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1、继电器702001年10月RELAY第29卷 第10期继电器引起的电快速瞬变脉冲群强扰及抗扰度措施112陈曦,陆俭国,许浩(1.河北工业大学,天津300130;2.广州电器科学研究所,广东广州510302)摘要:讨论了继电器在切换感性负载时产生的尖峰电磁干扰及其危害,并结合IEC61002424快速瞬变群脉冲(EFT)抗干扰标准说明了对电子设备进行实验的标准和方法,最后讨论了电气设备抗EFT群脉冲干扰的措施。关键词:继电器; 电快速瞬变脉冲群骚扰; 抗扰度及措施中图分类号:TM58 文献标识码:
2、B 文章编号:100324897(2001)102007020422Li=Cu(1)1 引言继电器线圈中电感电压为继电器是一种广泛应用于各种电气电路中常见L-31u=i=70×10-12=3130V的器件,随着各种电子设备的小型化、数字化和微处C500×10理器的智能化,由继电器电磁兼容性引起的问题也(2)日益受到重视。11f===7kHz(3)继电器由线圈和触点组成,在触点打开的过程2πLC-122π1×500×10中,可能会引起电弧,这个电弧噪声的频谱非常宽,足以引起高频辐射性干扰,若不加限
3、制地使这些干扰外泄,会给相邻的其它电子设备和线路造成很大的干扰,甚至会引起故障和失效。对于控制电路来说,继电器的线圈是一种电感性负载,当流过电感的电流被突然切断时,会产生很高的瞬间电压,这个高达千伏的电压可以造成控制图1 继电器等效电路电路的其它元件损坏;受到线圈寄生电容的影响,电在控制线路一侧,出现的电压和频率为压波形为一个衰减的正弦波,其频率由电感和寄生L-6-310×10电容决定u0=i=70×10-12=25V(4),并通过连接导线形成传导骚扰和辐射骚C80×10扰。11f0===5.6MH
4、z2πLC-6-12由于继电器已经成为一个重要的骚扰源,因此2π10×10×80×10研究继电器产生干扰的机理及其对其它电子电路产(5)生的影响,并从继电器本身入手解决电磁兼容性问实验表明,在触点上产生拉弧现象的条件是触题以及电子电路如何有效防止继电器干扰等问题,点上的电压超过320V并且电路阻抗允许dV/dt>是有着重要意义的。1V/μs。由上述分析表明,umu0,fnf0,说明控制线路的电压作用不明显,并且很快被衰减到零,拉弧现2 继电器的电磁干扰模型象主要由继电器线圈产生的高压所致。通常一个继
5、电器由供电控制线路和开关组成,试验一只普通小型24V直流继电器,用另一只其等效电路如图1所示。其中L、C、R分别是继电相同型号继电器的线圈作为感性负载,直流电压为器线圈的电感、层间分布电容和电阻。L1、C1、R1分10V,用高速记忆示波器观察继电器触点接合和断别是导线分布电感、分布电容和电阻。开电压过程,如图2,就会发现当继电器切换感性负[1]在下列计算时,取线圈绕组稳态电流为载时,触点产生了许多幅值很高的过电压,触点吸合70mA、线圈电感为1H、分布电容500pF,线路分布电和分断时,最高峰2峰电
6、压高达700V,并形成了频率感10μH、电容为80pF,电阻影响忽略。当开关K打很高的尖峰脉冲。分析触点打开的过程,当触点刚开瞬间,线圈中能量方程刚被打开时,其距离很近,不需要太高电压就可以击©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.继电器引起的电快速瞬变脉冲群强扰及抗扰度措施71穿触点之间的空气绝缘,C上电压很快向电源放电,统,因此更容易受到干扰,这些数字逻辑电路通常是形成第一次拉弧;在第一次拉弧现象结束后,电感L
7、TTL、COMS门电路、微处理器电路、总线和I/O输入又向C充电,此时触点距离较之原来要大一些,要输出端口,当这些电路受到干扰时会造成逻辑混乱、再度击穿触点间空气绝缘所需电压要高一些,形成微处理器死机、程序飞出、外部设备误动作等故障。第二次放电,产生第二次拉弧现象。一直持续到线表1 几种常见的继电器的特性圈电感的电压不能击穿触点间空气绝缘为止。继电器类型参数控制继控制继过电压形成的脉冲重复率大体上是几kHz到几信号继电器电器(5A)电器(10A)百kHz,因此在EMC中称为电快速瞬变群脉冲类峰电压(
8、kV)0.5230.521.80.2522.5尖峰上升时间(ns)<3<3<3(ElectricFastTransientPluse);若用频谱分析仪观察,尖峰持续时间(μs)3.523242203.5222这些波形包含的频谱非常宽,达几百MHz。但在射尖峰间隔时间(μs)726582407245频范围内,能量较小,因此尖峰电压主要会引起传导尖峰重复率(kHz)152143252125222143每串尖峰数目270165130骚扰。此外,这个瞬变电压与继电器类型有关,
