智能电器(第6章)

1、智能电器（六）大连理工大学电气工程与应用电子技术系2005年5月六 智能电器的可靠性与电磁兼容 6.1 智能电器的可靠性 6.2 智能电器的电磁兼容6.3智能电器的电磁兼容试验和标准 6.1 智能电器的可靠性 6.1.1 可靠性的一般理论可靠性的一般理论 可靠性的定义：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。五个要素：产品、使用条件、规定时间、规定功能和能力。 6.1.2 常用的可靠性指标常用的可靠性指标A）失效概率密度和失效率）失效概率密度和失效率 B）可靠度）可靠度C）平均寿命）平均寿命6.1.3 设备常见失效模式设备常见失效模式A）模式一B）模式二C）模式三D）模式四使用寿命 使

2、用寿命 使用寿命 使用寿命 0入（t）t0入（t）t0入（t）t0入（t）tD）模式五E）模式六F）模式七使用寿命 0入（t）t使用寿命 0入（t）t使用寿命 0入（t）t6.1.4 产品可靠性模型的建立产品可靠性模型的建立A）串联结构模型与数学模型）串联结构模型与数学模型B）并联结构模型及数学模型）并联结构模型及数学模型C）表决系统及数学模型）表决系统及数学模型 一个产品可以看成由一系列元件组成的系统，该系统一个产品可以看成由一系列元件组成的系统，该系统的可靠性与各元件的可靠性、系统的组成方式等有关。可的可靠性与各元件的可靠性、系统的组成方式等有关。可通过系统可靠性模型进行分析。通过系统可靠

3、性模型进行分析。6.1.5 产品可靠性的评估产品可靠性的评估 元件计数法元件计数法是根据设备中各种元器件的数量及该种元器件的通用失效率、质量等级及设备的应用环境类别等来估算产品可靠性的一种方法，其计算设备失效率的数学表达式为： 6.2 智能电器的电磁兼容 6.2.1 概述概述电磁兼容电磁兼容（ElectroMagnetic CompatibilityEMC），根据国家标准GB/T13926.9（与国际标准IEC801-1等效）的定义是：装置能在规定的电磁环境中正常工作而不对该环境或其他设备造成不允许的扰动的能力。它包括两方面的含义含义：设备或系统应具有抵抗给定电磁干扰的能力，并且有一定的安全余

4、量，即它应不会因受到处于同一电磁环境中的其他设备或系统发射的电磁干扰而产生不允许的工作性能降低。设备或系统不产生超过规定限度的电磁干扰。即它不会产生使处于同电磁环境中的其他设备或系统出现超过规定限度的工作性能降级的电磁干扰。 6.2.2 智能电器的电磁干扰源智能电器的电磁干扰源 智能电器在强电磁场下工作，电磁兼容至关重要。电磁兼容设计的主要任务就是降低电磁敏感性，提高抗干扰能力。 智能电器受到的电磁干扰主要有以下几种。 A）雷击干扰 B）开关设备动作时的干扰 C）电弧放电引起的高频电磁辐射 D）静电放电干扰 E）控制系统中开关电源的干扰6.2.3 智能电器中的电磁耦合方式智能电器中的电磁耦合方

5、式 电磁干扰传输有两种方式：一种是传导传输方式，另一种是辐射传输方式。因此从被干扰的敏感器角度来看，干扰的耦合可分为传导耦合和辐射耦合两类。 A）传导耦合 i） 电阻性耦合 ii） 电容性耦合 iii）电感性耦合B）辐射耦合）辐射耦合 i）天线耦合 如高灵敏放大器三极管的基极管脚虚焊 ii）场对导线的感应耦合 iii）闭合回路耦合6.2.4 智能电器中的电磁干扰抑制措施智能电器中的电磁干扰抑制措施从电磁干扰的基本原理可知，提高智能电器电磁兼容水平可以从三方面着手：降低干扰源的电磁辐射水平；切断干扰的传输和耦合途径；降低接收元件的敏感性。具体的抗干扰措施设计可以从硬件和软件两方面入手来实施。 A

6、）硬件抗干扰设计）硬件抗干扰设计 交流隔离变压器和滤波交流隔离变压器和滤波 i）消除电源噪声）消除电源噪声 直流稳压电源的选用和滤波直流稳压电源的选用和滤波 分离供电系统分离供电系统 ii）接地技术）接地技术 iii）合理的系统布局）合理的系统布局 iv）传输线技术）传输线技术传输线阻抗匹配传输线阻抗匹配 外部配线抗干扰措施外部配线抗干扰措施 B）软件抗干扰设计）软件抗干扰设计i）软件陷阱法）软件陷阱法ii）数据和程序的冗余设计）数据和程序的冗余设计iii）软件滤波）软件滤波iiii）软件和硬件程序运行监视器（）软件和硬件程序运行监视器（WATCH DOG） 6.3智能电器的电磁兼容试验和标准

7、智能电器的电磁兼容试验和标准6.3.1 概述概述 根据国际电工委员会（IEC）的规定，所谓电磁兼容试验就是设备在进入现场之前经受再现和模拟其工作环境可能遇到的电磁干扰以及它在工作中产生的电磁兼容发射（包括辐射的发射和传导的发射）的各种试验。电磁敏感度试验电磁敏感度试验：在规定的条件下，对电力或电子设备发出的有害电磁干扰进行测量，确定其是否超过了规定的限值的试验。电磁抗扰度试验电磁抗扰度试验：各类生产设备运行所产生的电磁干扰，使工作过程的测量和控制设备处于严酷的电磁环境中。为了保证装置和系统的可靠性，这些装置、系统必须经受在工作场所可能遇到的各种电磁干扰的试验。6.3.2 电磁兼容抗扰度试验电磁

8、兼容抗扰度试验 根据IEC61000-4（试验和测量技术）标准，我国制定了电磁抗扰度试验标准GB/T17626，其主要包括以下几个方面的内容：1静电放电抗扰度试验静电放电抗扰度试验 2射频辐射电磁场抗扰度试验射频辐射电磁场抗扰度试验3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 4雷击浪涌抗扰度试验雷击浪涌抗扰度试验 5由射频场感应所引起的传导干扰抗扰度试验由射频场感应所引起的传导干扰抗扰度试验 6工频磁场抗扰度试验工频磁场抗扰度试验7电压跌落、短时中断和电压渐变抗扰度试验电压跌落、短时中断和电压渐变抗扰度试验8衰减振荡波抗扰度试验衰减振荡波抗扰度试验6.3.3 电磁兼容标准电磁兼容标

9、准6.3.3.1电磁兼容标准的内容电磁兼容标准的内容 传导发射、辐射发射、传导敏感度（抗扰度）、辐射敏感度（抗扰度）传导发射、辐射发射、传导敏感度（抗扰度）、辐射敏感度（抗扰度） 6.3.2.2 主要国际电磁兼容组织与机构主要国际电磁兼容组织与机构6.3.2.3 国际电磁兼容标准体系国际电磁兼容标准体系6.3.2.4 电磁兼容国际标准及规范电磁兼容国际标准及规范表表6-3 IEC61000系列标准的内容系列标准的内容:6.3.2.5 我国电磁兼容标准及其发展我国电磁兼容标准及其发展 我国从2003年8月1日起开始执行“中国强制认证”（China Compulsory Certification）制度，简称3C认证。在3C认证的认证规则中，几乎所有的电子、电气类产品都包含了电磁兼容性能的要求。 绝大多数的CISPR标准和IEC61000系列标准已经转化为我国国家标准。我国分别在国家电力公司、华北电力大学和武汉高压研究所建立了电磁兼容试验室，已经可以开展电气、电子产品的电磁兼容认证工作。 本章思考题：1 如何定义智能电器的失效概率密度和失效率、可靠度、平均寿命？2 智能电器可能受到哪些电磁干扰？3 举例说明智能电器常用的抗干扰