嘉峪检测网 2024-09-06 08:58
导读:本文介绍了GJB151B常见问题解答。
在GJB151B的4.2.1中,对线-地之间的滤波电容的容量做了规定,为什么要有这个规定?
答:这个规定仅对海军舰船上的设备适用。
对于50Hz供电的设备,线-地之间电容不能大于0.1m,对于400Hz供电的设备,不能大于0.02m。这是因为舰船上有很多灵敏度很高的低频接收机,这些接收机很容易受到低频干扰的影响。一种干扰的来源是舰船壳体上的电流,这些电流周围会产生磁场,这些磁场对于敏感电路是一种干扰。
常规的市电供电变压器,出于安全的考虑,会有一个接地点。如图1所示。只要用电设备的导电外壳接地,即使相线与设备外壳绝缘损坏,外壳也不会带电。如果绝缘太低,就会触发过流保险机构。
怎么解决?
舰船上的供电系统是浮地的。浮地的好处是,即使象线与外壳绝缘降低,触摸外壳时,也不会形成伤害电流。电源虽然浮地,但是电源与舰体结构之间存在杂散电容。如果用电设备的电源线之间有滤波电容,就构成了一个完整的电流回路(共模电流回路)。当这些电流流过敏感设备的外壳时,就会在敏感设备内部形成低频磁场,对电路造成干扰,如图2所示。
这些共模电流既包括设备工作使用的工作电流,也包括高次谐波电流。为了减少这些共模电流,从两个方面采取措施。一个是规定舰船上的设备要满足CE101传导发射的限制要求。CE101实际上主要针对交流用电设备产生的高次谐波电流。另一个措施,对电源线-地之间的电容量进行限制。
当容量较小时,只有较高频率(大于100kHz)的电流才能够通过电容,进入舰体结构。这些较高频率的电流流过敏感设备的外壳时,由于趋肤效应,穿透到内部的部分很少,因此不会形成的严重的干扰问题。
舰船上安装的电子设备由于限制了电源线的共模电容容量,为了满足CE102的要求,可能需要电感量更大的电感器件。在设计滤波器时,要考虑这个因素。
另外,尽量在开关电源内部采取措施,减小共模传导发射。
在GJB151B的4.3.9.6中,要求将EUT的最大幅射面,或最敏感的面对着接收天线或辐射天线,怎样决定那个面辐射最大,或最敏感呢?
答:这个要求实现起来比较困难。严格的讲,对每个面进行试验,确定出辐射最强或者最敏感的面,最可靠。如果这样,会大大增加试验的工作量。以辐射发射试验为例,需要对五个面均做一次辐射发射测试,然后用包含最强辐射频率的那个面的数据。
就算我们愿意付出几倍的试验工作量的代价,在实际应用中也是会有问题的。例如,A面的f1频率辐射最强,而B面的F1-fn等若干个频率都比较强,在实际应用中,可能B面辐射造成的不良影响更大。而我们试验的结果并不能反应这个问题。
大部分场合,人们不愿意付出几倍试验量的代价去确定每个面的辐射或敏感度,而希望通过目视确定一个试验面。这时,一个比较可行的方法是,根据电磁兼容工程经验,推断辐射比较严重的一个面。当然,推断的结果与当事人的电磁兼容经验有很大关系。在标准中,并没有规定由谁来决定这个测试面,是产品的设计师,还是试验室的试验员。
如果由试验员来确定,他必须知道一些产品结构相关的情况。而一些细节的情况只有设计人员才知道。例如,设备的显示窗口往往是一个主要的泄漏源。但是,如果在这个窗口上安装了一块屏蔽玻璃,可能显示窗口就不是问题了。但是,如果这块屏蔽玻璃的安装方式不正确,例如,屏蔽玻璃的导电层没有与机箱基体之间良好搭接,这个窗口就仍然可能是一个主要泄漏源,应该将设备的正面作为测试面。
即使由设计人员来确定试验面,也不一定准确。以上面的情况为例。如果设计人员不知道屏蔽玻璃的导电层必须与机箱的金属基体低阻抗搭接,他就会以安装了屏蔽玻璃为理由,不将显示窗口作为试验面。
再例如,机箱的某个面上有较多的缝隙。这些缝隙,如果用导电衬垫做了良好的搭接,则不是泄漏部位,这个面不一定要定为测试面。而如果没有导电连接,例如接触面是绝缘的,则是严重的泄漏部位,应该将这个面作为测试面。
在GJB151B的4.3.9.8中,要求试验时所有的电气接口连接到实际设备上,或模拟装置上。在现实中这很困难,不用说实际设备,模拟装置也很难找到。应该怎么办?
答:这条要求虽然合理,但是在现实中,99.9%的场合都满足不了。
几乎所有的设备在做试验时,都不在电气接口上连接其它设备。但是,不连接这些设备,试验结果就不能反应在真实的应用状态下的电磁兼容特性,这就失去了对设备进行电磁兼容试验的意义。
对设备进行电磁兼容试验时不在电气接口上连接设备,也是导致在设备连接入系统后,出现各种电磁兼容问题的主要原因。因此,一些系统集成方,例如车载系统集成,要求在系统完成后,再对系统进行电磁兼容试验。但是这时再暴露问题,整改就十分困难。
为了使设备的电磁兼容试验结果尽量接近实际应用的情况,首先要理解电气接口为什么对于试验结果的影响很大?对于军用设备,大多是金属外壳,因此电磁干扰进出受试设备的主要途径是通过电气接口上连接的线缆。如果不连接这些线缆,相当于关闭了电磁干扰进出设备的大门,无论RE还是RS都会好很多。而在实际应用的状态下,线缆连接上,相当于打开了大门,RE和RS都可能出现问题。
怎么解决?
了解上面的原理,就可以采取相应的解决办法:在试验时,在电气接口上连接上实际应用时的线缆,由于没有设备可以连接,可以把线缆的另一端空着。
这时相当于电磁干扰进出设备的大门依然打开,只是打开的程度稍小。因此这种状态下,试验结果会比连接设备的状态稍好,即RE的幅度会低一些,RS的敏感阈值高一些。
从线缆的天线效应上讲,当线缆的另一端没有连接设备时,意味着线缆另一端对地之间的杂散电容小了,由此导致线缆上的共模电流减小,辐射也就减小了;根据天线的互易性,接收到的电磁波能量也小了。但是这种效应只体现在较低频率,较高频率时,线缆自身的杂散电容已经足够为共模电流提供通路。因此,即使不连接设备,试验结果在较高的频率也接近实际情况。
为了获得尽量接近实际情况的试验结果,所连接的线缆的状态应该尽量接近实际应用时的线缆的状态,这包括线缆的种类、屏蔽与否、芯线双绞与否、线缆的长度、连接器的型号、连接器与线缆屏蔽层的连接方式等。
如果实际应用时的线缆较长,不容易试验,可以使用较短的线缆,例如2米长。当线缆的长度比实际长度短时,低频的试验结果差别更大一些。所谓低频,是指波长大于线缆长度的4倍的频率。
如果线缆是屏蔽线缆,可以在另一端用铜箔胶带等屏蔽材料将芯线屏蔽起来。
由于线缆是对系统电磁兼容性影响最大的因素,因此在进行系统集成时,线缆的选用和安装十分重要。为了给系统集成方提供必要的信息,应该将设备试验时所连接的线缆的状态表述在试验报告中。例如试验时,使用了何种线缆,屏蔽层是怎样与航插连接的等信息。
在GJB151B的4.3.10.4中,要求安装的敏感度监测电路不会影响测试结果,哪些电路会影响测试结果?
答:主要是一些连接到电路监测点的导线会影响试验结果。这些导线相当于电磁波的接收天线,会接收空间电磁场干扰,将干扰能量以电流的形式传导进入电路,对电路造成额外的干扰。
例如,进行RS103辐射敏感度试验时,为了监测电路上某点的电压,引出了一对导线,连接电压表或示波器,这对导线会接收空间的电磁波能量。一方面会将干扰导入内部电路,造成内部电路敏感;另一方面,会传导进入电压表,在电压表上体现这种干扰。这时就可能遇到以下难题:
第一,监测到的异常电压,究竟是电路异常导致的,还是这对导线接收到的,并在电压表上体现出来的呢?
第二,如果是电路异常导致的,那么是由于设备受到了干扰导致的,还是由于这对导线引入了额外的干扰导致的呢?
第三,这种异常电压,是真正电压表读到的数据,还是电压表自身受到了干扰出现的误差呢?
除了上述的引入额外敏感性问题以外,还有一种情况,就是用示波器监测波形,示波器探头的电容起到滤波的作用,无形中提高电路的抗扰性。在很多故障诊断的过程中,发现一旦想使用示波器仔细观察干扰信号的波形,故障现象就消失了。就是因为示波器的探头起到了滤波的作用。当然,对于有经验的工程师,可以利用这个现象来排除故障,也就是在接入示波器探头的部位连接一个滤波电容。
实际上,在做RS103、105试验时,甚至CS114、115、116等试验时,观测设备的敏感状态是一个十分棘手的问题。大家可能奇怪,既然监测电路主要受到空间干扰的影响,为什么CS114、115、116试验等也会影响到监测电路呢?这是因为这些试验的过程中,同样会在空间产生干扰电磁场。
一个工程师在排查一个设备的敏感性问题时,旁边一个项目在做CS116试验,结果只要一做试验,他这里的电路就出现敏感现象。这是因为旁边的CS116试验产生了空间干扰,干扰了他的电路。
因此,尽量采用设备内部自有的监测功能进行敏感性的监测。如果必须采用外接的设备继续监测,需要慎重前面提到的增加额外干扰现象和增加EUT抗扰能力等问题。
为什么做CE101试验时,在不同的试验室,试验结果差别很大?
答:这是一种比较常见的现象。要了解这个情况的原因,首先需要了解CE101试验的方法。这个试验是用一个电流钳卡在电源线上,测量流过电源线的电流。既然是电流,它的大小由电压和阻抗决定。注意,这里用阻抗,而不是电阻,因为我们分析的是交流电流,而不是直流电流。
具体到CE101的测量结果,如果把设备内产生干扰的电路看成电压源,那么产生的电流发射与供电电源的阻抗有关,供电电源的阻抗越高,发射电流越小;供电电源的阻抗越低,发射电流越大。不同的试验室,为EUT提供工作电压的电源阻抗差别很大,因此CE101试验的结果差别很大。
那么,供电电源的阻抗由什么决定呢?
主要包括三个部分:
供电电源自身的阻抗,例如直流电源的品牌、型号、功率等,交流电源变压器的容量;如果交流变压器不仅为暗室供电,还为其它用电器供电,则阻抗还与其它用电器的状态有关;
暗室上的电源线滤波器的品牌、型号等;不同暗室的电源线滤波器,在电路结构、电路参数上的差异性很大,这意味着滤波器的阻抗差别很大;
连接电源的线路阻抗,线路越长,阻抗越高。
由于以上的原因,不同试验室,电源阻抗差别很大,因此CE101试验的结果差别很大。
有人可能会有疑惑:EUT是通过LISN供电的,LISN的作用不就是提供稳定的电源阻抗吗?
实际上,LISN只有在较高的频率(至少10kHz)才能提供稳定的阻抗,正如它的名称“线路阻抗稳定网络”所代表的那样。对于CE101试验的频段,它不能提供稳定的阻抗,供电电源的阻抗还是由暗室的电源阻抗决定。
在现实中,还有一种情况导致试验结果差别很大,这就是暗室的电源线滤波器与设备电源线滤波器之间发生谐振的情况。我们知道,滤波器内有大量的电容和电感,这些电容和电感组合起来,必然有谐振现象。谐振就会对电压、电流产生放大作用。
例如,某设备通过400Hz三相电源供电。为了通过CE101试验,在输入端安装了谐波滤波器。该设备在试验室A进行试验,完全可以通过。但是在试验室B试验时,17次、19次谐波超标。并且发现,有滤波器时的17、19次谐波传导发射比没有滤波器时的传导发射还强。
这是由于试验室B的电源线滤波器的电感和电容参数,与EUT中的滤波器中的电容、电感发生谐振。谐振频率正好与17次、19次谐波频率重合。
来源:Internet
关键词: 电容