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详述工业应用中变频驱动器的电磁兼容性

--回顾EMC标准-值得为全球OEM厂商推荐的驱动器标准

供稿:中国工控网 2008/5/23 11:08:00

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来源:ABB

      Electromagnetic compatibility (EMC) is the ability of electrical/electronic equipment to operate in its installation environment while neither causing nor experiencing electromagnetic interference (EMI). EMI is any interference with normal equipment operation caused by abnormal energy entering the equipment either by conduction though wiring connections or by radiated wave reception. Radiated EMI is also called radio frequency interference (RFI). Conducted EMI is also called high-frequency line noise.

       电磁兼容性(EMC)是电气/电子设备在其安装环境中既不引起也不会受到电磁干扰(EMI)运行的能力。电磁干扰是指由于不规则的能量通过线路的连接或电磁波辐射进入设备从而影响设备操作的干扰。辐射引起的电磁干扰,也称为射频干扰(RFI)。传导引起的电磁干扰也就是所谓的高频噪音。

美国的规范和标准 
       在美国,没有规范和标准具体和完整地涵盖变频驱动器(AFDs)的电磁兼容性。


FCC标准 
       美国联邦通讯委员会(FCC)标准的第15部分适用于放射无线电频率能量的未经授权的设备。FCC 第15部分适用于所有变频驱动器,因为它属于“易辐射设备”。第15部分涵盖的所有设备必须在满足第15.5条所列的一般运行条件中操作。第15.5条的宗旨是要求该设备不得干预任何一家合法经营的广播、导航或安全服务,且必须接受其他设备造成的任何干扰。根据第15.13条,易辐射设备的制造商“应采用良好的工程实施,以尽量降低有害干扰的风险”。 

       FCC 15适用于由微处理器控制的变频驱动器,因为它属于“数字设备”。作为商业或工业设备,变频驱动器是特例,它只适用于第15.5条(上文所述)所规定的一般运行条件……”。尽管如此,美国联邦通讯委员会仍强烈建议“这些特殊设备的制造商应努力满足FCC 15的技术标准”。 

       FCC 15限制由数字设备传输到公共设施电力线路的无线电频率电压,频率范围为0.15至30兆赫。FCC 15还限制了数字设备辐射的磁场强度,频率范围为30兆赫及以上。传输到电力线路中低于FCC规定频率的电压视为谐波失真电压。而谐波失真在IEEE 519标准中有定义。(FCC的有关资料,可在www.fcc.gov或www.fcc.gov链接的官方网站上查找)。


把驱动器当作FCC 15中的“数字设备”来评价 
       驱动器的微处理器不太可能是电磁干扰的重要来源。驱动器电磁干扰和射频干扰最重要的潜在来源是功率开关电路。这种潜在的来源在很大程度上与微处理器的设计或其他类型的控制电路无关。设备中所产生的电磁干扰是在直流总线的正负极来回转换输出端形成交流输出波形引起的。每一次输出开关操作,端电压(对于一个480伏的驱动器)从一极650伏跳跃到相反极650伏。这种瞬时电压的变化有可能产生大量的无线电频率能量。 

       把驱动器当作一个微处理器控制的“数字设备”来评价时,并不是产生电磁干扰最重要的来源。


寻求满足FCC标准的驱动器 
       由于应用的规定不是非常明确和严格,几乎所有不具备电磁过滤功能的驱动器都被称为符合FCC 15标准。 

      驱动器必须满足FCC 15对A类或B类数字设备对传输和辐射标准的要求,但是FCC 15并没有包含或说明为驱动器设计的测试方法。由于没有说明相应的测试方法,任何表示驱动器符合指定标准的说法都是值得怀疑的。 

      FCC 15关于传输辐射的标准在2002年的“协调国内的需求以符合国际电工委员会(IEC)
制定的国际标准委员会--无线电干扰国际特别委员会(CISPR)”(见FCC 02-157)中作了修订。CISPR 11 标准提供了一个测试驱动器是否符合这些标准的方法。 

      CISPR 12制定的辐射标准比FCC 15的要低。因此,在2003年FCC 15 增加了FCC 15.109。

     “这部分a节和b节中提到可选的辐射标准,数字设备应该符合CISPR 22(1997)”(见FCC DA 03-3848)。 

       CISPR 22针对数字设备,而CISPR 11涵盖了工业科学和医疗设备。美国食品药物管理局鼓励医疗电子设备制造厂商采用CISPR 11。


欧盟委员会指示 
       在欧洲经济共同体,欧盟委员会为各种产品制定不同的标准。很多都来自IEC制定的标准。电力驱动系统的EMC产品标准——EN 61800-3(或IEC 61800-3)是变速驱动器的主要标准。这个标准的检测方法包含测试过程和细节,特别适合驱动器,而且这个标准相当全面。它包括驱动器的电磁辐射和辐射免疫。


IEC 61800-3定义的两种安装环境

第一种环境 
      “第一种环境包括住宅楼宇。它还包括不通过中间变压器直接和为住宅建筑供电的低压供电网络连接的设施。

第二种环境 
      “第二种环境包括除了与为住宅建筑供电的低压供电网直接连接的其他所有设施。


IEC 61800-3针对两种用户制定销售计划

无限制的销售 
       无限制的销售指设备供应不依赖于顾客或用户使用设备的电磁兼容能力的销售模式。

限制销售 
        限制销售是指制造商限制为个人或团体在设备的电磁兼容方面拥有技术能力的供货商、顾客或用户供应设备的销售模式。必须按照安装手册的提示来安装驱动器。


其他信息 
       其他资讯可在ABB的两个出版物中找到: 
       -第二号技术指南,欧盟委员会指示要求和调速电力驱动系统 
       -第三号技术指南,电力驱动系统中满足EMC的安装和配置


建议 
       具有最全面的电磁兼容性的驱动器应该满足国际电工委员会61800-3电磁兼容标准和辐射标准,限制销售且安装在第一种环境中。手册中必须包括安装驱动的说明以便符合辐射标准。 

       符合上述规定的驱动器通常会满足FCC 15的技术要求,包括A类数字设备的辐射标准。

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