1、智能電器（六）,大連理工大學電氣工程與應用電子技術系 2005年5月,六 智能電器的可靠性與電磁兼容,6.1 智能電器的可靠性 6.2 智能電器的電磁兼容 6.3智能電器的電磁兼容試驗和標準,6.1 智能電器的可靠性,6.1.1 可靠性的一般理論,可靠性的定義：產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內完成規(guī)定功能的能力。 五個要素：產品、使用條件、規(guī)定時間、規(guī)定功能和能力。,6.1.2 常用的可靠性指標,A）失效概率密度和失效率 B）可靠度 C）平均壽命,6.1.3 設備常見失效模式,A）模式一,B）模式二,C）模式三,D）模式四,使用壽命,使用壽命,使用壽命,使用壽命,0,入（t）,t,0,入（t）,t

2、,0,入（t）,t,0,入（t）,t,D）模式五,E）模式六,F）模式七,使用壽命,0,入（t）,t,使用壽命,0,入（t）,t,使用壽命,0,入（t）,t,6.1.4 產品可靠性模型的建立,A）串聯(lián)結構模型與數(shù)學模型,B）并聯(lián)結構模型及數(shù)學模型,C）表決系統(tǒng)及數(shù)學模型,一個產品可以看成由一系列元件組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的可靠性與各元件的可靠性、系統(tǒng)的組成方式等有關。可通過系統(tǒng)可靠性模型進行分析。,6.1.5 產品可靠性的評估,元件計數(shù)法是根據設備中各種元器件的數(shù)量及該種元器件的通用失效率、質量等級及設備的應用環(huán)境類別等來估算產品可靠性的一種方法，其計算設備失效率的數(shù)學表達式為：,6.2 智能電器

3、的電磁兼容,6.2.1 概述,電磁兼容（ElectroMagnetic CompatibilityEMC），根據國家標準GB/T13926.9（與國際標準IEC801-1等效）的定義是：裝置能在規(guī)定的電磁環(huán)境中正常工作而不對該環(huán)境或其他設備造成不允許的擾動的能力。 它包括兩方面的含義： 設備或系統(tǒng)應具有抵抗給定電磁干擾的能力，并且有一定的安全余量，即它應不會因受到處于同一電磁環(huán)境中的其他設備或系統(tǒng)發(fā)射的電磁干擾而產生不允許的工作性能降低。設備或系統(tǒng)不產生超過規(guī)定限度的電磁干擾。即它不會產生使處于同電磁環(huán)境中的其他設備或系統(tǒng)出現(xiàn)超過規(guī)定限度的工作性能降級的電磁干擾。,6.2.2 智能電器的電磁干

4、擾源,智能電器在強電磁場下工作，電磁兼容至關重要。電磁兼容設計的主要任務就是降低電磁敏感性，提高抗干擾能力。 智能電器受到的電磁干擾主要有以下幾種。 A）雷擊干擾 B）開關設備動作時的干擾 C）電弧放電引起的高頻電磁輻射 D）靜電放電干擾 E）控制系統(tǒng)中開關電源的干擾,6.2.3 智能電器中的電磁耦合方式,電磁干擾傳輸有兩種方式：一種是傳導傳輸方式，另一種是輻射傳輸方式。因此從被干擾的敏感器角度來看，干擾的耦合可分為傳導耦合和輻射耦合兩類。,A）傳導耦合 i） 電阻性耦合,ii） 電容性耦合 iii）電感性耦合,B）輻射耦合,i）天線耦合 如高靈敏放大器三極管的基極管腳虛焊 ii）場對導線的感

5、應耦合 iii）閉合回路耦合,6.2.4 智能電器中的電磁干擾抑制措施,從電磁干擾的基本原理可知，提高智能電器電磁兼容水平可以從三方面著手：降低干擾源的電磁輻射水平；切斷干擾的傳輸和耦合途徑；降低接收元件的敏感性。具體的抗干擾措施設計可以從硬件和軟件兩方面入手來實施。 A）硬件抗干擾設計 交流隔離變壓器和濾波 i）消除電源噪聲 直流穩(wěn)壓電源的選用和濾波 分離供電系統(tǒng),ii）接地技術,iii）合理的系統(tǒng)布局,iv）傳輸線技術,傳輸線阻抗匹配,外部配線抗干擾措施,B）軟件抗干擾設計,i）軟件陷阱法 ii）數(shù)據和程序的冗余設計 iii）軟件濾波 iiii）軟件和硬件程序運行監(jiān)視器（WATCH DOG

6、）,6.3智能電器的電磁兼容試驗和標準,6.3.1 概述,根據國際電工委員會（IEC）的規(guī)定，所謂電磁兼容試驗就是設備在進入現(xiàn)場之前經受再現(xiàn)和模擬其工作環(huán)境可能遇到的電磁干擾以及它在工作中產生的電磁兼容發(fā)射（包括輻射的發(fā)射和傳導的發(fā)射）的各種試驗。 電磁敏感度試驗：在規(guī)定的條件下，對電力或電子設備發(fā)出的有害電磁干擾進行測量，確定其是否超過了規(guī)定的限值的試驗。 電磁抗擾度試驗：各類生產設備運行所產生的電磁干擾，使工作過程的測量和控制設備處于嚴酷的電磁環(huán)境中。為了保證裝置和系統(tǒng)的可靠性，這些裝置、系統(tǒng)必須經受在工作場所可能遇到的各種電磁干擾的試驗。,6.3.2 電磁兼容抗擾度試驗,根據IEC610

7、00-4（試驗和測量技術）標準，我國制定了電磁抗擾度試驗標準GB/T17626，其主要包括以下幾個方面的內容： 1靜電放電抗擾度試驗,2射頻輻射電磁場抗擾度試驗,3電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗,4雷擊浪涌抗擾度試驗,5由射頻場感應所引起的傳導干擾抗擾度試驗,6工頻磁場抗擾度試驗,7電壓跌落、短時中斷和電壓漸變抗擾度試驗,8衰減振蕩波抗擾度試驗,6.3.3 電磁兼容標準,6.3.3.1電磁兼容標準的內容 傳導發(fā)射、輻射發(fā)射、傳導敏感度（抗擾度）、輻射敏感度（抗擾度）,6.3.2.2 主要國際電磁兼容組織與機構,6.3.2.3 國際電磁兼容標準體系,6.3.2.4 電磁兼容國際標準及規(guī)范,表6-3

8、IEC61000系列標準的內容:,6.3.2.5 我國電磁兼容標準及其發(fā)展,我國從2003年8月1日起開始執(zhí)行“中國強制認證”（China Compulsory Certification）制度，簡稱3C認證。在3C認證的認證規(guī)則中，幾乎所有的電子、電氣類產品都包含了電磁兼容性能的要求。 絕大多數(shù)的CISPR標準和IEC61000系列標準已經轉化為我國國家標準。我國分別在國家電力公司、華北電力大學和武漢高壓研究所建立了電磁兼容試驗室，已經可以開展電氣、電子產品的電磁兼容認證工作。,本章思考題：,1 如何定義智能電器的失效概率密度和失效率、可靠度、平均壽命？ 2 智能電器可能受到哪些電磁干擾？ 3 舉例說明智能電器常用的抗干擾措施。 4 簡述現(xiàn)有的電磁兼容國際標準。 參考文獻：