电磁兼容实验指导书

1、第三部分 电磁兼容实验一 开关电源传导型EMI测试一、实验目的1、通过实验了解在交流电源线上、由被测设备产生的干扰信号。2、通过实验掌握频谱分析仪的使用方法、掌握电源阻抗稳定网络的结构原理和使用方法。3、设计EMI电源滤波器，并通过改变滤波器结构、电路参数等，测量开关电源传导干扰，记录并分析频谱分析仪上所测试的波形变化情况。4、通过实验掌握传导型EMI测试的测试条件和测试方法。二、实验设备序号名称数量型号 规格1频谱分析仪1台GSP-810频谱分析仪2电源阻抗稳定网络1台GLSN-1623开关电源1台AC/DC 400W4共模扼流圈若干自制5差模扼流圈若干自制6X电容若干0.1-1uF/275

2、Vac7Y电容若干2200pF-4700pF8突破抑制器1个HZ-5609前置放大器1个ZFL-1000LN10隔离变压器1台三、实验原理图 电源输入 电源线图1 传导发射电源阻抗稳定网络测量实验原理图电源阻抗稳定网络放大器或衰减器频谱分析仪被试设备（DUT）U盘图2 传导干扰实验配置图四 、实验内容与步骤 电力电子设备的广泛应用,带来了日益突出的电磁污染问题。电磁干扰( EMI) 发射源不仅对环境产生不良影响,还对电网及其邻近的电气设备等产生影响。传导发射测量的对象是输入电源线、互连线和控制线。干扰类型可能是连续波干扰电压、连续波干扰电流和尖峰干扰信号。典型的核心测量设备是频谱分析仪,它能够

3、快速地在较宽的频率范围内进行扫描。EMC 标准都是在频率域中规定的,如果干扰是周期性信号,则用傅里叶级数进行变换,这时的频谱是离散的,即只在有限的频率点上有能量。对于非周期性的干扰信号,用傅里叶变换将信号从时域变到频域,得到频谱,这时频谱是连续的。因为周期信号有限的能量分布在有限的频率上,因此能量更集中,干扰作用更强。在使用频谱分析仪时,首先应注意的是,由于频谱分析仪是在较宽的频率范围内进行扫频,因此对于作用时间很短的瞬时干扰不敏感,如静电放电和雷电干扰。这时应采用测量接收机进行测量。其次,频谱分析仪的精度和扫描范围有关,扫描范围越窄,测量精度越高。这时,如果输入信号过大,容易发生过载现象,使

4、测量结果失真或损坏仪器。另外,频谱分析仪的灵敏度还和中频带宽有关,减小中频带宽能够提高灵敏度,但是会增加扫描时间。实验步骤1、将突破抑制器接上频谱的RF端。2、将LISN接至突破抑制器上。3、被测设备放在离地面80cm高的实验台上，被测电源线通过电源阻抗稳定网络接到电网上。4、将频谱的解析度(RBW)开至9K。5、将刻度从dBm改成dBV。6、将测量范围设定在150K-30MHz范围测量。7、设定Limit Line值(依照各法规限制的大小来设定)。8、利用电源阻抗稳定网络测量被测试品沿电源线向电网发射的干扰电压。测量直接通过电源阻抗稳定网络上的监示测量端进行，此端口通过电容耦合的形式，将电源

5、线上被测设备产生的干扰电压引出，由频谱分析仪接收，得到不同频率上干扰电压的幅度。9、改变滤波器结构、电路参数，观察并记录频谱分析仪上所测得的波形。10、LISN有两点测试，两点皆须测试(为火线与中心线)。五、注意事项：1、GSP-810主电源线只能插在有地线的交流电源插座。2、电源插头必须在GSP-810 与待测线路连接之前插入电源插座。3、利用电源阻抗稳定网络测量传导干扰需特别注意过载问题，被测设备因开关或瞬时断电会引起瞬态尖峰，很容易损坏接收设备，因此需在接收设备前端加浪涌突破抑制器。六、预习要求1、复习电磁兼容教材中有关EMI滤波器的内容。2、掌握共模干扰和差模干扰的产生机理。 3、掌握

6、EMI 滤波器的基本结构和工作原理。七 、思考题1、LISN(电源阻抗稳定网络)的作用是什么？2、在电磁兼容领域，为什么总是用分贝（dB）的单位描述？10 是多少 ？3、画出电源线EMI 滤波器的基本结构，并指出每个元器件的作用及其取值数量级，安装滤波器时应注意的问题。4、什么是共模扼流圈，怎样绕制？八、实验报告1、整理上面全部的实验数据。2、根据记录下的EMI测试结果分析不同滤波器结构时对电源传导干扰的抑制效果。3、分析选取不同EMI滤波器电路参数时对电源传导干扰的抑制效果。4、画出一种能满足EMI传导测试标准的EMI滤波器的电路结构，并记录所选取的电路参数。九、附录（标准） EMI所测量的

7、项目，30MHz以下所测量的为电源传导。 在测定仪器设定必须在RBW = 9K & 120KHz下达成下面的目标，CISPR 22所设定的标准。频率范围(MHz)电源传导限度值(dB)峰准值平均值0.15 0.566 5656 460.5 556465 306050实验二 电子设备电磁敏感度测试一、实验目的1、通过实验掌握周波跌落发生器和工频磁场发生器的使用方法。2、通过实验检查电子设备在施加工频磁场干扰情况下，对磁场骚扰的抵抗能力。3、通过实验掌握不同屏蔽材料和开口缝隙等对工频磁场的屏蔽效果。4、通过实验检查电子设备受到供电电源电压暂降、短时中断或电压渐变等的影响情况。二、实验设备序

8、号名称数量型号 规格1工频磁场发生器1台EMS61000-8K2感应线圈1台3周波跌落发生器1台EMS61000-11K4示波器1台5被试设备若干6屏蔽外壳1铁磁材料7屏蔽外壳1铝材料三、实验原理图图1 工频磁场实验设备布置图2 电压跌落和短时中断实验原理图四 、实验内容与步骤4.1 工频磁场抗扰度实验工频磁场是由导体中的工频电流产生的或极少量的由附近的其他装置（如变压器的漏磁通）所产生的。在正常情况下，由工频电流所产生的稳定磁场相对较小，但在故障状态下电流伴生的磁场就比较强，持续时间很短。并不是所有的设备对磁场都是敏感的，但有些设备，如计算机显示器等在工频磁场作用下会产生抖动；对电度表等一类

9、设备在工频磁场作用下会产生程序紊乱、数据丢失和计量误差等。试验的基本配置包括接地参考平面(GRP) 、试品、感应线圈与工频磁场发生器。接地参考平面放置在实验室内，受试设备放在接地参考平面上，其间用0.1m厚的绝缘物支撑。试品外壳通过试品本身的接地端子与接地参考平面连接。实验用电流发生器放在离感应线圈不超过3m的地方，其一端与参考接地平面相连。感应线圈应放置在距试验室墙壁和其他磁性物体至少1m 远处。以台式设备为例,应采用浸入法对试品进行试验。为测试试品暴露在不同极化方向磁场中的抗干扰性能,应使线圈分三次依次旋转90°后作同样的试验,见图2 。图3 用于小型设备的电感线圈CRT显示器大

10、多采用磁偏转式显像管，按扫描方式可分为光栅扫描和随机扫描两种显示器。台式微机使用的CRT显示器一般都是采用光栅扫描方式。在标准的光栅扫描中，水平扫描的频率是15.7，垂直扫描的频率为当地电网的频率，可见，工频磁场的频率与垂直扫描的频率一致，所以外来的工频磁场会导致垂直磁场的线性变化产生畸变，对光栅质量产生影响。若CRT的垂直扫描重复频率与干扰磁场的频率完全同步，则每一个图像点能精确地出现在屏幕相同位置上，对每幅连续画面与无干扰的情况相比仅有漂移，而图象的清晰度不受影响。但实际环境中垂直扫描频率与工频干扰的相位一般是很复杂的、不同步的，且为改善灰度，大部分显示器使用的重复频率比工频频率要高。所以

11、，画面的图像点将受到实际磁场的影响而发生偏斜，而不可能出现在相同的位置，导致图像抖动、模糊。工频磁场强度与CRT受干扰的程度的关系如表1所示。表1 工频磁场强度与CRT受干扰程度工频磁场强度（A/m）CRT抖动现象特征及影响0.6有轻微抖动，对一般办公文字处理工作影响较小，对专业设计等要求较高的场合有一定影响0.8有较明显抖动，对短时间文字处理尚可忍受，对专业设计等要求较高的场合影响较大1.0有明显抖动，字迹虽清楚，但视觉上已无法忍受3.0有剧烈抖动，字迹不清，完全无法工作注：一般环境中的工频磁场强度小于0.1A/m试验要点：试品应按实际使用要求放置和连线，并置于磁场线圈中心（浸没法）对物理尺

12、寸大的系统，不需要全体都放在磁场中，仅将系统中的敏感装置（如CRT监视器）放置在磁场中央进行单独试验。试验中允许屏幕上出现紊乱。实验在以下四种不同情况下进行，观察并记录被试设备的工作情况。1、 被试设备未加屏蔽体时；2、 被试设备外加铁磁材料屏蔽体，屏蔽体上有开口、缝隙时；3、 被试设备外加铁磁材料屏蔽体，屏蔽体上无开口、缝隙时；4、 被试设备外加铝材料屏蔽体时。不同试验要求：对连续试验，输出电流为1100A；对短持续时间试验，输出电流为3001000A。时间的可设定范围为13秒。4.2 电压暂降和短时中断电压瞬时跌落、短时中断和电压渐变是电网电源供电设备、仪器常见的物理现象，是供电电网或变电

13、设备故障或负荷突变引起的。有时电压瞬时跌落、短时中断的现象会两次或多次出现，而电压渐变是由于接到电网的负荷连续变化而引起的。IEC61000-4-11规定了不同类型的试验来模拟电压瞬时跌落、短时中断和电压渐变效应。对于电压瞬时跌落、短时中断，额定电压和变化后的电压之间是突然发生的，电压阶跃能够在电源电压的任意相位开始和停止。采用以下的电压试验等级（%）：0，40%和70%，对应于从额定电压暂降100%，60%和30%。优先采用的试验等级和持续时间见表1。表1 电压暂降和短时中断优先采用的试验等级和持续时间试验等级%电压暂降和短时中断%持续时间(周期)01000.515102550X40607030对0.5个周期,应在正极性和负极性下进行试验,即分别在0°和180°开始试验。X表示一个未定的持续时间。实验要求：1、 实验室的电磁条件应保证试品正常运行，不影响实验的结果。2、 对电压跌落、短时中断试验由试验等级和持续时间进行若干组合，每个组合进行三次试验，两次试验间的最小时间间隔为10秒。五、预习要求1、复习电磁兼容教材中屏蔽技术的内容。2、掌握低频磁场、高频磁场的屏蔽机理以及屏蔽体材料、厚度、开口等对屏蔽效果的影响。六 、思考题1、屏蔽磁场辐射源时要注意什么问题？2、一台设备，原来的电磁辐射发射强度是 300 m V/m ，加上屏蔽箱后，辐射发射