電焊機的電磁兼容性測試

   時間:2014-03-11 13:51:23
電焊機的電磁兼容性測試簡介
    隨著工業化進程的加快,全世界範圍內出現了「能源危機」「資源危機」和「環境危機」。傳統的「環境保護」的治理對象是「廢氣」「廢水」「廢渣」和「雜訊」四大污染……
電焊機的電磁兼容性測試正文
    隨著工業化進程的加快,全世界範圍內出現了「能源危機」「資源危機」和「環境危機」。傳統的「環境保護」的治理對象是「廢氣」「廢水」「廢渣」和「雜訊」四大污染源。隨著電力電子設備在機械加工等工業中的普遍採用,清潔電網和電磁空間也成為環境保護的重要內容。「電磁污染」已經繼「水、氣、渣、聲」之後被確定為第五大環境污染源。
                       

    電磁環境問題日益突出,引起世界各工業發達國家的重視。1989年歐共體頒布了89/336/EEC指令,明確規定自1996年1月1日起,所有電子、電器產品須通過EMC檢測方可進入歐洲市場;否則,將禁止其在歐共體市場銷售。該指令歷經91/263/EEC、92/31/EEC、93/68/EEC、93/97/EEC四次修訂,形成了1997年版本的「電磁兼容指令應用指南」,對歐共體各成員國和其它發達國家產品的電磁兼容性工作產生了深遠的影響。2002年歐盟又提出要對89/336/EEC指令做進一步修訂,以進一步提高出口到歐洲市場的電氣電子產品准入要求,引起了世界各國的廣泛關注。我國商務部也組織專家對歐盟指令修正案進行了評估,並於2004年4月派代表團出席歐盟會議,直接反映了我國意見。
                       

    自進入WTO以來,為了提高我國電氣電子產品的安全性和可靠性,我國也將產品的電磁兼容性要求納入到國家強制性產品認證範圍,明確規定自2005年5月1日起凡列入國家強制性產品認證目錄的產品未經認證不等生產、進口和銷售,電焊機的電磁兼容性問題由於技術原因和我國電焊機行業現狀暫時未納入強制認證產品目錄。
                       

    為了儘快與國際接軌,國家電焊機質量監督檢驗中心和北京工業大學正在聯合進行我國電焊機電磁兼容性水平摸底測試和國際電焊機電磁兼容性標準IEC 60974-10的國家標準轉化工作,預計將在兩年內出台我國的電焊機電磁兼容性檢驗標準。
                       

    本文就電焊機存在的主要電磁兼容性問題、電焊機的電磁兼容性標準的發展及標準的主要測試內容做一簡要介紹。
                       
★  1. 電焊機主要的電磁兼容性問題
                       

    電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)是指設備或系統在其電磁環境中能正常工作,且不對該環境中的任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。這意味著:首先設備要有一定的抗電磁干擾能力,設備中自身產生的電磁騷擾也應抑制在一定水平。它包括兩個方面:電磁干擾(簡稱EMI)和電磁敏感性(簡稱EMS)。電磁干擾是由干擾源、耦合通道和敏感設備三個要素構成,根據傳播途徑的不同又可分為輻射干擾和傳導干擾。電磁敏感性也可分為輻射敏感度和傳導敏感度。
                       

    電焊機在電磁兼容領域主要被認為是一個強的電磁干擾源,但隨著單片機和數字信號處理器晶元在電焊機領域的應用,電焊機的電磁敏感性即電焊機的抗擾性問題也越來越突出。
                       
☆  1.1 電焊機產生的電磁騷擾
                       

    弧焊設備工作時必然要產生具有很強的電磁干擾電弧,但是由於焊接電弧是一種廣譜的電磁發射,目前還沒有一個統一的測量標準,所以考察這類設備的電磁兼容性問題時應只考慮設備本身,而不考慮電弧發出的電磁騷擾。電焊機典型的電磁騷擾如下:

1.1.1 輸入電流諧波
                       

    輸入電流諧波產生的主要原因是電源電路的非線性。對於弧焊變壓器來說,主要是由於弧焊變壓器的非線性造成的;對於弧焊整流器和弧焊逆變器來說,主要是由於電路結構及工作方式導致不連續的從電網吸取能量造成。
                       

    逆變焊接電源對電網來說,本質上是一個大的整流電源,逆變電源為保證功率變換器輸入電壓的穩定,一般在整流橋後接有幾百到幾千微法的電解電容,在這種大的容性負載下,輸入電流是一種尖角波。逆變電源的輸入級一般採用單相或三相不可控整流加電容濾波,輸入電流波形在一個供電周期內是2個(單相)或4個(三相)尖角波。使電網中含有大量高次諧波。高次電壓、電流諧波之間存在嚴重相移,導致焊機的功率因數很低。
                       
1.1.2 傳導型電磁騷擾
                       

    大功率弧焊逆變器工作時功率器件開關電路寄生參數引起的電路寄生振蕩,是電磁騷擾產生的重要原因。在硬開關電路中,開關管關斷時,變壓器的漏感所產生的反電勢會使開關管的集射極之間出現電壓振蕩。這種電壓突變會產生與變壓器一次側接通時一樣的磁化衝擊電流瞬變,產生傳導型電磁騷擾,通過電源線傳導返回到配電系統,造成電網的電磁干擾。騷擾水平一般採用電源端子騷擾電壓度量。
    
1.1.3 輻射型電磁騷擾
                       

    目前逆變焊機多採用硬開關方式,作為一種高頻開關電源,在功率元件開關過程中不可避免的產生電磁騷擾,低於30MHz的主要以傳導形式返回電網,而高於30MHz的電磁騷擾,大多數沿著電源線向外輻射,另外也會通過機箱表面向外輻射。1GHz以下的輻射騷擾一般採用輻射場強來度量;1GHz以上的輻射騷擾一般採用輻射功率來度量。
                       
☆ 1.2 電焊機的抗擾性
                       

    隨著電焊機從機械控制、電磁控制發展到電子控制,電焊機已經從傳統的機電產品轉變為現代的電子產品,特別是近幾年來,單片機和DSP晶元在電焊機控制系統的大量採用,電焊機除了保證良好的焊接性能外,還必須保證在外界干擾存在時可靠工作。電焊機必須具備如下幾種干擾的抵抗能力。
                       
1.2.1 靜電放電
                       

    由於靜電的存在,使用半導體器件的時候,有可能導致數字半導體器件的擊穿。靜電放電及其造成的電磁場變化,也可能使電子設備產生誤動作。
                       
1.2.2 電快速瞬變脈衝群
                       

    電網中機械開關斷開感性負載,經常會對同一網路的其他電氣和電子設備造成干擾。這種干擾的特點是:脈衝成群出現、脈衝重複頻率較高、但單個脈衝能量較小,雖然不會造成設備故障,但容易產生誤動作。此項試驗主要模擬電網中機械開關斷開感性負載時引起的干擾。
                       
1.2.3 射頻輻射電磁場
                       

    射頻輻射電磁場干擾是人們最早考慮的電磁干擾,剛開始時是為了保證通信和廣播的接受效果。真正把射頻輻射電磁場作為對電子設備抗擾性的考核是在1984年出版的IEC801-3標準中,目前測試頻率規定為80~1000MHz,並且採用調製深度80%的1kHz調幅,主要考核焊接設備在強的模擬的變化電磁場中能否正常工作。
                       
1.2.4 電壓跌落與瞬時中斷
                       

    此項試驗主要模擬可能是高壓、中壓和低壓電網中負荷突然改變,或者是短路、接地故障等造成的電壓跌落或瞬時中斷,這在電焊機的工作環境中較為常見,要求電焊機不能損壞並在電網恢復正常時能按照正確的方式啟動工作。
                       
★ 2. 電焊機的電磁兼容性標準
                       

    電磁兼容標準體系分為基礎標準、通用標準、產品族標準和專用產品標準。電焊機的電磁兼容標準屬於專用產品標準。自1996年1月1日起,進入歐盟的電焊機產品必須符合EN50199-1995電磁兼容性標準。而自2004年1月1日起,歐盟以EN60974-10(2003版)代替EN50199-1995,EN60974-10等同於國際電工委員會的IEC60974-10(2002版)。
                       

    電焊機的IEC60974-10國際標準屬於專用產品標準,對電磁兼容性能要求與相應的產品族標準一致,試驗方法、試驗環境參照基礎標準。只是到考慮電焊機的特殊性,對試驗項目進行了刪減,對電磁兼容性能要求做了某些改變。特殊之處在於:
                       
2.1 範圍限定
                       

    電焊機電磁兼容性測試範圍明確規定包括電源及輔助設備,如送絲機、水冷系統、引弧及穩弧裝置等。
                       
2.2 測試布置
                       

    弧焊設備的發射及抗擾度試驗應在典型安裝下進行。

2.3 測試狀態
                       

焊接電源應在規定的約定負載下按照下述三種狀況進行測試。
                       
a)閑置狀態
                       

在負載開路情況下進行。應調整弧焊電源使其達到最大發射狀態,但無須操作焊槍開關和調節遙控器。
                       
b)在額定的最小焊接電流下
                       
c)在100%負載持續率的相應焊接電流下
                       

如果上述的任一種狀況輸入電流超過25A,那麼可以調整輸出電流使輸入電流降低到25A。但是如果輸入電流降不到25A或者更小時,可以根據CISPR 11:1997 規定的電壓探頭代替人工電源網路。

如焊接電源可以工作在AC和DC兩種模式,則兩種模式都應進行試驗。
                       

多功能焊接電源應在設定電流下最高的約定負載電壓下進行試驗。如果焊接電源不止一種輸出迴路(例如:有等離子切割和手工電弧焊兩種功能),則每一迴路應分別進行試驗。
                       
2.4 性能判據
                       

標準明確了電焊機抗擾性試驗的性能判據。抗擾性判據如下:
                       

判據A:弧焊設備應持續正常工作。除非製造商另有規定,焊接電流、送絲速度和行走速度允許在不超過設定值的±10%範圍內變化。弧焊設備的所有功能應保持正常,並且能夠正常關機,如用MIG/MAG焊槍上的開關或者腳踏開關;不允許存儲數據丟失;試驗完畢輸出應恢復初始設置;在任何情況下,空載電壓都不應超出IEC 60974-1的規定。
                       

判據B:焊接電流、送絲速度和行走速度允許在設定值的範圍內變化(這可能會導致熄弧,這時操作人員可以採用正常方法再引弧);弧焊設備應能夠正常關機,如用MIG/MAG焊槍上的開關或者腳踏開關;不允許存儲數據丟失;試驗完畢輸出應恢復初始設置;在任何情況下,空載電壓都不應超出IEC 60974-1的規定。

判據C:允許功能暫時性喪失,但要求設備可以手動複位;除非數據能夠重新恢復,否則不允許存儲數據丟失;試驗完畢輸出應恢復初始設置;在任何情況下,空載電壓都不應超出IEC 60974-1的規定。
                       
★ 3. 電焊機電磁兼容性測試內容
                       

電焊機的電磁兼容性測試包括電磁發射和抗擾性兩方面的內容。電磁發射試驗主要測試電焊機的電磁騷擾水平是否超過規定的限值;抗擾性高即是電磁敏感性低,用來測試電焊機抵抗外界干擾的能力。
                       
☆ 3.1 電磁發射試驗
                       

電焊機按照其使用環境可分為A、B兩類(class):A級設備是指非家用和不直接連接到住宅低壓供電網設施中使用的設備,B級設備是指家用和直接連接到住宅低壓供電網設施中使用的設備。A級設備應滿足A級限值,B級設備應滿足B級限值。
                       
3.1.1 騷擾電壓發射要求
                       

弧焊設備電源端子傳導發射測試按照標CISPR 11要求進行測試。
                 
3.1.2 諧波電流發射
                       

對於每相額定電流不超過16A的電焊機的電源端子諧波電流測試,標準IEC61000-3-2對工業和專業類使用的設備按A類設備的要求進行,如表3所示。對非專業類使用的電焊機按B類設備的要求進行,在A類設備限值基礎上乘以1.5倍。
                        
3.1.3 電壓波動要求
                       

對於每相電流不超過16A的電源端子的電壓波動和閃爍測試,按照標準IEC61000-3-3的要求進行;對於每相電流超過16A小於75A的電源端子的電壓波動和閃爍測試,按照標準IEC 61000-3-11進行。
                       
3.1.4 輻射發射要求
                       

弧焊設備輻射發射測試按照標準CISPR 11的要求進行測試。家用和直接連在低壓電網的非專用弧焊設備需要進行磁場分量和電場分量的測量,專用弧焊設備只進行輻射電場的測量。

☆ 3.2 抗擾性試驗
                       

那些不含電子控制線路的弧焊設備,例如弧焊變壓器、弧焊整流器、無源遙控器、無源的冷卻水箱、無源的CO2加熱器和非電驅動的送絲機等等,無須進行抗擾性試驗。另外由電感,
                       
整流器濾波抑制網路?電網頻率的變壓器?整流器?二極體和電阻器等無源器件組成的電子電路不認為是電子控制電路。其它包含電子控制線路的弧焊設備性能判據如下:
                       
3.2.1 射頻輻射電磁場抗擾度

★ 結束語
                       

隨著電焊機向高頻化、數字化、小型化發展,電焊機的電磁兼容性設計工作越來越迫切。隨著電力電子技術和電磁兼容技術的不斷進步,電焊機電磁兼容性問題的解決已經具備了技術上的可實現性。
                       

為了提高我國電焊機在國際市場上的競爭力,並且提高對進口焊接設備的電磁兼容性水平要求,建立中國的技術壁壘,需要儘快制訂中國電焊機的電磁兼容性標準,推行電焊機電磁兼容性能的強制性認證工作。

[電焊機的電磁兼容性測試],你可能也喜歡

  • 彈簧永久變形測試
  • 結構強度測試
  • 材料疲勞測試
  • smc電磁閥
  • 電磁閥
  • ckd電磁閥
  • 電磁閥原理
  • 油壓電磁閥
  • 螺絲扭力測試標準
  • 防爆產品測試
  • 兼容模式
  • 電磁兼容
  • 不兼容的jpeg
  • 兼容並敘
  • 兼容並序
Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “電焊機的電磁兼容性測試