Was ist die Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV)?

Das Konzept der elektromagnetischen Verträglichkeit
IEC 60050 (161) entspricht GB/T4365-1995 „Elektromagnetische Verträglichkeitsterminologie“, die EMV definiert als „Geräte oder Systeme können in ihrer elektromagnetischen Umgebung normal funktionieren und stellen keine inakzeptable elektromagnetische Fähigkeit zur Belästigung dar.“ Elektromagnetische Verträglichkeit ist die Forschung, die unter den Bedingungen begrenzten Platzes, begrenzter Zeit und begrenzter Spektrumressourcen durchgeführt wird. Eine Wissenschaft, in der verschiedene elektrische Geräte (Subsysteme, Systeme; im weitesten Sinne Organismen) koexistieren können, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung kommt. Die elektromagnetische Verträglichkeit besteht aus den folgenden zwei Teilen.

1. Elektromagnetische Interferenz
Elektronische Produkte stören die Eigenschaften anderer Produkte in der elektromagnetischen Umgebung.

(1) Leitungsgeführte Emission
Es bezieht sich auf den Prozess der Ausbreitung elektromagnetischer Rauschenergie durch einen oder mehrere Leiter (z. B. Stromleitungen, Signalleitungen, Steuerleitungen oder andere Metallgegenstände). Im weiteren Sinne umfassen leitungsgebundene Emissionen auch eine gemeinsame Impedanzkopplung zwischen verschiedenen Geräten und Schaltungen, die eine gemeinsame Masse oder eine gemeinsame Stromleitung verwenden.

(2) Abgestrahlte Emission
Es bezieht sich auf den Prozess der Ausbreitung elektromagnetischer Rauschenergie durch den Raum in Form von elektromagnetischen Wellen. Abgestrahlte Emissionen umfassen manchmal auch induktive Phänomene. Insbesondere umfasst es elektrostatische Kopplung, Magnetfeldkopplung und elektromagnetische Kopplung.

2. Elektromagnetische Suszeptibilität
Die Eigenschaften elektronischer Produkte unterliegen Störungen durch andere Produkte in der elektromagnetischen Umgebung.
(1) Geleitete Anfälligkeit
Ein Maß für das Niveau der leitungsgebundenen Interferenz, die erforderlich ist, um Geräte, Subsysteme, eine Verschlechterung der Systemleistung oder unerwünschte Reaktionen zu verursachen.

(2) Strahlungsempfindlichkeit
Ein Maß für den Grad der abgestrahlten Interferenz, der erforderlich ist, um Geräte, Subsysteme, eine Verschlechterung der Systemleistung oder unerwünschte Reaktionen zu verursachen.

3. Drei Elemente der elektromagnetischen Verträglichkeit
Elektromagnetische Störquelle
Elektromagnetische Energie, die von natürlichen oder elektrischen Geräten jeglicher Art ausgestrahlt wird, kann Menschen oder anderen Kreaturen in derselben Umgebung Schaden zufügen oder andere Geräte, Subsysteme oder Systeme elektromagnetisch gefährden, was zu Leistungseinbußen oder -ausfällen führt, was als Quelle elektromagnetischer Belästigung bezeichnet wird.

Eigenschaften elektromagnetischer Störquellen
1) Der Emissionspegel unter der Bedingung der angegebenen Bandbreite
2) Spektralbreite
Entsprechend den Frequenzverteilungseigenschaften der elektromagnetischen Störenergie kann ihre spektrale Breite bestimmt werden. Bei der Dauerstrichstörung ist die Breite des Frequenzspektrums der Brummstörung am schmalsten, und bei der Impulsstörung ist die Breite des Frequenzspektrums der Einheitsimpulsfunktion am breitesten.

3) Waveform
Elektromagnetische Störungen haben verschiedene Wellenformen. Die Wellenform ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Frequenzbreite elektromagnetischer Störungen.

4) Häufigkeit des Auftretens
Die zeitliche Verteilung der elektromagnetischen Störfeldstärke oder -leistung hängt mit der Häufigkeit des Auftretens elektromagnetischer Störungen zusammen. Entsprechend der Häufigkeit des Auftretens elektromagnetischer Störungen können diese in drei Typen unterteilt werden: periodische Störungen, nicht periodische Störungen und zufällige Störungen.

5) Polarisationseigenschaften von abgestrahlten Störungen
Polarisationseigenschaften beziehen sich auf die zeitlich veränderlichen Eigenschaften der Richtung des Störfeldstärkevektors an einem gegebenen Punkt im Raum, der von den Polarisationseigenschaften der Antenne abhängt. Wenn die Polarisationseigenschaften der Störquellenantenne und der Antenne des empfindlichen Geräts gleich sind, ist die induzierte Spannung, die durch die abgestrahlte Störung am Eingangsende des empfindlichen Geräts erzeugt wird, am stärksten.

6) Richtcharakteristik der Strahlungsstörung
Die Störquelle strahlt elektromagnetische Störungen in alle Raumrichtungen aus, oder die Fähigkeit empfindlicher Geräte, elektromagnetische Störungen aus allen Richtungen zu empfangen, ist unterschiedlich. Die Parameter, die diese Abstrahlfähigkeit bzw. Empfangsfähigkeit beschreiben, werden als Richtcharakteristik bezeichnet.

7) Wirkbereich der Antenne
Dies ist ein Parameter, der die Fähigkeit empfindlicher Geräte charakterisiert, Störfeldstärken zu empfangen. Je größer die effektive Fläche der Antenne ist, desto stärker ist natürlich die Fähigkeit empfindlicher Geräte, elektromagnetische Störungen zu empfangen.

Klassifizierung elektromagnetischer Störquellen
1) Entsprechend der Klassifizierung von elektromagnetischen Störquellen: Es kann in drei Kategorien eingeteilt werden: natürliche Störquellen, künstliche Störquellen und transiente Störquellen.
A. Natürliche Störquellen zeichnen sich durch ihre Unkontrollierbarkeit aus. Entsprechend ihrer unterschiedlichen Ursachen und physikalischen Eigenschaften können natürliche Störquellen in vier Kategorien eingeteilt werden: elektronisches Rauschen, himmelelektrisches Rauschen, außerirdisches Rauschen und sedimentäre statische Elektrizität.
B. Vom Menschen verursachte Störquellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie bekannt und beherrschbar sind. Von Menschen verursachte Störungen können in zwei Kategorien eingeteilt werden: Funkstörungen und Nicht-Funkstörungen.
C. Industrielle, wissenschaftliche und medizinische Geräte (ISM), Fahrzeuge, Motorboote und Ottomotoren, Haushaltsgeräte, tragbare Elektrowerkzeuge und ähnliche Geräte, Leuchtstofflampen und Beleuchtungskörper sowie Geräte der Informationstechnologie sind Hauptquellen für transiente Störungen.

2) Je nach Art der elektromagnetischen Störquelle: in zwei Typen unterteilt: Impulsstörquelle und glatte Störquelle.

3) Entsprechend der Aktionszeit der elektromagnetischen Störquelle kann sie in kontinuierliche Störquelle, intermittierende Störquelle und transiente Störquelle unterteilt werden.
A. Die kontinuierliche Störquelle ist eine langfristige elektromagnetische Störquelle;
B. Die intermittierende Störquelle ist eine kurzzeitige elektromagnetische Störquelle;
C. Die transiente Störquelle ist die elektromagnetische Störquelle mit kurzer Einwirkzeit und nicht periodischer Störung.

4) Entsprechend der Funktion und Nichtfunktionalität der elektromagnetischen Störquelle: Sie wird in funktionale Störquelle und nicht funktionale Störquelle unterteilt.
A. Die Quelle der funktionalen Belästigung bezieht sich auf die Belästigung anderer Systeme, wie z. B. die Belästigung durch Radiosender, Industrie, Wissenschaft, medizinische Geräte usw., während ein System normal funktioniert.
B. Nicht funktionierende Belästigungsquellen beziehen sich auf die „Nebenprodukte“ eines Systems während des normalen Betriebs, wie z. B. Belästigung durch Hochleistungsschalter und Relais.

5) Je nach Art der Ausbreitung elektromagnetischer Störquellen: unterteilt in Strahlungsstörquelle und Leitungsstörquelle oder eine Kombination aus beiden.

Kopplungsweg
Der Übertragungsweg oder das Medium elektromagnetischer Störungen.
(1) Konduktive Kopplung
Der Draht durchläuft die Umgebung mit Interferenz, das heißt, er nimmt das Interferenzsignal auf und leitet es durch den Draht zum Stromkreis, wodurch der Stromkreis gestört wird, was als Leitungskopplung oder direkte Kopplung bezeichnet wird.

Da die Abschirmschicht von Stromleitungen, Erdungsleitern und Kabeln eine niedrige Impedanz aufweist, ist es bei Audiofrequenzen und Niederfrequenzen leicht, sich auszubreiten, wenn der Strom in diese Leiter eingespeist wird. Wenn das Rauschen auf andere empfindliche Schaltkreise übertragen wird, kann es zu Störungen kommen. Bei hoher Frequenz werden die Induktivität und Kapazität des Leiters nicht vernachlässigt, die induktive Reaktanz steigt mit steigender Frequenz und die kapazitive Reaktanz sinkt mit steigender Frequenz.

(2) Gemeinsame Impedanzkopplung
Wenn die Ströme zweier Stromkreise durch eine gemeinsame Impedanz fließen, beeinflusst die Spannung, die durch die Ströme eines Stromkreises über der gemeinsamen Impedanz gebildet wird, den anderen Stromkreis.

(3) Induktive Kopplung
a. Induktive Kopplung
Die Portspannung des Störkreises führt zur Ladungsverteilung im Störkreis. Das von diesen Ladungen erzeugte elektrische Feld kann teilweise von der empfindlichen Schaltung aufgenommen werden. Wenn sich das elektrische Feld mit der Zeit ändert, bildet die zeitlich veränderliche induzierte Ladung in der empfindlichen Schaltung einen induzierten Strom in der Schaltung. , wird dies als induktive kapazitive Kopplung bezeichnet. Die Lösung besteht darin, den Widerstandswert des empfindlichen Schaltkreises zu verringern und die Richtungsabschirmung oder Trennung des Drahtes selbst zu ändern.

b. Magnetische Induktionskopplung
Ein Teil der durch den Strom in der Störschleife erzeugten magnetischen Flussdichte wird von anderen Schleifen aufgenommen. Wenn sich die magnetische Flussdichte mit der Zeit ändert, erscheint eine induzierte Spannung in der empfindlichen Schleife. Die Kopplung zwischen den Schleifen wird als magnetische Induktionskopplung bezeichnet. Die Hauptformen sind Spulen- und Transformatorkopplung, Kopplung zwischen parallelen Doppelleitungen usw. Kernverluste lassen den Transformator oft wie einen Tiefpass wirken, der hochfrequente Störungen unterdrückt. Die Kopplung zwischen parallelen Leitungen ist die Hauptform der magnetischen Induktionskopplung. Um Störungen zu reduzieren, muss die gegenseitige Induktivität zwischen den beiden Drähten minimiert werden.

C. Strahlungskopplung
Die Strahlungsquelle breitet elektromagnetische Wellen in den freien Raum aus, und die beiden Drähte des Induktionskreises sind wie Antennen, die elektromagnetische Wellen aufnehmen und eine Interferenzkopplung bilden. Wenn sich die Störquelle relativ nahe an der empfindlichen Schaltung befindet, wenn die Strahlungsquelle eine niedrige Spannung und einen großen Strom hat, spielt das Magnetfeld eine große Rolle; Wenn die Störquelle eine hohe Spannung und einen kleinen Strom hat, spielt das elektrische Feld eine große Rolle. Bei den durch Strahlung verursachten Störungen wird hauptsächlich Abschirmtechnik zur Unterdrückung der Störungen eingesetzt.

Empfindliche Geräte
Es bezieht sich auf Personen oder andere Lebewesen, die durch die von elektromagnetischen Störquellen emittierte elektromagnetische Energie geschädigt werden, sowie auf Geräte, Ausrüstungen, Teilsysteme oder Systeme, die elektromagnetische Gefahren verursachen und zu Leistungseinbußen oder -ausfällen führen. Viele Geräte, Ausrüstungen, Subsysteme oder Systeme können sowohl Quellen elektromagnetischer Störungen als auch empfindliche Geräte sein.

Um die elektromagnetische Verträglichkeit zu realisieren, müssen wir von den oben genannten drei Grundelementen ausgehen und technische und organisatorische Maßnahmen ergreifen. Die sogenannten technischen Maßnahmen sollen von der Analyse von elektromagnetischen Störquellen, Koppelpfaden und empfindlichen Geräten ausgehen und wirksame technische Mittel ergreifen, um Störquellen zu unterdrücken, die Einkopplung von Störungen zu beseitigen oder abzuschwächen, die Reaktion empfindlicher Geräte auf Störungen zu reduzieren oder erhöhen die elektromagnetische Empfindlichkeit. Die sogenannten organisatorischen Maßnahmen sollen einen vollständigen Satz von Standards und Spezifikationen formulieren und befolgen, eine angemessene Frequenzzuteilung vornehmen, die Nutzung des Spektrums kontrollieren und verwalten, die Arbeitsweise nach Frequenz, Arbeitszeit, Antennenrichtung festlegen usw., um die elektromagnetische Umgebung zu analysieren und den Layoutbereich für das Management der elektromagnetischen Verträglichkeit auszuwählen usw.

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