电快速瞬变脉冲群抗扰性试验
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
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口、控制端口、信号端口和接地端口的试验。
试验要点是瞬变的高幅值、短上升时间、高重复率和低能量。
本试验是为了验证电气和电子设备对于诸如来自切换瞬态过程（切断感性负载、继电器触点弹跳等）的各类型瞬变骚扰的抗扰度。
GB/T17626.4涉及电气和电子设备对重复性电快速瞬变的抗扰度要求和试验方法，此外，还规定试验等级的范围，确认了试验程序。
目的是为评估电气和电子设备的电源端口、信号、控制和接地端口在受到电快速瞬变（脉冲群）干扰时的性能确定一个共同的能再现评定依据。
1、试验等级
2 1 5或者100 0.5 5或者100
3 2 5或者100 1 5或者100
4 4 5或者100 2 5或者100 ×特定特定特定特定
2、测试方法
电快速瞬变脉冲群测试试验配置示意图
3、试验判定
试验结果应依据受试设备的功能丧失或性能降级进行分类。
相关的性能水平由设备的制造商或试验的需求方确定，或由产品的制造方和购买方双方协商同意。
建议按照如下要求分类：
A) 在制造商、委托方或采购方规定的限值内性能正常；
B) 功能或性能暂时丧失或降低，但在骚扰停止后能自行恢复，不需要操作者干预；
C) 功能或性能暂时丧失或降低，但需要操作者干预才能自行恢复；
D) 因设备硬件或软件损坏，或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。
电快速脉冲群测试及对策
电快速脉冲群实验（IEC 61000-4-4 EFT/Burst Test)及其对策综述一．试验波形电快速瞬变脉冲群抗扰度试验，目的是验证由闪电、接地故障或切换电感性负载而引起的瞬时扰动的抗干扰能力。
这种试验是一种耦合到电源线路、控制线路、信号线路上的由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群试验。
此波形不是感性负载断开的实际波形（感性负载断开时产生的干扰幅度是递增的），而实验所采用的波形使实验等级更为严酷。
电快速脉冲群是由间隔为300ms的连续脉冲串构成，每一个脉冲串持续15ms，由数个无极性的单个脉冲波形组成，单个脉冲的上升沿5ns，持续时间50ns，重复频率5K。
根据傅立叶变换，它的频谱是从5K--100M的离散谱线，每根谱线的距离是脉冲的重复频率。
二．实验设备1. 电快速脉冲发生器其中储能电容的大小决定单个脉冲的能量；波形形成电阻和储能电容配合，决定了波形的形状；阻抗匹配电阻决定了脉冲发生器的输出阻抗（标准为50欧姆）；隔直电容则隔离了脉冲发生器中的直流成分。
2.耦合/去耦网络交/直流电源端口的耦合/去耦网络（CDN---Couple and Decouple networks），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电源线与大地之间的干扰。
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，机壳则接到参考接地端子上。
耦合/去耦网络的作用是将干扰信号耦合到EUT并阻止干扰信号干扰连接在同一电网中的不相干设备。
一些电快速脉冲发生器已将耦合/去耦网络集成于一体。
3.电容耦合夹关于电容耦合夹的应用，在GB/T17626.4的第6.3节中指出，耦合夹能在受试设备各端口的端子、电缆屏蔽层或受试设备的任何其他部分无任何电连接的情况下把快速瞬变脉冲群耦合到受试线路上。
电快速瞬变与脉冲群抗扰度试验探析
电快速瞬变与脉冲群抗扰度试验探析摘要；文中通过对一台微机保护装置（插件式）电快速瞬变（EFT）抗扰度试验失败的介绍，经过EFT试验和其波形数据分析，找出失败的原因。
指出EFT试验中通过空间辐射的能量不容小视，即干扰施加端口采取传导抑制的方法是不能完全克服干扰影响的，对空间的辐射也要采取措施；给出EFT 试验和产品设计时的一些注意事项；在解决工程 EFT试验问题时具有一定意义。
关键词：电快速瞬变脉冲群；抗扰度试验电快速瞬变脉冲是电网中经常出现的一种干扰信号，抗扰度是装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力，它是电子设备电磁兼容性的一个重要指标。
电子表的电磁兼容性是电能表质量的重要组成部分，将直接影响到电子表的可靠性或使用寿命；严重的时候，会造成电能计量的不准确，从而影响供电企业电费的合理回收，对供用电双方均造成损失。
电网中，电快速瞬变脉冲是继电器或接触器等在断开电感性负载时，由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处所产生的暂态骚扰。
当电网中的电感性负载多次重复开或关，则脉冲群也会随之多次重复出现，并且其出现的周期与重复开或关的时间间隙相对应。
一般来说，这种暂态骚扰能量较小，短期内不会对电子表中的电子元件造成的损坏，但由于其频谱分布较宽，所以会对电子表的工作可靠性产生影响，而且当能量积累到一定程度就可能引起线路（乃至设备）工作出错。
基于对这个问题的认识以及电力行业中对计量精确度要求的不断提升，促使人们对电子表的抗扰度试验日益关注。
1.电快速瞬变群脉冲试验基本概念（1）试验基本原理电快速瞬变脉冲群(EFT)是一种由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群。
其有特定的持续时间和脉冲周期，而且其单个脉冲也有规定的重复周期、电压幅值、上升时间和脉宽。
这类脉冲群产生的原因是:由于各种电气开关断开或闭合时触头间的电压超过绝缘电压导致产生火花放电，且间隙电压上升下降不断重复若干次直到开关完全断开或闭合，在这一过程中产生的火花放电就是电快速瞬变脉冲群(EFT)。
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
（ 3 ）选择试验等级，设置参数（试验电压、极性、重复频率和 试验时间）。
如：对交流电源端口试验电压峰值为 1 kV，重复频率为5 kHz， 试验时间为正、负极性各2 min。 （4）选择被耦合的线路（相线、零线或保护地线）。 （ 5 ）分别对被耦合的线路（相线、零线或保护地线）持续施加 正、负极性的试验电压各2 min。 （6）试验过程中，观察EUT的运行情况。
开关关上,电流流向 开关开启瞬间产生 火花电弧现象
I Vs Cs L Vs Cs L Vs Cs L
VL: 被 Cs 限
定
I
t
第九讲：电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
脉冲群(EFT)如何产生
• 感性负载的中断 •继电器和接触器的跳动 • 火花放电引起一系列脉波
第九讲：电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
脉冲群(EFT)特点
2
3 4
1
2 4
5
5 5
0.5
1 2
5
5 5
×
特定
特定
特定
特定
说明：“×”是开放等级，该等级必须在专用设备的规范中加以规定
14
第九讲：电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
接50Ω负载时单个脉冲的波形
15
第九讲：电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
电磁兼容标准
快 速 瞬 变 脉 冲 群 图 示
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第九讲：电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
第九讲：电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
试验方法
试验是在被试端口与参考接地板 之间施加共模的脉冲群信号： 供电电源（直流和交流）端口 I/O和通讯端口
19
第九讲：电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
试验步骤
（1）将器具通过耦合/去耦网络连接到电源上。 （ 2 ）选择 EUT的运行模式（典型、最敏感的预期运行模式、待 机状态等），并运行EUT（或待机）。
EFT电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
《EFT电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》《EFT电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》正文：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[原创]电快速瞬变脉冲群抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验Electromagnetic compatibility----Testing and measurement techniques Electrical fast transient/burst immunity testGB/T17626.4-1999Idt IEC 61000-4-4:19941 范围本标准目的是为评估电气和电子的供电电源端口,信号和控制端口在受到重复性快速瞬变干扰时的性能确定一个共同的能再现的评定依据.本试验是为了验证电气和电子设备对诸如来自切换瞬态过程的各种类型瞬变骚扰的抗扰度2. 引用标准GB/T4365-1995 电磁兼容术语IEC68-1:1998 环境试验第1部分总则和导则3. 概述重复性快速瞬变试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口,信号和控制端口的试验4 定义4.1 EUT equipment under test受试设备4.2端口port受试设备的外部电磁环境的特殊接口4.3 EFT/B electrical fast transient /burst电快速瞬变脉冲群4.4 耦合coupling线路间的相互作用,将能量从一个线路传送到另一个线路4.5 耦合网络coupling network用于将能量从一个线路传送到另一个线路的电路4.6 去耦网络decoupling network用于防止施加到受试设备上的电快速瞬变电压影响其他不被试验的装置,或系统的电路4.7 耦合夹coupling clamp在与受试线路没有任何电连接的情况下,以共模形式将干扰信号耦合到受试线路的.具有规定尺寸和特性的一种装置4.8 接地平面ground plane一块导电平面,其电位用作公共参考电位4.9 电磁兼容性EMC设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力4.10 抗扰度immunity (to disturbance)装置,设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力4.11 降低degradation (of performance)装置,设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏差4.12 瞬态transient在两相邻稳定状态之间变化的物理量或物理现象,其变化时间小于所关注的时间尺度4.13 上升时间rise time脉冲瞬时值首次达到10%峰值时与随后达到90%峰值的瞬时之间的时间间隔4.14 脉冲群burst一串数量有限的清晰脉冲或一个持续时间有的振荡.5 试验等级表1中列出了对设备的供电电源,保护接地,信号的控制端口进行电快速瞬变试验时应优先采用的试验等级的范围.等级在供电电源端口,保护接地I/O信号数据和控制端口电压峰值KV 重复频率KHZ 电压峰值KV 重复频率KHZ1 05 5 0.25 52 1 5 0.5 53 2 5 1 54 4 2.5 2 5* 特定特定特定特定6.试验设备6.1试验发生器试验发生器的主要元件:高压源;充电电阻;储能电容器;放电器;脉冲持续时间;成形电阻;阻抗匹配电阻;隔直电容6.1.1快速瞬变脉冲群发生器的性能和特性开路输出电压范围:0.25KV~4KV在接50欧负载时的运行特性:最大能量:4mJ/脉冲极性: 正负极性输出型式:同轴输出动态源阻抗: 50欧发生器的隔直电容:10nF单个脉冲的上升时间:5ns脉冲持续时间:50ns脉冲群持续时间:15ms脉冲群周期: 300ms6.1.2 快速瞬变脉冲群发生器特性的校验6.2 交/直流电源端口的耦合/去耦网络特性参数:频率范围:1MHZ~100MHZ耦合电容:33nF耦合衰减:<2dB在不对称条件下的去耦衰减:>20dbB网络中每条线路和其他线路之间的串扰衰减:>30dB耦合电容的绝缘耐受能力:5KV6.3 容性耦合夹耦合夹能在与受试设备各端口的端子,电缆屏蔽层或受试设备的任何其他部分无任何电连接的情况下把快速瞬变脉冲群耦合到受试线路上耦合夹的耦合电容取决于电缆的直径,材料和屏蔽该装置由盖住受试线路电缆的夹板组成,并且应放置在面积最小为1m2的接地平面上,接地参考平面的周边至少应超出耦合夹0.1m耦合夹的两端应具有高压同轴接头,其任一端均可与试验发生连接,发生器应连接到耦合夹最接近受试设备的那一端.7. 试验布置7.1 试验设备接地参考平面;耦合装置;去耦网络;试验发生器7.2 在实验室进行型式试验的试验装置7.2.1 试验条件受试设备应该放在接地参考平面上,并用厚度为0.1m±0.01m的绝缘支座与之隔开若受试设备为台式设备,则受试设备应放置在接地参考平面上方0.8m±0.08m处接地参考平面应为一块厚度不小于0.25mm的金属板,也可以使用其他的金属材料,但它们的厚度至少应为0.65mm接地平面的最小尺寸为1m*1m,其实际尺寸取决于受试设备的尺寸接地参考平面的各边至少应比受试设备超过0.1m接地参考平面应与保护地相连接除了位于受试设备下方的接地参考平面外,受试设备和所有其他导电性结构之间的最小距离应大于0.5m应使用耦合装置施加试验电压,试验电压应耦合到受试设备和去耦网络之间的线路上或与试验试验有关的两个设备之间的线路上在使用耦合夹时,除了位于耦合夹和受试设备下方的接地平面外,耦合板和所有其他导电性结构之间的最小距离是0.5m耦合装置和受度设备之间的信号线和电源线的长度应不大于1m7.2.2 把试验电压耦合到受试设备的方法通过耦合/去耦网络直接耦合电快速瞬变脉冲群骚扰电压通过容性耦合夹把骚扰试验电压施加到I/O端口和通信端口7.3 安装后试验的试验配置7.3.1 对供电电源端子和保护接地端子的试验7.3.2 对I/O和通信端口的试验8.试验程序8.1试验室参考条件8.1.1气候条件-------环境温度: 15℃~35℃-------相对湿度: 25%~75%-------大气压力: 86Kpa~106Kpa8.2.1 电磁条件实验室的电磁条件应能保证EUT正常运行,使试验结果不受影响8.2 试验应根据试验计划进行试验,包括对技术规范所规定的受试设备性能的检验试验计划应该规定以下内容:将要进行的试验的类型试验等级试验电压的极性内部或外部发生器激励试验的持续时间,不少于1min施加试验电压的次数待试验的受试设备端口受试设备的典型工作条件依次对受试设备各端口或对同属于两个以上电路的电缆等施加试验电压的顺序辅助设备9 试验结果和试验报告。
电快速瞬变脉冲群
电快速瞬变脉冲群电快速瞬变脉冲群抗扰度测试测试目的===电路中，机械开关对电感性负载的切换，通常会对同一电路的其他电气和电子设备产生干扰。
这类干扰的特点是：脉冲成群出现、脉冲的重复率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个秒冲的能量较低。
实践中，因电快速瞬变秒冲群造成设备故障的几率较小，但使设备产生误动作的情况经常可见。
分类===电源端口的电快速瞬变脉冲群抗扰度测试//信号线、控制线的电快速瞬变秒冲群抗扰度测试电快速瞬变脉冲群发生器的基本要求秒冲的上升时间（10％~90％）：5ns±30％秒冲持续时间（上升沿的50％至下降沿的50%）：50ns±30％秒冲重复频率：5kHz或者100kHz脉冲群的持续时间：15ms脉冲群的重复周期：300ms发生器在100R负载时输出电压（峰值）：0.25~4kv发生器在50R负载时输出电压（峰值）：0.125~2kv发生器的动态输出阻抗：50R±20％输出脉冲的极性：正/负与电源的关系：异步实验设置参考接地板用厚度为0.25mm以上的铜板或铝板（普通铝板容易氧化应慎用），若用其他金属板材，要求厚度大于0.65mm。
参考接地板的尺寸取决于测试设备、被测设备以及测试设备与被测设备之间之间所规定的接线距离（1m），参考接地板的各边至少应比上述组合超出0.1m。
参考接地板应与实验室的保护地相连。
被测设备用0.1m±0.01m的绝缘支座隔开后放在参考地板上（如果被测设备是台式设备，则应放置在离参考接地板高度为0.8m±0.08m的木桌上），被测设备距参考接地板边缘的最小尺寸为0.1m。
被测设备没有专门的地线时，不允许另外在设接地线来接地。
EUT与测试仪器之间的相对距离以及电源连线的长度都控制在1m，电源线的离地高度控制在0.1m，如有可能，最好用一个木制支架来摆放电源线。
当EUT的电源线不可拆卸，且长度超过1m时，那么超长部分就应当折叠成长为0.4m 的线束，并行放置在离参考接地板上方0.1m处。
整机电快速瞬变脉冲群抗扰度(EFT)试验评价方法
整机电快速瞬变脉冲群抗扰度（EFT/B）试验评价方法整机电快速瞬变脉冲群抗扰度（EFT/B）试验评价方法1 范围本标准规定了家用空调器、商用空调器、除湿机产品的整机电磁兼容（EMC）试验方法。
本标准适用于美的家用空调国内事业部。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 4343.2-1999 电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第2部分：抗扰度——产品类标准GB/T 4365-2003 电磁兼容术语GB/T 17626.4-1999 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1EUT equipment under test受试设备。
3.2EFT/B electrical fast transient/burst电快速瞬变脉冲群。
3.3耦合网络coupling network用于将能量从一个电路传递到另一个电路的电路3.4去耦网络decoupling network用于防止施加到EUT上的浪涌（冲击）影响其他不做实验的装置、设备或系统的电路3.5耦合夹coupling clamp在与受试线路没有任何电连接的情况下，以共模形式将干扰信号耦合到受试线路的、具有规定尺寸和特性的一种装置。
3.6接地（参考）平面ground (reference) plane一块导电平面，其电位用作公共参考电位。
3.7电磁兼容性electromagnetic compatibility (EMC)设备或系统在其电磁环境中能正常的工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
3.8（对骚扰的）抗扰度immunity (to a disturbance)装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。
EN61000-4-4电快速瞬变脉冲群抗扰性试验
同一时间仅有一相线(线 对 地)-共模例如下图L1-
Grounding
L1 L2 L3 N PE
Vs
EUT
10cm 绝缘物体
Grounding
All together
Common model test(共模测试)
同一时间所有相线(all线 对 地)-共模例如下图
L1,L2,L3,N,PE - Grounding
L1 L2 L3 N PE
Vs
EUT
10cm 绝缘物体
快速瞬变脉冲波经由 (CDN)耦合去耦合网络 供电至EUT之供电端子, 其他如信号线,控制线 等则经由容抗式耦合 夹具(capacitive coupling clamp)做测 试
Grounding
法规如何说到测试方式?
Typical Occurrence
Measurement result for the horn of a vehicle in a 12V supply network.
为何电快速瞬变脉冲群如此 重要?
Fast Transients
一般人对快速瞬变脉冲波认知不足 可对处理器计算机相关程序装置造成影响 会损害半导体 引起宽带传导及辐射干扰
In vehicles (cars, boats, etc.) 车用及船舶环境下
signalling horn 通讯装置 wipers (interval switching) 雨刷动作(间隔切换动作)
EN61000-4-4 试验等级及条件
法规 等级
1 2 3
在供电电源和保护接
地(PE)端子
在信号和控制端口
电快速瞬变脉冲群之物理现象说明
横跨于间隙间一系列或(连续性)非意图 性之电压放电
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測試頻譜範圍
Fast Transients / Burst
脈沖群週期
Characteristics
U
脈沖群持 續時間
脈沖群
300 m s 15 m s
Pulse Packet:
2.5 or 5 kHz,100K
脈沖群頻率依據測試電壓有 不同之測試頻率
U 代表試驗電壓
U
100% 90%
50%
10%
Single Pulse:單一脈波
Fast rise times: tr=5ns ±30%,
上升時間(10%-90%)
tp=50ns±30%
脈波寬度 (50% - 50%間 )
tr
Voltages up to t 4kV
tp
Spectrum from
2kHz to 25MHz
之能量回授 ▪ 火花放電引起一系列脈波 ▪ 電能於內部被分散
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電快速瞬變及脈沖群 看起來像什麼?
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Fast Transients / Burst
Characteristics 特性
電快速瞬變脈沖群之物理現象說明
▪ 橫跨於間隙間一系列或(連續性)非意圖 性之電壓放電
▪ 經由電機開關(繼電器)切換現象(感抗 負载切換)所引起
▪ 電壓多次高於供電電壓
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電快速瞬變脈沖群是於何處及 如何發生?
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EN61000-4-4 電快速瞬變脈沖群抗擾性試驗
Electrical Fast Transient/Burst Immunity Test Speaker PH Yuan
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電快速瞬變 和 脈沖群是什麼?
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Burst Transient 產生之原因
開關關上,電流流向
I
Vs Cs
L
開關開啟瞬間產生 火花ARC現象
開關完全off
Vs Cs
L
Vs Cs
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
L
VL: 被 Cs 限定
I
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T
脈沖群(BURST)如何產生
▪ 電感負载儲存能量 ▪ 當繼電器切斷時儲存於感抗負载
500V/div
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Typical Occurrence
Measurement result for the horn of a vehicle in a 12V supply network.
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15ms/0.75ms 脈沖群
持續時間
75個Pulse (pulse 0.2ms) 75個Pulse (pulse 0.01ms)
300ms 脈沖群週期
t
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Typical Occurrence
當開關切換動作執
行當下在接觸點產
Zs
生火花
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EN61000-4-4 試驗等級及條件
法規 在供電電源和保 在信號和控制端 等級 護接地(PE)端子 口
電壓峰 值KV
( ±１０％）
重複率/ KHz
( ±２０％）
電壓峰
值KV
( ±１０％）
重複率/ KHz
( ±２０％）
1 0.5
5
LL
~
CL
RL
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Typical Occurrence
U
此開關切換狀況下 沿電源或信號或控 制線產生脈沖群
t
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Typical Occurrence
200ms/div
.從示波器觀察當一 個220V電機開關繼 電器切換動作時之 測試結果-脈波群波 形狀況
發生之原因
開關切換期間,鍵盤按鈕期間產生 斷路開關
自動開關切換期間 電機繼電器 接觸器
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可能發生之場合
工業環境下
contactors, relays 接觸器,繼電器 long, high-current lines 長,高電流纜線
針對電源端口之電快速脈沖群抗擾性測試佈局
每一相線 ( L,N,PE ) 個別與接 地端測試(包含PE)
L
為何電快速瞬變脈沖群如此 重要?
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Fast Transients
一般人對快速瞬變脈沖波認知不足
可對處理器電腦相關程序裝置造成影響
會損害半導體
引起寬頻傳導及輻射干擾
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試驗目的
▪ 電快速瞬變脈沖群抗擾性測試是將一系列 電快速瞬變脈沖群耦合到電氣和電子設備 的電源端口,信號和控制線端口的試驗.
▪ 目的在建立公共和可重現之基準,用來評估 電氣和電子設備供電端口,信號和控制端口 當受到重複性電快速瞬變脈沖群干擾時的 性能是否能符合國際標準法規
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0.25
5
21
5
0.5
5
32
5
1
5
44
2.5
2
5
x 特殊
特殊 特殊
特殊
設備最實際安裝環境
受良好保護之環境例如計算 機房 受保護之環境如工廠,發電廠 之控制室或終端室 典型工作環境
嚴酷工作環境沒有採取特殊 安裝措施之工業過程設備 需要加以分析之環境
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家用及辦公室環境
light switches (manual and relays) 燈源開關(手動或繼 電器驅動) circuit breakers 斷路器
In vehicles (cars, boats, etc.) 車用及船舶環境下
signalling horn 通訊裝置 wipers (interval switching) 雨刷動作(間隔切換動作)