电工产品的电磁兼容要求

电工产品的电磁兼容要求

在几十年以前, 世界各国特别是欧洲一些工业发达的先进国家，发现许多电子产品在正常工作时，经常出现不正常的工作状态, 严重时会被损坏无法继续工作。他们经过不懈的努力，发现电子产品在其工作的环境中，要受到环境中电磁场的作用，电磁场中存在各种各样的电磁骚扰源，这些电磁骚扰源要影响到在其环境中电子产品的正常工作，甚至会损坏电子产品。他们对电磁骚扰问题进行了深入细致的研究，已经探索出许多减少电磁骚扰强度和解决电子产品的正常工作措施。在此基础上，总结出一套完整的理论和方法，形成了一门新兴的学科——电磁兼容（Electromagnetic Compatibility 简称EMC）。
电磁兼容（EMC）最浅显的解释是“在电磁环境中共存的能力” 。国际电工委员会IEC标准中有关电磁兼容的名词术语中给出了它的定义为：“电磁兼容是设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力” ，根椐IEC给出的定义我们可以用一种通俗说法：EMC就是研究设备或系统的电磁骚扰和抗扰度的问题，也就是说所有的电子设备既不要成为一个电磁骚扰源，对周围的其它设备的正常工作产生不良影响；又要能承受周围电磁环境中从各种途径传输的各种电磁骚扰，而保证自身设备的正常工作。
当今的时代己进入电子信息时代。科学技术的发展，越来越多的电子产品采用高集成的电子元器件组成的数字电路和应用计算机技术，涌现出一代又一代新型电子设备，进入科研、生产和人类生活的各个领域。在电工行业中, 许多新产品也广泛采用了这些高集成的电子元器件组成的数字电路和计算机技术等，形成了新一代的智能电器；在企业生产过程和自动化控制中，也广泛使用微型计算机和工业控制计算机。在日常工作中, 各种各样的家用电器已成为人类生活必需品；这些影响和危害就是电磁兼容研究的两类问题。这些新型电工产品在运行的过程中以各种形式传输电磁能量，电磁能量如对周围环境产生污染就是电磁骚扰，即形成了“电磁骚扰源” 。电磁骚扰源就可能影响到周围的其它电子设备，使其无法正常工作；另一方面新型电工产品在所使用的环境中，也会受到各种各样的电磁骚扰源骚扰，要求这些电子设备必须具有抵抗这些电磁骚扰的能力，保证其正常工作。国际电工委员会成立了国际无线电干扰特别委员会（英文简写CISPR）和TC77电磁兼容技术委员会, 专门从事研究电磁兼容、制订电磁兼容有关标准。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，成立了对应于CISPR和IECTC77技术委员会的全国无线电干扰标准化技术委员会和全国电磁兼容标准化技术委员会。
CISPR和IECTC77技术委员会下设的分技术委员会，属于电工领域有以下两个：
（1）家用电器、电动工具、照明设备及类似电器
（2）工业、科学、医疗射频设备
在电工领域中，更多的产品如低压电器、量度继电器及继电保护装置、自动化设备、由半导体器件组成的整流器、变流器以及各种直流电源、不间断电源和逆变电源等，各产品的标准化技术委员都按照CISPR和IECTC77技术委员会制订电磁兼容的基础标准和通用标准制订各自产品的电磁兼容标准。
下面介绍部分电工产品的电磁兼容要求

1.家用电器、电动工具、照明设备及类似电器电磁兼容要求

家用电器、电动工具、照明设备及类似电器电磁兼容要求目前由CISPR F分技术委员会负责制定。
家用电器、电动工具、照明设备及类似电器电磁兼容要求包括电磁发射(EMI)和抗扰度(EMS)两个方面,其标准有:
GB4343.1－2003/CISPR14－1:2000 电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第1部分：发射
GB4343.2－1999/CISPR14－2 电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第2部分：抗扰度

1.1适用范围
适用于家用电器、电动工具、使用半导体装置的调节器、电动机驱动的电疗设备、电动/电子玩具、自动配给机以及电影或幻灯放映机；还包括电动机、开关电器等设备的单独部件，例如（电源或保护的）继电器。

  1.2发射
1.2.1连续骚扰电压限值∶
a.频率范围为148.5kHz～30MHz的连续骚扰的电压限值如下∶
a)家用电器等
(a)    频率为0.15～0.5MHz∶
电源端子上为65～56dBμV（准峰值检波器测量），59～46dBμV（平均值检波器测量）。
负载端子和附加端子上为80dBμV（准峰值检波器测量），70dBμV（平均值检波器测量）。
(b)    频率为0.50～5.00MHz∶
电源端子上为56dBμV（准峰值检波器测量），46dBμV（平均值检波器测量）。
  负载端子和附加端子上为74dBμV（准峰值检波器测量），64dBμV（平均值检波器测量）。
(c)    频率为5.00～30.00MHz∶
电源端子上为60dBμV（准峰值检波器测量），50dBμV（平均值检波器测量）。                      
  负载端子和附加端子上为74dBμV（准峰值检波器测量），64dBμV（平均值检波器测量）。                              
b)电动工具等∶
(a)频率为0.15～0.35MHz∶
电动机额定功率≤700W为66～59dBμV（准峰值检波器测量），59～49dBμV（平均值检波器测量）。
700W＜电动机额定功率≤1000W为70～63dBμV（准峰值检波器测量），63～53dBμV（平均值检波器测量）。
电动机额定功率＞700W为76～69dBμV（准峰值检波器测量），69～59dBμV（平均值检波器测量）。
(b) 频率为0.35～0.50MHz∶
电动机额定功率≤700W为59dBμV（准峰值检波器测量），49dBμV（平均值检波器测量）。
700W＜电动机额定功率≤1000W为63dBμV（准峰值检波器测量），53dBμV（平均值检波器测量）。
电动机额定功率＞700W为69dBμV（准峰值检波器测量），59dBμV（平均值检波器测量）。
(c) 频率为5.00～30.00MHz∶
电动机额定功率≤700W为64dBμV（准峰值检波器测量），54dBμV（平均值检波器测量）。
700W＜电动机额定功率≤1000W为68dBμV（准峰值检波器测量），58dBμV（平均值检波器测量）。
电动b. 频率范围为30～300MHz骚扰功率限值（骚扰功率限值随频率线性増大）如下∶
a)家用电器等∶
45～55dBpW（准峰值检波器测量），35～45dBpW（平均值检波器测量）。
b)电动工具等∶
电动机额定功率≤700W为45～55dBpW（准峰值检波器测量），35～45dBpW（平均值检波器测量）。
700W＜电动机额定功率≤1000W为49～59dBpW（准峰值检波器测量），39～49dBpW（平均值检波器测量）。
电动机额定功率＞700W为55～65dBpW（准峰值检波器测量），45～55dBpW（平均值检波器测量）。

1.2.2断续骚扰电压限值:
GB4343－1995/CISPR14 《家用和类似用途电动、电热器具、电动工具的无线电骚扰特性测量方法和限值》规定如下
在频率范围为148.5kHz～30MHz的断续骚扰电压限值用两种方式来规定。一种采用喀呖声骚扰限值，另一种采用连续骚扰限值。
a.采用连续骚扰限值的断续骚扰有∶
a)单个脉冲的持续时间小于200ms，间隔时间小于200ms，而连续时间大于200ms的多于脉冲串验骚扰。
b)时间间隔小于200ms，而连续时间小于200ms的两次骚扰。
c)在任意2s时间内，经常发生两次以上的喀呖声。
d)喀呖声率大于30的喀呖声。
b.采用喀呖声骚扰限值Lg的断续骚扰
喀呖声骚扰限值Lg是与连续骚扰有关的限值。其大小为连续骚扰限值上增加一定的数量∶当N＜0.2，增加44dB；或0.2≤N≤30，增加20lg 。
采用喀呖声骚扰限值Lg的断续骚扰有∶
a)由一系列连续脉冲组成的，持续时间不大于200ms的脉冲骚扰，即一次喀呖声。
b)单个脉冲持续时间小于200ms，相互间隔时间小于200ms，而总持续时间不大于200ms的多个脉冲骚扰，也为一次喀呖声。
机额定功率＞700W为74dBμV（准峰值检波器测量），64dBμV（平均值检波器测量）。
c)对于喀呖声率N小于5的产品，如果两个或两个以上的单独开关顺序动作引起两次骚扰，每次骚扰的最大持续时间为200ms，而且在2s时间内，这两次骚扰的前后都没有其它骚扰存在，甚至这两次骚扰之间的间隔时间小于200ms，则这两次骚扰应为二次喀呖声。
d)用于温控的三相开关，在开断三相四线电源的各相电压及零线时，依次产生三次骚扰，如果三次骚扰符合下列条件∶
(a)任意15min内，开关仅动作一次，而且在2s的时间内，产生这三次骚扰的前后没有出现其他任何骚扰。
(b)三相开关中任何一个触头在开或断的过程中所产生的骚扰持续时间不大于10ms，
而且在观察期间所记录下由开关动作所引起不大于四分之一数目的喀呖声限值都超过连续骚扰限值的44dB。
  在以上的情况下则应将这三次骚扰认定为三次喀呖声而不是连续骚扰。认定时主要依据是它们之间的间隙时间。
e)在装有程序控制的产品，在最小观察时间内，如果断续骚扰的总持续时间不超过600ms，应为喀呖声。最小观察时间应指当统计喀呖声或有关的开关操作时，为统计判断每单位时间内所出现大量喀呖声时应提供稳定数据所需要的最少时间。
由于对断续骚扰的理解、测量、和判定始终是一个比较难理解和执行的技术难题,在GB4343.1－2003/CISPR14－1:2000 《电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第1部分：发射》标准中对此部分作了如下修改和补充:
a.适用于用连续骚扰电压限值判定断续骚扰的器具标准规定
a)除喀呖声以外的骚扰, 或者
b)喀呖声率大于30的喀呖声。
以上两种情况下,器具适用于用连续骚扰电压限值判定, 并且删除了“在任意2s时间内，经常发生两次以上的喀呖声”。
b.新标准中对某些不符合喀呖声定义的断续骚扰类型的判定作了如下规定：
a)单个开关操作--无限值要求操作的骚扰，可判定被试产品的骚扰限值符合标准规定。但不涵盖经常重复操作的开关。
开关和控制器的操作包括：
(a)接通或断开电源；
(b)程序选择；
(c)通过在有限的固定位置间的开关切换进行能量或速度控制；
(d)家用电器中脱水的变速装置或电子温控器的可连续调节控制器的人工设定变化；
(e)装在器具内仅为了安全地切断电源。
b)时间小于600ms的喀呖声组合--一个喀呖声
对于装有程序控制的器具，在每一个选择的程序周期中允许有一个时间小于600ms的喀呖声组合，对于其它器具，在最小观察时间内允许有这样一个喀呖声组合。
该规定也适用于恒温控制的三相开关在开断三相电源中的每相和中线过程中相继引起的三个骚扰，这些喀呖声的组合可认为是一个喀呖声。
c)瞬时开关--无限值要求
同时满足下列条件的器具，被认为满足限值要求而与喀呖声的幅值无关。
(a)喀呖声率N不大于5；
(b)没有持续时间长于20ms的喀呖声；
(c)90%的喀呖声的持续时间小于10ms。
d)喀呖声的时间间隔小于200ms—两个喀呖声
对于喀呖声率N小于5的器具，任何两个持续时间最多为200ms的骚扰应评定为两个喀呖声，即使这两个骚扰之间的间隔时间小于200ms。

1.3抗扰度
a.试验依据
GB4343.2－1999/ CISPR14－2电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第2部分：抗扰度
GB/T17626.2－1998/IEC61000－4－2 第4部分 试验与测量技术 静电放电抗扰度试验
GB/T17626.3－1998/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/T17626.4－1998/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/T17626.5－1999/IEC61000－4－5 第4部分 试验与测量技术 浪涌〔冲击〕抗扰度试验
GB/T17626.6－1998/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/T17626.11－1999/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
b.家用电器、电动工具、照明设备及类似电器产品抗扰度试验的分类
对于不同的家用电器、电动工具、照明设备及类似电器产品的抗扰度试验项目是不同的,标准将其类产品分为四类:
Ⅰ类器具--无电子控制电路的器具，不进行抗扰度试验。
Ⅱ类器具——带有电子控制电路并由市电供电的器具。（电子控制线路的内部时钟频率或振荡频率不超过15 MHz）
Ⅲ类器具——带有电子控制电路并由电池供电的器具，正常使用条件下不与市电连接。（电子控制线路的内部时钟频率或振荡频率不超过15 MHz）
Ⅳ类器具——除上述三类以外的器具。
c.家用电器、电动工具、照明设备及类似电器产品抗扰度试验的试验项目
Ⅰ类器具不进行抗扰度试验；
Ⅱ类器具的抗扰度试验项目为：
静电放电抗扰度试验(外壳端口),
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(信号和控制端口、交流电源端口、直流电源端口),
浪涌（冲击）抗扰度试验（交流电源端口）,电压暂降、短期中断及电压变化抗扰度试
验（交流电源端口）,
注入电流（0.15～230MHz）抗扰度试验(信号和控制端口、交流电源端口、直流电源端口)。
Ⅲ类器具的抗扰度试验项目为：
静电放电抗扰度试验(外壳端口),
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(信号和控制端口、交流电源端口、直流电源端口) ,
注入电流（0.15～230MHz）抗扰度试验(信号和控制端口、交流电源端口、直流电源端口)。
Ⅳ类器具的抗扰度试验项目为：
静电放电抗扰度试验(外壳端口),
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(信号和控制端口、交流电源端口、直流电源端口),
浪涌（冲击）抗扰度试验（交流电源端口）,电压暂降、短期中断及电压变化抗扰度试验（交流电源端口）,
注入电流（0.15～80MHz）抗扰度试验(信号和控制端口、交流电源端口、直流电源端口) ,
射辐电磁场辐射抗扰度试验(外壳端口)。
注:注入电流（0.15～230MHz）抗扰度试验即为射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。

2.低压电器电磁兼容要求

低压电器的电磁兼容要求主要是对已采用了电子技术的数字电路和计算机技术等的智能电器, 目前国际IECTC32、TC109及TC17等技术委员会和全国低压电器标准化委员会都还没有制定专门的低压电器的电磁兼容标准, 而是在产品标准中增加了电磁兼容的要求, 这些标准有:
1. GB 13539.1/ IEC60296-1: 1998 低压熔断器 第一部分 基本要求
2. GB 7251.1-1997/IEC60439-1: 1999 低压开关设备和控制装置单元 第一部分 型式试验和部分型式试验设备
3. GB 14048.1-2000/IEC60947-1: 1999 低压开关设备和控制设备 第一部分 总则
4. GB 14048.2-2001/IEC60947-2: 1995 低压开关设备和控制设备 第二部分 熔断器
5. GB 14048.3/ IEC60947-3: 1999 低压开关设备和控制设备 第三部分 开关、隔离器、隔离开关与熔断器组合电器
6.GB 14048.4 /IEC60947-4-1: 2000 低压开关设备和控制设备 第四部分 接触器和电动机起动器 第一节 机电式接触器和电动机起动器
7.GB14048.6-1998/IEC60947-4-2:1999   低压开关设备和控制设备 第四部分 接触器和电动机起动器 第二节 交流半导体电动机控制器和起动器
8. GB 14048.5/IEC60947-5-1: 1997 低压开关设备和控制设备 第五部分 控制电路电器和开关元件 第一节 机电式控制电路电器
9. GB 14048.10-1999/IEC60947-5-2: 1999 低压开关设备和控制设备 第五部分 控制电路电器和开关元件 第二节 机电式接近开关
10.IEC60947-6-1: 1989 低压开关设备和控制设备 第六部分 多功能设备 第一节 自动转化切换设备
11. GB 14048.9-1998/IEC60947-6-2: 1992 低压开关设备和控制设备 第六部分 多功能设备 第二节 控制和保护性开关设备(或设备)
12. GB 16916.1-1997/ IEC61008-1: 1990 家用和类似用途不带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCCB) 第一部分 一般规则
13. GB 16917.1-1997/ IEC61009-1: 1991 家用和类似用途带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO) 第一部分 一般规则
14. IEC61543:1995 家用和类似用途的剩余电流动作保护器(RCD)—电磁兼容
以上标准规定了这部分低压电器的电磁兼容要求, 电磁兼容要求包括电磁发射和抗扰度两部分。
2.1电磁发射
a. 试验依据
GB4824－2001/CISPR11 工业、科学、医疗（ISM）射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法
GB9254－1998/CISPR22 信息技术设备的无线电骚扰测量方法和限值
b. 环境条件
产品使用的环境条件不同, 产品电磁发射的限值大小的要求也不同, 标准规定低压电器使用环境条件分为两类, 即环境1和环境2。
环境1:指与低压非公用电网(如居住、商业和轻工业等场所和装置)有关的环境(不考虑如弧焊机等设备强骚扰源)。
环境2:指与低压公用电网有关的环境(考虑强骚扰源)。
c. 发射限值
a)传导骚扰发射限值
环境1：
(a)频率为0.15～0.5MHz∶65～55dBμV（准峰值检波器测量），56～46dBμV（平均值检波器测量）----按频率对数线性下降。
(b)频率为0.5～5MHz∶56dBμV（准峰值检波器测量），46dBμV（平均值检波器测量）。
(c)频率为5～30MHz∶56dBμV（准峰值检波器测量），46dBμV（平均值检波器测量）。  
环境2:
(a)频率为0.15～0.5MHz∶79dBμV（准峰值检波器测量），66dBμV（平均值检波器测量）。
(b)频率为0.5～5MHz∶73dBμV（准峰值检波器测量），60dBμV（平均值检波器测量）。
(c)频率为5～30MHz∶56dBμV（准峰值检波器测量），60dBμV（平均值检波器测量）。
b)辐射骚扰发射限值
环境1：
(a)频率为20～230MHz∶30dBμV/m（准峰值检波器测量），测量距离为10 m。
(b)频率为230～1000MHz∶37dBμV/ m（准峰值检波器测量），测量距离为10 m。  
测量距离为3m时，限值增加10dB。
环境2:
(a)频率为20～230MHz∶30dBμV/m（准峰值检波器测量），测量距离为30 m。
(b)频率为230～1000MHz∶37dBμV/ m（准峰值检波器测量），测量距离为30 m。
测量距离为10m时，限值增加10dB；测量距离为3m时，限值增加20dB。

2.2抗扰度
试验依据及要求为以下标准：
GB/T17626.2－1998/IEC61000－4－2 第4部分 试验与测量技术 静电放电抗扰度试验
GB/T17626.3－1998/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/T17626.4－1998/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/T17626.5－1999/IEC61000－4－5 第4部分 试验与测量技术 浪涌〔冲击〕抗扰度试验
GB/T17626.6－1998/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/T17626.11－1999/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

3. 电力系统量度继电器及继电保护装置电磁兼容要求

量度继电器及继电保护装置是用于电力系统二次回路的继电保护, 量度继电器及继电保护装置电磁兼容要求是由国际IECTC95技术委员会和全国量度继电器及保护设备标准化委员会制定,其主要标准有:
GB/T14598.16－2002/IEC60255－25：2000《电气继电器 第25部分 量度继电器和保护装置的电磁发射》、
GB/T14598.13－1998/IEC60255－22－1：1998《量度继电器和保护装置电气干扰试验 第1部分 1MHz脉冲群干扰试验》。
GB/T14598.14－1998/IEC60255－22－2：1996《量度继电器和保护装置电气干扰试验 第2部分 静电放电干扰试验》。
GB/T14598.9－2002/IEC60255－22－3：2000《电气继电器 第22－3部分 量度继电器和保护装置电气骚扰试验 辐射电磁场骚扰试验》。
GB/T14598.10－1998/IEC60255－22－4：1992《电气继电器 第22部分 量度继电器和保护装置电气干扰试验 第4篇 快速瞬变干扰试验》。
IEC60255－22－4：2002《电气继电器 第22部分 量度继电器和保护装置电气骚扰试验 第4篇 电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验》。
IEC60255－22－5：2001《电气继电器 第22部分 量度继电器和保护装置的抗扰度试验 第5篇浪诵（冲击）抗扰度试验》、
IEC60255－22－6：2001《电气继电器 第22部分 量度继电器和保护装置的抗扰度试验 第6篇 射频场感应的传导骚扰的抗扰度试验》、
IEC60255－22－7：2003《电气继电器 第22部分 量度继电器和保护装置的抗扰度试验 第7篇 工频抗扰度试验》。
IEC60255－26《量度继电器、继电保护装置的电磁兼容的要求》( 95/162/FDIS)。
以上标准规定了量度继电器及保护装置的电磁兼容要求，电磁兼容要求包括电磁发射和抗扰度两部分。
有如下部分:
3.1 电磁发射
a.传导发射限值；
频率范围为0.15～0.50MHz: 发射限值为:79dBμV（准峰值检波器测量）66dBμV（平均值检波器测量）
频率范围为0.5～30MHz: 发射限值为:73dBμV（准峰值检波器测量）60dBμV（平均值检波器测量）
b.辐射发射限值。
频率范围为30～230MHz: 发射限值为:限值40dBμV/m（准峰值检波器测量）
频率范围为230～1000MHz: 发射限值为:限值47dBμV/m（准峰值检波器测量）
3.2 抗扰度试验项目
a.1MHz（100kHz）脉冲群抗扰度试验；    
b. 静电放电抗扰度试验；
c. 射辐电磁场辐射抗扰度试验；        
d. 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验；
e. 浪涌（冲击）抗扰度试验；          
f. 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；
g. 工频抗扰度试验。

4. 电力系统自动化装置电磁兼容要求

电力系统自动化装置电磁兼容要求是由国际IECTC57技术委员会和全国电力系统控制及其通信标准化技术委员会制定,其主要标准是GB/T15153.1－1998/ IEC60870－2－1：1995《远动设备及系统 第2部分：工作条件 第1篇：电源和电磁兼容性》。标准规定的电磁兼容要求包括电磁发射和抗扰度两部分。
标准规定的电磁兼容试验项目为：
4.1 电磁发射：
a. 传导发射限值；                
b. 辐射发射限值。
c. 谐波电流限值；                
a．    压变化及闪烁限值。
4.2抗扰度：
a. 衰减振荡波抗扰度试验；          
b. 静电放电抗扰度试验；
c. 射辐电磁场辐射抗扰度试验；        
d. 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验；
e. 浪涌（冲击）抗扰度试验；          
f. 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；
g. 工频磁场抗扰度试验；            
h. 脉冲磁场抗扰度试验；
i. 阻尼振荡磁场抗扰度试验；        
j. 电压暂降、短期中断及电压变化抗扰度试验。