工业机械电气设备+电压暂降和短时中断抗扰度试验规范.pdf

i c s2 9 0 2 0 j0 9 囝雷 中华人民共和国国家标准 g b t2 2 8 41 2 0 0 8 工业机械电气设备电压暂降 和短时中断抗扰度试验规范 e l e c t r i c a le q u i p m e n to fi n d u s t r i a lm a c h i n e s - - t e s t s p e c i f i c a t i o n sf o rv o l t a g ed i p s ，s h o r ti n t e r r u p t i o n si m m u n i t y 2 0 0 8 1 2 - 3 0 发布2 0 1 0 - 0 2 - 0 1 实施 丰瞀鹳鬻瓣譬雠瞥翼发布中国国家标准化管理委员会及1 1 1 目次 前言 引言一 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 基本原则- 5 试验优先选择的等级 5 1 概述- - 5 2 优先选用的试验等级和持续时间 6 试验目的、试验设备及试验配置 6 1 试验目的 6 2 试验发生器 6 3 测量峰值冲击电流能力的电视监测器的特性 6 4 电源 6 5 试验配置 7 试验程序t 7 1 试验计划- 7 2 试验室条件 7 3 试验 8 试验结果的评定 9 试验报告一 附录a ( 资料性附录) 试验的有关说明- g b t2 2 8 4 1 2 0 0 8 v 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 5 5 5 6 6 6 6 6 7 8 刖茜 g b t2 2 8 4 1 2 0 0 8 本标准的附录a 为资料性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国工业机械电气系统标准化技术委员会( s a c t c2 3 1 ) 归口。 本标准起草单位：广州数控设备有限公司、北京凯恩帝数控技术有限公司、沈阳高精数控技术有限 公司、固高科技( 深圳) 有限公司。 本标准主要起草人：张玉洁、何敏佳、杨洪丽、李本忍、邵国安、杨堂勇、郝柳、尹震宇、龚小云。 g b t2 2 8 41 2 0 0 8 引言 本标准的目的是建立一个基本试验规范，以评定工业机械电气设备在经受电压暂降和短时中断时 的性能变化情况。 本标准提出了与低压供电网连接的额定输入电流每相不超过1 6a 的工业机械的电气、电子设备及 系统对电压暂降和短时中断抗扰度的基本试验要求、试验设备及配置、试验方法及程序和与不同环境及 安装状态有关的试验等级。 本标准的制定参照了g b5 2 2 6 12 0 0 2 i e c6 0 2 0 4 1 ：2 0 0 0 机械安全机械电气设备第1 部 分：通用技术条件、g b t2 1 0 6 72 0 0 7 t 业机械电气设备电磁兼容通用抗扰度要求等标准。 1 范围 工业机械电气设备电压暂降 和短时中断抗扰度试验规范 g b t2 2 8 41 2 0 0 8 本标准规定了与低压供电网连接的工业机械的电气、电子设备及系统( 以下可简称为“设备”) 电压 暂降和短时中断抗扰度的基本试验要求、试验设备及配置、试验方法及程序、试验结果评定及试验报告 的编写，也规定了与不同环境及安装状态有关的优先选择的试验等级。 本标准适用于额定电压不超过a c i o o o v 、额定频率不超过2 0 0h z 且额定输入电流每相不超过 1 6a 的工业机械的电气、电子设备及系统或电气设备及系统的部件的电压暂降和短时中断的抗扰度 试验。 抗扰度试验可适用于设备的： 研发试验； 一一型式试验； 验收试验； 生产试验。 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。 g b t4 3 6 52 0 0 3 电工术语电磁兼容( i d ti e c6 0 0 5 0 ( 1 6 1 ) ：1 9 9 0 ) g b t2 1 0 6 72 0 0 7 工业机械电气设备 电磁兼容通用抗扰度要求 3 术语和定义 g b t4 3 6 5 - - 2 0 0 3 所确立的及下列术语和定义适用于本标准。 3 1 ( 性能) 降低d e g r a d a t i o n ( o fp e r f o r m a n c e ) 装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。 g b t4 3 6 52 0 0 3 ，定义1 6 1 0 1 1 9 注：“降低”一词可用于暂时失效或永久失效。 3 2 电压暂降v o l t a g ed i p 在电气系统某一点上的电压突然减少到低于规定的阈限，随后经历一段短暂的间隔恢复到正常值。 g b t1 7 6 2 6 1 1 2 0 0 8 ，定义3 3 1 注：电压暂降是一个二维的电磁干扰，其等级由电压和时间( 持续时间) 决定。 3 3 短时中断s h o r ti n t e r r u p t i o n 供电系统某一点上所有相位突然下降到规定的中断阈限以下，随后经历一段短暂间隔恢复到正常 1 g b t2 2 8 4 1 2 0 0 8 值。短时中断可以认为是i 0 0 幅值的电压暂降。 修改g b t1 7 6 2 6 1 1 2 0 0 8 ，定义3 4 1 3 4 故障m a l f u n c t i o n 设备执行预期功能能力终止，或设备执行非预期功能。 g b t1 7 6 2 6 1 1 2 0 0 8 ，定义3 6 3 5 电源线p o w e rl i n e s 从电源( 交流或直流电压) 引出的线路。 4 基本原则 工业机械的电气、电子设备及系统会受到供电电源电压暂降、短时中断或电压变化的影响，主要为 下列情况： a ) 电压暂降、短时中断是由电网、电力设施的故障或负荷突然出现大的变化引起的。 在某些情况下会出现两次或更多次连续的暂降或中断，而这些现象本质上是随机的，其特征可 以用偏离额定电压量及持续时间来表述； b ) 电压暂降和短时中断不总是突发的。 因为与供电网络相连的旋转电机和保护元件有一定的反作用时间。如果大的电源网络断开 ( 一个工厂的局部或一个地区中的较大的范围) ，电压将由于有很多旋转电机连接到电网上使 之逐步降低，这些旋转电机短期内作为发电机运行，并向电网输送发电； c ) 有些设备对电压的渐变化比对电压的突变更为敏感。 为了保护和存贮内部存贮器的数据，大多数数据处理设备装有内置式断电检测器，以便在电源 恢复后，设备按正确的方式起动。有些断电检测器对电源电压的逐渐降低不能快速反应，因此 加在集成电路上的直流电压在断电检测器触发之前会减小到低于最小运行电压的水平，并且 数据将会丢失或改变。 所以，本标准结合g b t2 1 0 6 7 - - 2 0 0 7 对工业机械电气、电子设备及系统的通用抗扰度要求以及有 关产品类( 或产品) 标准的要求，规定了用不同类型的试验来模拟电压突变的效应。 5 试验优先选择的等级 5 1 概述 试验以设备的额定工作电压( u t ) 作为规定电压试验等级的基础。 当设备有一个额定电压范围时，应按如下规定： 一一如果额定电压的范围不超过其低端的电压值的2 0 ，则在该范围内可规定一个电压作为试验 等级的基准( u ，) 。 在其他情况下，应在额定电压范围规定的低端电压和高端电压下试验。 5 2 优先选用的试验等级和持续时间 u ，和变化后的电压之间的变化是突然发生的。电压阶跃能够在电源电压的任意相位开始和停止。 采用以下的电压的试验等级( u ，) ：0 、4 0 及7 0 ，对应于从额定电压暂降1 0 0 、6 0 及3 0 。 优先采用的试验等级和持续时间列于表1 。表中较短的持续时间，尤其是半个周期，应进行试验， 以确定e u t 能否按其预定的性能运行。 图1 所示，试验等级和持续时间应由产品标准( 或技术要求) 中给出试验等级为0 ，相当于完全电压 2 中断，实际上额定电压l h 从0 到2 0 的电压试验等级都可以认为是完全中断。 g b t2 2 8 4 1 2 0 0 8 表1电压暂降和短时中断试验优先选择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 u tu t( 周期) 0 5 。 01 0 0 1 5 4 06 01 0 2 5 5 0 7 0 3 0 注1 ：可以选择上述一个或多个试验等级和持续时间。 注2 ：如果对e u t 进行1 0 0 的电压暂降试验，一般不必在相同的持续时间进行其他等级的试验( 保安系统或电 动装置除外) 。 注3 ：“”表示一个未定的持续时间，这个时间可以由产品技术条件给出，最普遍的持续时间是少于5 0 个周期。 注4 ：任何持续时间可用于任意试验等级。 对于o 5 个周期，应在正极性和负极性下进行试验，即分别在0 。和1 8 0 。开始试验。 f ， 1n aaaa 八八a 0vvvvw v vvv 扩y 注：电压减小到7 0 后，持续l o 个周期，在过0 处突变。 图1 电压暂降 6 试验目的、试验设备及试验配置 6 1 试验目的 电压暂降是降低幅度超过u 。的1 0 1 5 、持续时间较短( o 5 个5 0 个周期) 的偶然的电压降。 短时中断是降低幅度为u ，的1 0 0 的电压暂降。试验目的是检验可能对电压暂降和短时中断具有敏 感性的设备的抗扰度。 电压暂降和中断由低压、中压或高压网络中的故障( 短路和接地故障) 引起。尤其要对能快速自动 重合闸的开关故障后持续时间为0 5s 的暂降和中断进行研究。电压暂降和中断的影响可以有不同的 类型，例如： 接触器跳闸； 调节装置的不正常运行； 一变压器的变换故障； 计算机存储器中的数据丢失，等等。 6 2 试验发生器 6 2 1 电路原理 除专门指出的以外，电压暂降和短时中断试验发生器的特性及电路原理见图2 、图3 。 3 g b t2 2 8 4 1 2 0 0 8 发生器应有防止强骚扰发射的措施，否则这些骚扰注入供电网络，就可能会影响试验结果。 电源 中线 图2 采用调压器和开关进行电压跌落和短时中断试验的电路原理 广一一一一一一一一一一 相线o _ 电源】 l 中线o - j 一 图3 采用功率放大器进行电压跌落和短时中断试验的电路原理 图2 、图3 为两种可能的模拟电源的试验电路原理图结构。 同时分断两个开关即可模拟电源中断( 见图2 ) ，中断持续时间可以预先设定。电压的下落和上升 可通过交替闭合开关l 和开关2 来模拟。这两个开关不能同时闭合，在相位上独立地开断和闭合这两 个开关应是可能的。调压器输出电压即可人工调节，也可通过电动机自动调节。 波形发生器和功率放大器可用于替代调压器和开关( 见图3 ) 。 6 2 2 特征与性能 输出电压：如表1 所示，5 ； 发生器的输出随负荷变化的误差： 1 0 0 输出，0a 1 6a ： 5 ； 7 0 输出，0a 2 3a ： 7 ； 4 0 输出，0a 4 0a ： 1 0 。 输出电流能力：额定电压下每相电流为1 6a 有效值。发生器应能在7 0 额定电压下输出2 3a ， 在4 0 额定电压下输出4 0a ，持续时间最长为5s ( 根据e u t 的额定稳态电流情况，这一要求可降低， 见附录a 中的a 2 ) 。 峰值冲击电流驱动能力：不应受发生器的限制，但发生器的最大峰值驱动能力不应超过5 0 0a ( 相 对2 2 0v 2 4 0v 电源) ，或2 5 0a ( 相对2 2 0v 2 4 0v 电源) ； 发生器带有1 0 0q 阻性负载时，实际电压的上过冲下过冲：小于电压变化的 5 ； 发生器带有1 0 0n 阻性负载时，突变过程中电压上升或降落时间：1p s 5p s ； 相位变化：o 。3 6 0 。( 如有必要) ； 4 g b t2 2 8 4 1 2 0 0 8 电压暂降和短时中断与电源电压的相位关系： 土1 0 。； 输出阻抗应主要呈电阻性，即使在过渡过程中也应呈低阻抗。 6 2 3 试验发生器特性校验 为了比较试验结果，发生器的特性应按下列要求进行特性校验： 发生器的1 0 0 、7 0 和4 0 有效值输出电压应符合所选择的运行电压( 如2 3 0v 、1 2 0v 等) 的那些百分比； 三种电压的有效值均应在空载时测量，且保持在标称值的规定百分数内； 三种输出电压均应校验其负载调整率，在1 0 0 输出电压带1 6a 负载时，不应超过5 ；在 7 0 输出电压带2 3a 负载时，以及在4 0 输出电压带4 0a 负载时，都不应超过规定的百 分数； 一一7 0 输出和4 0 输出时的试验，持续时间不应超过5s 。 如果需要校验峰值冲击电流驱动能力，将一个l7 0 0p f 未充电的电容器和一个合适的整流器串联 作为负载，发生器从0 切换到1 0 0 输出，在9 0 。和2 7 0 。相位时进行试验，见a 1 。 当认为e u t 可能吸收小于标准发生器规定的峰值冲击电流( 例如在2 2 0v 2 4 0v 时的电流为 5 0 0a ) ，而采用具有小于该电流的发生器时，应先测量e u t 的峰值冲击电流以确认之。当采用发生器 供电时，测得的e u t 峰值冲击电流应小于发生器峰值驱动能力的7 0 ，按附录a 的规定，实际e u t 冲击电流应从冷启动和关闭5 s 后进行测量。 发生器开关特性应通过一个具有合适功耗的1 0 0n 负载来测量。 在相位9 0 。和2 7 0 。，对电压切换。从0 1 0 0 、1 0 0 7 0 、1 0 0 4 0 和1 0 0 o 的上升和下 降时间，以及过冲和欠冲都应进行校验。 开关的相位准确性，从o 1 0 0 和1 0 0 o ，把3 6 0 。按4 5 。等分成九个相角进行校验。从1 0 0 7 0 和7 0 1 0 0 以及从1 0 0 4 0 和4 0 1 0 0 ，在9 0 。和1 8 0 。进行校验。 注：电压发生器应按规定的时间、公认的质量保证体系重复校准。 6 3 测量峰值冲击电流能力的电视监测器的特性 5 0n 负载的输出电压：o 0 1v a ； 峰值电流：10 0 0a ； 峰值电流准确度( 3m s 持续时间的脉冲) ：土1 0 ； 有效电流值：5 0a ； 最大的j t ：1 0a s ； 上升下降时间： 5 0 0n s ； 低频3d b 点：1 0h z ； 插入电阻：d o 0 0 1n ； 构造：环形； 孔直径：5c m 。 6 4 电源 试验用电源的频率在( 1 2 ) 额定频率以内。 6 5 试验配置 用e u t 制造商规定、最短的电源电缆把e u t 连接到试验发生器上进行试验。如果无电缆长度规 定，则应是适合e u t 所用的最短电缆。 图2 所示为带有内部开关的发生器，发生器产生电压暂降、短时中断和额定电压逐步过渡到变化后 的电压变化。图3 所示的是采用一个发生器和一个放大器组合。 5 g b t2 2 8 4 卜2 0 0 8 7 试验程序 7 1 试验计划 对于一个给定的e u t ，在开始试验之前，应先准备一份试验计划。 试验计划一般应包括： e u t 的类型； 有关连接( 插座、端子等) 和相应的电缆以及辅助设备的资料； e u t 的输入电源端口； e u t 的典型运行方式； 相关标准中采用和定义的性能要求； 设备的运行方式； 试验布置的描述。 如果没有e u t 实际运行用的信号源，则应模拟它们。 对每一项试验，应记录任何性能降低的情况，监视设备应能显示试验中和试验后运行的状态，每组 试验试验后，应进行一次全面的性能检查。 7 2 试验室条件 7 2 1 环境条件 温度：1 5 3 5 ； 相对湿度：2 5 3 5 ； 大气压力：8 6k p a 1 0 6k p a 。 注：具体产品标准规定的其他任何值，在试验报告中要记录温度和相对湿度。 7 2 2 电磁条件 实验室的电磁条件应能保证e u t 正常运行，使试验结果不受影响。 7 3 试验 试验时，监测试验的电源电压使其在2 准确度之内，发生器的过零控制应有土1 0 的准确度。 e u t 应按每一种选定的试验等级和持续时间组合，顺序进行三次跌落或中断试验，最小间隔1 0s ( 两次试验之间的间隔) 。 电源电压的突变发生在电压过零处，是由有关标准或产品标准认为是关键的相位处，每相优先选择 4 5 。、9 0 。、1 3 5 。、1 8 0 。、2 2 5 。、2 7 0 。和3 1 5 。 对于三相系统，优先选择逐相试验，在某些情况下，如三相电表和三相电源设备，三相都应同时试 验。对于三相同时采用跌落和中断的情况，如6 2 所示给出的电压的过零条件，将只在一相试验。 8 试验结果的评定 下面给出的试验结果的评定的指导性原则。 由于受试的设备和系统种类多，差异大，使得电压暂降和短时中断，对设备和系统的影响的确定有 困难。 试验结果一般按e u t 的运行条件和性能标准进行如下分类( 除非有关的产品标准另有规定 除外) ： a ) 在标准限值内性能正常； b ) 功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复； c ) 功能或性髓暂时降低或丧失，但需操作者干涉或系统复位才能恢复； d ) 因设备( 元件) 或软件损坏，或数据丢失而造成不能自行恢复正常状态的功能降低或丧失。 e u t 不应由于应用本标准的规定的试验而出现危险或不安全的结果。 6 c b t2 2 8 4 1 2 0 0 8 在进行认可试验的情况下，试验程序和试验结果的说明应在专门的产品标准中阐明。 一般地，如果e u t 在整个试验期间显示其抗扰度，并且在试验结束后达到标准中的功能要求，则 表明试验合格。 产品标准中的规定一些对e u t 认为是不重要的要求，因而是可接受的效应。对于这些条件，应确 认e u t 在试验过程中和结束后具有自动恢复其运行功能的能力。应记录e u t 失去性能的时间，这些 条件的确认与试验结果的评定密不可分。 9 试验报告 下面给出有关试验报告编写的指导性原则。 试验报告应包括试验条件和试验结果。 试验报告应包含重现试验所具有的全部信息，特别是下列内容： a ) 试验计划的项目内容； b )e u t 和辅助设备的标识，如商标名称、产品型号、系列号； c ) 所确定的试验等级； d ) 在通用( 或产品或产品类) 标准中规定的性能要求； e ) 施加骚扰的试验中或试验后观察到e u t 的任何影响及持续时间 f ) 试验通过或失败的判定理由( 依据标准) ； g ) 试验中要求遵守的特殊条件，如e u t 的运行条件等； h ) 其他必要信息的描述。 g b t2 2 8 4 卜2 0 0 8 附录a ( 资料性附录) 试验的有关说明 a 1 试验发生器峰值冲击电流驱动能力 测量发生器峰值冲击电流驱动能力的电路如图a 1 所示，桥式整流可以在9 0 。与2 7 0 。时试验而不 必变化整流器极性。整流器半周电源电流额定值至少应为发生器冲击电流驱动能力的两倍，以提供适 当的运行安全系数。 电压中断 鹫制 发生嚣 g 电压中断发生器，在9 0 。与2 7 0 。上转换； t 电流探头，可输出给示波器来监视； b 整流桥； r 分流电阻器，1 0 0nr 1 0k q ； c l7 0 0 ( 1 士2 0 ) p f 的电解电容器。 图a 1确定短时中断发生器冲击电流驱动能力的电路 17 0 0p f 的电解电容器容许土2 0 的误差，它的电压额定值最好超