有不少设备要求在电源电压过零时接通设备，以便不产生瞬变过电压，从而减小电磁干扰和对半导体器件的冲击。当线路上含有高次谐波或瞬变过电压时，使电压过零处的变化率很高，甚至在半个周波了里出现多个过零点，从而导致过零设备的误动作。 3）中线过热 在三相星型接法的电路中，没相间的相位差为120°，当三项平衡时，中线的合成电流为零，即中线无电流通过。即使三相不平衡时间，也只有少许不平衡电流进入中线。因此中线的安装截面通常比相线减小一半。但当线路中含有谐波电流时，特别是三次谐波的奇数倍谐波电流时，它们在中线上却是相加的。中线的过电流会造成中线过热和中线压降的增加。 4）对变压器和感应电动机的影响 谐波电流要在变压器的绕组和铁芯上产生损耗。对感应电动机来说，除了增大电动机的损耗外，谐波还会使感应电动机的转矩发生变化。谐波次数/相序为：1/+；2/-；3/0；4/+；5/-；6-0；7/+；.8/-；9/0；10/+；11/-；12/0；… 0序不产生附加转矩，+序产生正向旋转磁场，使转矩加大，-序产生负向旋转磁场，使转矩转小。+序和-序分量的共同作用可使电机产生振动而降低电动机的使用寿命，为此必要时应降低电动机的额定功率来保证电动机的使用寿命。 5）断路器的误动作 剩余电流短路器是根据测量相线和中线的电流之和来动作的，如果电流之和大于额定限值，断路器就将切断电源。当有谐波出现时，漏电断路器就不能准确检测到高频 分量之和，从而造成误动作（通常是实际值比测量值大，结果是断路器哦该动作时不动作） 6）使校正功率因数的电容器过载 校正功率因数电容器是用产生相位超前的电流来抵消感应电动机等感性负载所产生的相位滞后的电流的。由于电容器对谐波电流呈现比较低阻抗，使谐波电流有增加趋势，导致电容器过载。 7）集肤效应 集肤效应在电网频率下的影响很小而被忽略，但是在7次以上谐波时将使集肤效应趋于显著，产生附加损耗而过热。必要时应采用多芯电缆来克服这个问题

46 谐波电流 设备分类 A类 ---平衡的三相设备 ---家用电器，不包括列入D类的设备 ---工具，不包括便携式工具 ---白炽灯调光器
---音频设备 未规定为B,C,D类的设备均视为A类设备 B类 ---便携式工具 ---不属于专用设备的电弧焊设备 C类 --照明设备 D类 根据表6.2.2要求，规定功率不大于600W的下列设备 ---个人计算机和个人计算机显示器 ---电视接收机

47 谐波电流 A类，B类设备限值 奇次谐波 n 最大允许 谐波电流 A 偶次谐波 3 2.23 2 1.08 5 1.14 4 0.43 7
0.77 6 0.30 9 0.40 8 ≤n≤40 0.23x8/n 11 13 0.21 15≤n≤39 0.15x15/n B类设备的限值=A类设备的限值*1.5

48 基波频率下输入电流百分数表示的最大允许谐波电流/%
C类设备限值 奇次谐波 n 基波频率下输入电流百分数表示的最大允许谐波电流/% 2 3 30* λ 5 10 7 9 11≤n≤39 仅有奇次谐波 λ为电路功率因数

49 谐波电流 D类设备限值 谐波次数 n 每瓦允许的 最大谐波电流 mA/W 最大允许谐波电流 A 3 3.4 2.30 5 1.9 1.14
7 1.0 0.77 9 0.5 0.40 11 0.35 033 13≤n≤39 仅有奇次谐波 3.85/n 见表1

50 谐波电流 试验条件 应在用户操作控制下或者自动程序设定在正常工作状态下，预计产生最 大总谐波电流（THC）的模式
典型产品的试验条件见GB 的附录C 洗衣机的试验条件 ---- 洗衣机应在一个完整的洗衣程序中进行试验，即装入尺寸为70cmX70cm,干重140g/m2~175g/m2双缝边预洗棉布的额定负荷的标准洗涤周期 ---- 注水的水温应是： ---- 无加热元件的洗衣机为65℃± 5℃ ---- 其他类型洗衣机为15℃± 5℃ ---- 带有程序器的洗衣机应采用无预洗的60 ℃棉布洗涤程序 ---- 假如-洗衣机不带程序控制器，则在第一个洗涤周期开始前，尽管已达到稳定条件，水还要加热到90℃± 5℃

51 谐波电流 试验条件

52 电压波动与闪烁 定义

53 电压波动与闪烁-限值

54 电压波动与闪烁 试验条件

55 EMC整改 对于洗衣机而言， 传导骚扰源主要来自以下方面： 控制器电路板和马达。控制器电路板通常由开关电源供电，这个一个严重的骚扰源。
需要注意的地方在于，输入滤波器参数的调整和控制，接地线的处理。马达的控制电路板加强滤波，马达外壳金属对地接Y电容。 功率骚扰不过，主要问题来自于马达。通常对马达进行共模骚扰抑制，如马达点击分别对地加Y电容，会取得不错的效果 谐波电流，通常增加PFC电路可有 效降低谐波电流值。 整改实例见实际测试操作

56 THANK YOU