电快速瞬变脉冲群试验及其在

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1、电快速瞬变脉冲群试验及其在标准化方面的最新进展脉冲群抗扰度试验是一种使用较为普遍的抗扰度试验项目，同时也是在所有抗扰度试验项目中比较难于通过的试验项目之一。本讲座解释日常生活中的脉冲群形成机理；说明脉冲群抗扰度试验的要点；以及脉冲群抗扰度试验标准化方面的最新进展。假定继电器绕组的稳态电流I为70mA，绕组电感L2为1H，存在于继电器绕组的层间和匝间的分布电容C2为50pF。当开关断开时，继电器绕组的稳态电流被切断，根据电感性负载电流不能突变的原则，继电器绕组只能通过对分布电容C2的充电来保持电流的连续性。根据能量守恒的原理（计算中未计入继电器

2、绕组的内阻R），有1/2×L2I2＝1/2×C2U2在继电器绕组两端可能出现的电压峰值为U＝I（L2/C2）1/2＝3130.5V转换中的自谐振频率为f＝1/（2π（L2C2）1/2）＝7.118kHz分析表明，开关S断开瞬间，可在继电器绕组上产生高频衰减振荡（因绕组本身存在电阻）。电压的幅值非常高，与供电电压相比，后者可以不计，因此，感应出来的高电压将直接出现在开关动静触点的两边。进一步分析可以知道，在开关触点刚打开的瞬间，动静触点间的距离还很近，实际上用不着达到3130.5V，只要在继电器绕组感生出较低电压，就可以引起刚被打开的动静触点间

3、的空气击穿，这便是第一次电弧的形成过程。一旦在开关触点间产生电弧，动静触点瞬间变为等电位，亦即在供电线路上产生一个高电压。与此同时，继电器绕组的分布电容C2要通过电弧、供电线路和供电电源进行放电，由于放电的时间常数很小，因此放电很快结束，本次放电的电弧也就阻断，而在供电线路上可以见到一个非常短暂的小脉冲。这时整个电路又回复到继电器绕组电感L2中能量向分布电容C2的转移，继电器绕组两端第2次出现高压。由于动静触点的距离在逐渐拉大，尽管第2次触点间的放电可以形成，但放电电压要适当提高，放电的等待时间将适当增长。以上情况将要一次次继续，放电电压一次

4、次提高，放电间隔时间一次次增长，直到触点间的距离大到使分布电容C2上的电压不能击穿为止。上述瞬变干扰的形成还与被切接的继电器类型有关，下表给出了测试的结果。由于机电式元件，比如继电器，常常安装于接近电子和电气设备的地方。当机械触点将未加抑制的回路断开时，会产生高幅值快速瞬变干扰电压，它们将直接耦合到电源和地线，并通过电感和电容耦合间接耦合到信号电缆。对于低电压、小功率回路的控制，当我们在断开感性回路的电流时，那怕只断开很小的电流（几毫安）和很低的电压（几伏），也照样可以引起很高的干扰电压，产生严重的骚扰。它们主要是通过电容耦合的形式，以共模电

5、压出现在附近的线路中。当然在变电站里，断路器和隔离开关的操作可以引起电弧。这种断开操作也会产生瞬变，但它与上面讲到的这种高频、高速的脉冲有很大不同，这种类型的干扰瞬变较慢，却具有很高的能量，主要是影响设备的接地系统和电源系统，但也会耦合到信号电缆。实践表明，设备在所处的环境受到的干扰不仅与现场安装设备产生的干扰有关，还与设备正常安装（即电源、位置、电缆类型、接地、屏蔽、滤波等等）的耦合情况有关。对于这种因机械开关切换电感性负载而形成小脉冲，尽管单个脉冲的能量较小，但脉冲成群出现，脉冲的重复频率较高，脉冲波形的上升时间短暂，一般不会造成设备故障

6、，但使设备产生误动作的情况经常可见。根据国外专家的研究，认为成群出现的脉冲干扰之所以会造成设备的误动作，是因为脉冲群对线路中半导体器件结电容的充电，当结电容上的能量积累到一定程度，便会引起线路（乃至设备）的误动作。由于尖峰脉冲串对电网中电子设备的干扰作用是明显的，所以在IEC61000-4系列标准中（对应于我国的电磁兼容系列标准GB/T17626）专门用一个分标准来模拟电网中机械开关对电感性负载切换时所引起的干扰，从而完成对电气和电子设备在抗击电快速瞬变脉冲群性能方面的考核。脉冲群发生器的基本技术指标是：脉冲上升时间（指10%至90%）：5n

7、s±30%（50Ω匹配时测）；脉冲持续时间（前沿50%至后沿50%）：50ns±30%（50Ω匹配时测）；脉冲重复频率：5kHz或2.5kHz；脉冲群持续时间：15ms；脉冲群重复周期：300ms；发生器开路输出电压：0.25～4kVP；发生器动态输出阻抗：50Ω±20%；输出脉冲的极性：正/负；发生器与电源的关系：异步。其中，脉冲群发生器的重复频率选择与试验电压有关：0～2kV用5kHz；4kV用2.5kHz。这个网络提供了在不对称条件下把试验电压施加到受试设备的电源端口的能力。这里所谓不对称干扰是指线（电源线）与大地之间的干扰。作为佐证，

8、在图7中可以看到从试验发生器来的信号电缆芯线通过可供选择的耦合电容加到相应的电源线（L1、L2、L3、N及PE）上，信号电缆的屏蔽层则和耦合/去耦网络的机壳相连，机