วิธีดำเนินการออกแบบ EMC ของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีการควบคุม
ประสิทธิภาพของ EMC เป็นข้อกำหนดดัชนีที่สำคัญของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีการควบคุม ตามข้อกำหนดสำหรับค่าการใช้งานของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่ควบคุม ประสิทธิภาพ EMC ของมันไม่ควรเป็นไปตามดัชนีภูมิคุ้มกันของระดับความรุนแรงที่สูงกว่าและขีดจำกัดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติเท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่านั้น ควรเป็นไปตามโหลดของมัน (ไวต่อ อีเอ็มไอ). อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) เพื่อให้มีขอบความปลอดภัย EMC ที่เพียงพอ ในบทความนี้ เมื่อรวมกับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ EMC ของผลิตภัณฑ์ ข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องและวิธีการทดสอบจะอธิบายโดยละเอียด และเสนอความคิดเห็นส่วนตัว
1 แนวคิดพื้นฐาน
ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (ElectromagneTicCompaTIbility เรียกว่า EMC) เป็นดัชนีคุณภาพที่สำคัญของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ถือได้ว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยเนื้อหาหลัก 2 ส่วน ได้แก่ บรรทัดฐานด้านคุณภาพและตัวบ่งชี้ทางเทคนิค แบบแรกเกี่ยวข้องกับบรรทัดฐานทั่วไป นั่นคือ IEC สากล และมาตรฐานพื้นฐานที่กำหนดขึ้นโดยประเทศจีน หลังคือการควบคุมการทำงานของผลิตภัณฑ์และข้อกำหนดทางเทคนิค ข้อกำหนดด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและความปลอดภัยเป็นมาตรฐานพื้นฐาน ปัจจุบัน EMC ได้สร้างระบบที่สมบูรณ์ตั้งแต่มาตรฐานพื้นฐาน มาตรฐานทั่วไป มาตรฐานครอบครัว และมาตรฐานผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ยังมีกฎหมายพิเศษเพื่อการนี้ในระดับสากล ตัวอย่างเช่น สหภาพยุโรปได้กำหนดข้อบังคับโดยกำหนดว่าตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2539 ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ต้องได้รับการรับรองคุณสมบัติของการจัดการแรงดันต่ำ (LV Directive) และการจัดการความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC Directive) ก่อนจึงจะจำหน่ายได้ ตลาด. ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มาตรฐานใหม่ของ EMC ได้รับการเผยแพร่อย่างเป็นทางการในประเทศจีน อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่ามาตรฐาน EMC ที่เกี่ยวข้องของ IEC จะยังคงได้รับการอัปเกรดจากฉบับร่างหรือเวอร์ชันเก่าเป็นเวอร์ชันอย่างเป็นทางการ และมาตรฐาน EMC ระดับชาติที่เกี่ยวข้องจะได้รับการอัปเดตและเผยแพร่อย่างต่อเนื่อง และเวอร์ชันล่าสุดจะมีความสำคัญเหนือกว่าสำหรับ EMC ที่เกี่ยวข้อง การทดสอบ
สิ่งที่เรียกว่า EMC ถูกกำหนดเป็น GB/T4365-1996 "คำศัพท์เกี่ยวกับความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า" เป็น: ความสามารถของอุปกรณ์หรือระบบในการทำงานตามปกติในสภาพแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยไม่ก่อให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ยอมรับไม่ได้ต่อสิ่งใดก็ตามในสภาพแวดล้อม คำนิยามนี้สรุปได้สามประการ ประการแรก ข้อจำกัดของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้ามีอยู่ทั่วไป แต่สามารถถูกจำกัดโดยมาตรฐานคุณภาพ และความเป็นอันตรายสามารถถูกจำกัดด้วยวิธีการทางเทคนิค ซึ่งหมายความว่าควรกำหนดค่าขีดจำกัดของความเข้มของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งออกไปสำหรับผลิตภัณฑ์เพื่อให้แน่ใจว่าสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้ามีคุณสมบัติเหมาะสม ประการที่สองภูมิคุ้มกันของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าผลิตภัณฑ์ควรสามารถทำงานได้ตามปกติในสภาพแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยมีความเข้มของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ระบุโดยไม่ลดดัชนีประสิทธิภาพ ประการที่สาม การกำหนดมาตรฐานและความเข้ากันได้ของสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้า กล่าวคือ การใช้มาตรการใด ๆ กับการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าไม่สามารถลดประสิทธิภาพการทำงานของตัวมันเองหรือผลิตภัณฑ์หรือระบบอื่น ๆ ในสภาพแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดียวกันได้ และจะอยู่ร่วมกันในลักษณะที่ "สงบสุข" ที่เป็นมิตรเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เพื่อลดการรบกวนการนำไฟฟ้า ตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อแบบขนานระหว่างสายเฟสกำลังของอุปกรณ์และสายกราวด์ สำหรับอุปกรณ์ ความจุของตัวเก็บประจุต้องเป็นไปตามข้อกำหนดค่าจำกัดของกระแสไฟฟ้ารั่วในมาตรฐานความปลอดภัย สำหรับระบบจะต้องป้องกันไม่ให้เป็นแหล่งเชื่อมต่อรบกวนระบบและส่งผลกระทบต่อการทำงานของระบบ ดังนั้น การทดสอบ EMC ของผลิตภัณฑ์ควรประกอบด้วยสองด้าน: (1) ทดสอบความเข้มของสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งไปยังโลกภายนอกเพื่อยืนยันว่าเป็นไปตามข้อกำหนดค่าจำกัดที่กำหนดในมาตรฐานที่เกี่ยวข้องหรือไม่
รายการทดสอบและข้อกำหนดของ EMC
ข้อกำหนดการทดสอบ EMC แบ่งออกเป็น 3 ประเภทตามการใช้งานผลิตภัณฑ์ ได้แก่ การใช้งานทางทหาร การใช้งานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ และการใช้งานในสภาพแวดล้อมพลเรือนและที่อยู่อาศัย รายการทดสอบ ข้อกำหนด และวิธีการของสองรายการหลังค่อนข้างสอดคล้องกัน และความแตกต่างอยู่ที่ข้อกำหนดสำหรับตัวบ่งชี้ หมวดทหารค่อนข้างแตกต่างจากสองหมวดหลังเนื่องจากการใช้งานพิเศษ นอกจากนี้ เนื่องจากความเฉพาะเจาะจงในการใช้งาน อุปกรณ์การบินและการเดินเรือจึงมีความต้องการสูงเช่นเดียวกับยุทโธปกรณ์ทางทหาร และมีมาตรฐานและข้อกำหนดทั่วไปสากล ตามเงื่อนไขการใช้งานของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีการควบคุมที่ขายในท้องตลาด บทความนี้มุ่งเน้นไปที่สองประเภทหลัง
เนื่องจากความสนใจที่เพิ่มขึ้นต่อปัญหา EMC ในสังคม ซึ่งเกี่ยวข้องกับวิชาชีพและผลิตภัณฑ์จำนวนมาก IEC จึงถือว่าข้อกำหนด EMC เป็นมาตรฐานพื้นฐานของ IEC นี่คือมาตรฐานซีรีส์ IEC61000 ที่มีชื่อเสียง มาตรฐานนี้ได้รับการยอมรับในระดับสากลว่าเป็นมาตรฐานทั่วไปที่มีความสำคัญเทียบเท่ากับมาตรฐานความปลอดภัย หนึ่งในนั้นคือ IEC61000-4 "เทคโนโลยีการทดสอบ" เป็นมาตรฐานพื้นฐานสำหรับแนวทางการทดสอบ EMC เนื่องจากเทคโนโลยี EMC มีความซับซ้อน มีหลายสาขาวิชา และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่อย่างต่อเนื่อง รายการทดสอบ ข้อกำหนด และวิธีการของ EMC ที่เกี่ยวข้องจึงได้รับการแก้ไขและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น หลายรายการใน IEC61000-4 จึงยังไม่ได้รับการเผยแพร่อย่างเป็นทางการและยังคงอยู่ในรูปแบบร่าง เพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจความรู้นี้ได้ง่ายขึ้น เราจะแนะนำโครงการที่เกี่ยวข้องกับแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีการควบคุม และมุ่งเน้นไปที่โครงการ IEC ที่นำมาใช้โดยมาตรฐานแห่งชาติที่เกี่ยวข้อง
เงื่อนไขและวิธีการทดสอบ EMC
การทดสอบขึ้นอยู่กับปัจจัย 3 ประการ ได้แก่ วิธีการ เทคนิค และอุปกรณ์ วิธีการนี้กำหนดโดยทั้งหลักการวัดและการใช้อุปกรณ์ทดสอบ เทคโนโลยีคือวิธีการทดสอบทั้งหมดที่นำมาใช้เพื่อให้ได้ผลการทดสอบที่ถูกต้อง (ความแม่นยำสูงกว่า) และอุปกรณ์คือทุกสิ่งที่สะท้อนถึงปัจจัยสองประการข้างต้นในการทดสอบ อุปกรณ์ทางเทคนิค ทั้งหมดนี้ต้องได้มาตรฐานเพื่อรับประกันความสามารถในการทำซ้ำและความถูกต้องของการทดสอบ
เงื่อนไขการทดสอบ EMC ถูกกำหนดโดยวิธีการทดสอบ วิธีการทดสอบเฉพาะแบ่งออกเป็นวิธีม้านั่งทดสอบที่ดำเนินการภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการ และวิธีการภาคสนามที่ดำเนินการภายใต้สภาวะการใช้งานจริง เป็นไปไม่ได้ที่จะจำลองปรากฏการณ์การรบกวนทั้งหมดที่อาจเกิดขึ้นในภาคสนาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการภาคสนามมีข้อจำกัดที่ผ่านไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยการทดสอบที่ได้มาตรฐาน ข้อมูลเกี่ยวกับประสิทธิภาพ EMC ของอุปกรณ์ที่ทดสอบสามารถได้รับอย่างครอบคลุมมากขึ้น ด้วยเหตุผลนี้ ข้อแนะนำระหว่างประเทศคือการนำวิธีการทดสอบมาใช้ก่อน เว้นแต่จะไม่สามารถดำเนินการในห้องปฏิบัติการได้ โดยทั่วไปจะไม่ใช้วิธีภาคสนาม
วิธีหลักในการทดสอบภูมิคุ้มกันคือการเลือกระดับความรุนแรงที่เหมาะสมตามสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าของอุปกรณ์ รวมกับมาตรการที่ผู้ใช้ใช้สำหรับอุปกรณ์ เพื่อทดสอบตามวิธีการทดสอบที่เกี่ยวข้อง และสุดท้ายคือประเมินการทดสอบ ผลลัพธ์ตามเงื่อนไขการตัดสินที่มีคุณสมบัติเหมาะสมที่เสนอโดยมาตรฐานผลิตภัณฑ์ นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างการทดสอบภูมิคุ้มกันและการทดสอบอื่นๆ
แหล่งกำเนิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้า วิธีการเชื่อมต่อของแหล่งกำเนิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้ากับอุปกรณ์ ความไวของอุปกรณ์ต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า และมาตรการป้องกันของผู้ใช้ในสถานที่ทำงานเกี่ยวข้องโดยตรงกับระดับความรุนแรง นั่นคือ สภาพแวดล้อมการใช้งานจะเป็นตัวกำหนดรูปแบบของสัญญาณรบกวน และเงื่อนไขการป้องกันการติดตั้งจะกำหนดระดับความรุนแรงของสัญญาณรบกวน GB/T13926.4 กำหนดสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าโดยเฉพาะภายใต้การทำงานของอุปกรณ์ที่สอดคล้องกับระดับความรุนแรงในสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้า:
ระดับ 1 มีสภาพแวดล้อมที่มีการป้องกันอย่างดี เช่น ห้องคอมพิวเตอร์
ระดับ 2 สภาพแวดล้อมที่มีการป้องกัน เช่น ห้องควบคุมหรือห้องเทอร์มินอลของโรงงานและโรงไฟฟ้า
ระดับ 3 สภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมโดยทั่วไป เช่น อุปกรณ์ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม ห้องรีเลย์ของโรงไฟฟ้า และสถานีย่อยไฟฟ้าแรงสูงแบบเปิดโล่ง
ระดับ 4 สภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่รุนแรง เช่น โรงไฟฟ้า อุปกรณ์ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ไม่มีมาตรการติดตั้งพิเศษ พื้นที่กลางแจ้ง เป็นต้น
ใน IEC801-5 แหล่งที่มาของไฟกระชากคือกระแสไฟสลับชั่วคราวหรือฟ้าผ่าชั่วคราวของฟ้าผ่าทางอ้อม และเงื่อนไขการติดตั้งและการป้องกันของอุปกรณ์จำแนกได้ดังนี้ (ใช้ได้กับไฟกระชาก):
คลาส 0: สภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่มีการป้องกันอย่างดีพร้อมการป้องกันแรงดันเกินหลักและรอง โดยปกติจะอยู่ในห้องพิเศษ และแรงดันไฟกระชากจะไม่เกิน 25V
ประเภทที่ 1: สภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่มีการป้องกันเฉพาะที่และการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินหลัก และแรงดันไฟกระชากไม่เกิน 500V
ประเภทที่ 2: สายไฟแยกจากสายอื่น, สภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่มีการแยกสายเคเบิลที่ดี, และแรงดันไฟกระชากไม่เกิน 1kV;
ประเภทที่ 3: สภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่วางสายไฟและสายสัญญาณขนานกัน และแรงดันไฟกระชากไม่เกิน 2kV
ประเภทที่ 4: สายเชื่อมต่อวางตามสายไฟเมื่ออยู่กลางแจ้ง และสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่วงจรอิเล็กทรอนิกส์และวงจรไฟฟ้าใช้สายเคเบิล แรงดันไฟกระชากไม่เกิน 4kV
ประเภทที่ 5: สภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เชื่อมต่อกับสายโทรคมนาคมและสายไฟเหนือศีรษะในพื้นที่ที่ไม่มีผู้คนอาศัย
ไม่มีการทดสอบไฟกระชากสำหรับหมวดหมู่ 0 ผลิตภัณฑ์พาวเวอร์ซัพพลายทั่วไปอยู่ในสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าคลาส 1 หรือคลาส 2 และสามารถเลือกระดับความรุนแรงเป็นคลาส 1 หรือคลาส 2
