电磁兼容综述Word文档格式.docx

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本标准主要起草人：

郎维川、张林昌、楼鼎夫、邬雄、张文亮、万保权、聂定珍。

IEC前言

1）由于各技术委员会都有来自对相关制定项目感兴趣的所有国家的代表，所以IEC对有关技术内容作出的正式决定或协议都尽可能地表达国际一致的意见。

2）所产生的文件可采用标准、技术报告或导则的形式出版，以推荐的方式供国际上使用，并在此意义上为各国家委员会所接受。

3）为了促进国际上的一致，IEC国家委员应尽可能最大限度地把IEC国际标准转化为其国家标准和地区标准，对相应国家标准或地区标准与IEC国际标准之间的任何分歧均应在标准中清楚地说明。

IEC61000－1－1是由IEC技术委员会77（电磁兼容）委员会制定的。

本报告的文本基于下表中的文件：

DIS

表决报告

77B（CO）37

77B（CO）38

上表中的表决报告中可找到表决通过本报告的全部信息。

IEC引言

本标准是IEC61000系列标准的一部分，该系列标准构成如下：

第一部分：

综述

综合考虑（概述、基本原理）

定义、术语

第二部分：

环境

环境的描述

环境的分类

兼容性水平

第三部分：

限值

发射限值

抗扰度限值（由于它们不属于产品委员会的责任范围）

第四部分：

试验和测量技术

测量技术

试验技术

第五部分：

安装和减缓导则

安装导则

减缓方法和装置

第六部分：

通用标准

第九部分：

其他

每一部分又可分为若干分部分，它们作为国际标准或技术报告出版。

中华人民共和国国家标准

国家质量技术监督局1998－12－4批准1999－12－01实施

本标准的目的在于阐述并解释对电磁兼容系统设计和评估中的基本概念和实际应用具有重要意义的各种术语。

此外，还注意区分对标准化的配置和在装置（设备或系统）被安装的场所（现场试验）所进行的电磁兼容性（EMC）试验之间的差别。

第2章中给出了这些术语和它们的定义，可参考IEV的第161章［１］。

第3章叙述了术语的应用，附录中给出了对术语的定义的解释。

注：

方括号内的数字指附录C中参考资料的编号。

以下是本标准中的重要术语的定义。

凡是与［１］中给出的定义（及其随后的注释）相同时，在该术语的后面紧跟着它的是IEV序号；

若不一致时，则在IEV序号后注有“／A”，或者说明该术语在IEC60050（161）中没有定义。

术语和它们的定义可分为以下三类：

a）基本术语，例如：

电磁兼容性、发射、抗扰度和水平；

b）复合术语，由基本术语复合而成，例如：

发射水平、兼容水平和抗扰度水平；

c）关联术语，它们是一些互相有关联的复合术语，例如：

发射裕量和兼容裕量。

2.1基本术语

电磁环境electromagneticenvironment（161－01－01）

存在于给定场所的所有电磁现象的总和。

注／A：

一般地说，这个总和与时间有关，对它的描述也许要用统计的方法。

电磁骚扰electromagneticdisturbance（161－01－05）

任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。

电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或者传播媒介自身的变化。

电磁干扰electromagneticinterference（EMI）（161－01－06）

电磁骚扰引起的装置、设备或系统性能的降低。

骚扰和干扰分别为原因和结果。

电磁兼容性electromagneticcompatibility（EMC）（161－01－07）

设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

（电磁）发射（electromagnetic）emission（161－01－08）

从源向外发出电磁能的现象。

（性能）降低degradation（ofperformance）（161－01－19）

装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。

术语“性能降低”可用于短时故障或永久性故障。

（对骚扰的）抗扰度immunity（toadisturbance）（161－01－020）

在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统具有不降低其运行性能的能力。

（电磁）敏感性electromagneticsusceptibility（161－01－021）

在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统没有不降低其运行性能的能力。

敏感性即缺乏抗扰度。

（某个量的）水平level（ofaquantity）（在IEC60050（161）中没有定义）

用规定方法计算得出的某个量的大小。

某个量的水平可以用对数来表示，例如相对于某一基准值的分贝数。

这时，可称之为某个量的电平。

在用来表示某个量的试验水平时，可称为试验等级。

2.2复合术语

（骚扰源的）发射水平emissionlevel（ofadisturbancesource）（161－03－11）

用规定方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰的水平。

（来自骚扰源的）发射限值emissionlimit（fromadisturbancesource）（161－03－12／A）

容许的最大发射水平。

抗扰度水平immunitylevel（161－03－14/A）

用规定的方法注入在特定装置、设备或系统上不会出现运行性能降低的某给定电磁骚扰的最大水平。

抗扰度限值immunitylimit（161－03－15/A）

要求的最小抗扰度水平。

骚扰水平disturbancelevel（在IEC60050（161）中没有定义）

用规定方法测得的某给定电磁骚扰的水平。

（电磁）兼容水平（electromagnetic）compatibilitylevel（161－03－10/A）

一个规定的骚扰水平，在这个水平下应具有可以接受的高概率的电磁兼容性。

2.3关联术语

发射裕量emissionmargin（161－03－13/A）

电磁兼容水平与发射限值的比值。

抗扰度裕量immunitymargin（161－03－16/A）

抗扰度限值与电磁兼容水平的比值。

（电磁）兼容裕量（electromagnetic）compatibilitymargin（161－03－17/A）

抗扰度限值与发射限值的比值。

注/A：

电磁兼容裕量是发射裕量与抗扰度裕量之积。

一般说明：

当电平用dB（..）来表示时，以上有关裕量的定义中应该用“差”代替“比值”，用“和”代替“积”。

3.1概述

第2章中所给出的定义是最基本的、概念性的定义。

当这些定义用于特定情况下赋以规定的水平值时，有几个应该考虑的事项。

本章列出了这些考虑事项，并举例加以阐明。

有关所使用的术语的解释，可参看附录A和附录B。

系统的基本装置可以分成两类：

a）发射器：

指可能发射骚扰电压、电流和电磁场的装置、设备或系统。

b）感受器：

指由于受到这些发射的影响而可能使运行性能降低的装置、设备或系统。

某些装置可能同时属于以上两类。

3.2各种水平之间的关系

3.2.1发射水平和发射限值/抗扰度水平和抗扰度限值

对于单一发射器和感受器，图1示出了作为某个独立变量（例如频率）的函数的发射水平和发射限值／抗扰度水平和抗扰度限值之间的一种可能的组合。

图1单台发射器和感受器的限值和水平

与某些独立变量（例如频率）的关系

图1中发射水平总是比它的最大允许水平即发射限值低，而抗扰度水平总比它的最低要求水平即抗扰度限值高。

只有这样发射器和感受器才与它们的规定限值相符。

此外，选取抗扰度限值高于发射限值，并且假定水平和限值是某一独立变量的连续函数。

这些水平和限值也可能是某些独立变量的不连续函数。

（参见3.2.2例1）

应当注意考虑以下的事项：

a）在同一张图上画出的发射水平和抗扰度水平（及相应限值）曲线，除了明确地表示要考虑几个不同的骚扰并标明骚扰之间的关系外，一般假定只考虑一个特定的骚扰。

b）当规定的测量特定骚扰发射水平的方法与规定的把该骚扰施加在被试设备上的方法之间有良好的相关性时，则应把发射水平和抗扰度水平画在同一张图上。

图1表示的是一种电磁兼容的情况。

图1中被测量的水平和它的限值之间有些裕量，这个裕量可称作“设计裕量”，也是为保证设备依照符合电磁兼容试验中的限值所设计的附加裕量。

尽管这种考虑对制造厂商来说相当重要，但在IEC60050（161）［１］和本标准中均没有规定这个裕量，因为设备的设计方案是制造商的权利。

3.2.2兼容水平

图2表示图1的发射限值和抗扰度限值以及这些限值之间的兼容水平。

虚线表示在单台发射器和感受器中可能出现的发射水平和抗扰度水平。

在3.2.1中的考虑事项a）仍然有效。

除此之外，还需考虑以下事项：

c）兼容水平是一个规定的骚扰水平，它的单位和发射限值的单位相同。

如果发射限值和抗扰度限值不是关于同一个骚扰的，那么兼容水平的单位既可以与发射水平的单位相同，也可以与抗扰度水平的单位相同。

（见下面例2）

d）如果电磁环境是可以控制的，则可以首先选定电磁兼容水平。

然后，根据兼容水平推导出发射限值和抗扰度限值，以保证在该环境中具有一个可以接受的高概率的电磁兼容水平。

此项考虑表明：

在一个可以控制的环境中，为了使在该环境中将要安装的所有设备获得合适的发射限值和抗扰度限值，从经济和技术两个方面去衡量时，首先选定兼容水平是获得电磁兼容性最经济有效的方法。

e）如果电磁环境不可控制，则兼容水平应根据已存在的和预期可能出现的骚扰水平来选定。

但是，为了保证新设备安装后，现有的和预期会出现的骚扰水平不再增加，并保证该设备具有足够的抗扰能力，仍需对发射限值及抗扰度限值进行评估。

如果试验或计算表明：

按现有的状况必须要从技术和经济上加以改进，则对兼容水平和发射限值/抗扰度限值也要加以调整。

从长远看，这样的调整对整个系统而言将会更加经济有效。

f）从兼容水平出发确定的限值是按3.3中讨论的概率方法来考虑的。

通常，这些限值与兼容水平的距离并不是相等的，参见3.3。

从附录A6可知，兼容水平是在假定概率密度函数已知的理想情况下确定的。

图2单台发射器和感受器的限值和水平

以下举两个例子来进一步说明在3.2.1和3.2.2中考虑的一些事项。

例1：

对连接到公用低压电网中的设备，假定抗扰度限值是依电网频率的谐波骚扰来确定的。

此外，假定此电网只给设备供电，而不作信号传输使用等。

由于本例只是对某些特性加以解释，因此讨论仅限于奇次谐波。

公用网络中的谐波骚扰水平是不易控制的。

因此，讨论将从［２］中得到的兼容水平Uc开始。

在［２］中该水平用额定电压的百分数给出，确定的方法如下（见图3）：

为保证获得可以接受的、高概率的电磁兼容性，必须要满足以下的两个要求：

a）在每一个频率，网络中连接的所有骚扰源引起的骚扰电压水平Ud在大多数情况下应满足条件Ud＜Uc，Uc为对长时期所规定的水平。

b）在每一个频率，网络中连接的所有设备的抗扰度水平Ui在大多数情况下应满足条件Ui＞Ud。

从［2］中得出的兼容水平在很大程度上满足第一个要求。

图3也给出了单个骚扰源的发射限值，如果知道形成Ud的骚扰源的数量和谐波骚扰的叠加情况，就可以估计出网络的Ud值。

当水平可以控制时，这是很有意义的，因为这种估计可以对此特定网络初步选择Uc的值。

当然，最终的选定还是要由抗扰度要求决定。

为了说明问题，还给出了发射限值，［３］的表1中发射限值是以最大允许谐波电流的形式给出的（单位：

A），但图3中的图形要求发射限值以额定电压的百分数来表示。

当已知网络阻抗时，后一种限值可以从前一种限值求出。

假定网络阻抗与［3］中给出的参考阻抗相等，按上述同样的理由，图3标出了［3］的附录A中给出的最大谐波电压比。

必须注意在［２］中列出了3的倍数的奇次谐波和不是3的倍数的奇次谐波之间的区别，［3］中对发射限值没有加以区别。

图3公用低压网络中奇次谐波的兼容水平Uc和

有关发射限值和抗扰度限值的示例

实际的骚扰水平与骚扰源的数目，即与连接到网络中的运行设备的数目密切相关。

在公用低压供电网中，能够显著地提供骚扰源的数目在低频部分一般比高频部分要大得多。

因此，实际干扰水平在低频时的不确定性比高频时要多得多。

从图3也可以看出这一点。

较低频率时单一设备的发射限值与兼容水平之差（考虑了骚扰的叠加）比高频时大很多。

这个差即所谓的发射裕量，将在3.3中加以讨论。

为了满足第2个要求，对抗扰度的要求是十分严格的，图3中给出了示例。

这些限值和Uc（即抗扰度裕量，见3.3）之间的距离是必需的，因为：

a）在某些位置和某一时段内，仍存在较小概率的骚扰水平高于兼容水平；

b）抗扰度试验中所骚扰源的内阻抗Zi一般并不等于实际网络的内阻抗（关于抗扰度试验中所使用的Zi值的讨论已超出了本标准的范围）。

正如图3所示，规定连续的抗扰度限值是可能的，这样做的优点是考虑了给定频率范围内的偶次谐波、谐间波及所有其他骚扰。

因为开始时已假定网络作供电用，即不作电网信号传输使用，所以可选取一个连续的函数。

试验中也许需要将图3中的抗扰度限值的百分数换算成绝对值。

例2：

在有些情况下，发射水平、兼容水平、抗扰度水平和它们的限值可能使用不同的单位。

考虑设备对射频电磁场的抗扰度，该设备的尺寸比射频场的波长要小。

众所周知，设备的抗扰度主要取决于对设备连接引线内感应的共模电流的抗扰度［４］。

因此，当力图达到电磁兼容时，必须考虑相互联系的辐射现象和传导现象。

由于其他的研究已建立了电动势和场强之间的关系，因此在3.2.1中可以把图1中的发射水平表示成电场强度（例如以dB（μV/m）为单位），把抗扰度水平表示成骚扰源（如试验发生器）的电动势（例如以dBμV为单位）。

按照图2和以上的考虑，兼容水平现在可用dB（μV/m）或dBμV作单位。

显然，此水平与所选单位有关。

此外，兼容水平的选择也可根据有关感受器的敏感性来确定。

如果要预防的电磁干扰问题涉及到射频场的解调方面，则衰减（作为初步近似）与射频骚扰水平的平方成正比。

因此，选择的抗扰度裕量可能比发射裕量大（见3.3）。

3.3概率特性和裕量

如果发射试验及抗扰度试验的设计方案和现有的电磁现象之间有很好的相关性，则可用图4中表示的位置来代表被研究的单台发射器和感受器的电磁兼容情况。

图4限值，电磁兼容水平和裕量与独立变量（例如频率）的关系

的确，从图4可以看出，抗扰度水平高于抗扰度限值，抗扰度限值高于发射限值，而发射限值又高于发射水平。

然而，图4画出的位置并不能保证在实际的场合中是具有电磁兼容性的，因为在3.2.2的例1已简要提到过在实际情况中存在着许多不确定的因素。

由于这些不确定因素的存在，就意味着当兼容水平选定之后，在兼容水平与规定的发射限值和抗扰度限值之间需要有一个裕量。

对2.3中定义的这些裕量在图4中用粗线表示，虚线是3.2.1中提过的由制造商选择的设计裕量。

下面将对四个重要的不确定因素进行讨论。

3.3.1标准化试验

在标准化试验中（见附录B），有两个重要的不确定因素影响兼容水平和规定限值之间裕量的大小：

a）试验方法的贴切性；

b）批量生产设备的元器件特性通常具有的分散性。

——不确定因素1：

试验方法的贴切性

标准化的试验方法力图通过很有限的几种情况下的试验来包括设备必须令人满意地执行功能的几乎是无限多种的实际情况，然而，这种方法的适应范围是很有限的。

进行标准化试验时，总是使用规定好了的测量装置（电压传感器、天线等）与规定好了的测试设备相连接来代替敏感的感受设备。

类似地，在标准化的抗扰度试验中，发射器是规定好了的带有规定的耦合装置的发生器，而不是实际的发射器。

尽管如此，为了在实际的发射器和感受器相互影响的地方能够达到电磁兼容，还是需要进行这些发射试验和抗扰度试验。

一般来说，标准化的试验只考虑一段时间内的一种现象，如传导发射或辐射发射。

对抗扰度试验也采用类似的考虑。

然而，在实际情况中，所有的现象是同时作用的，这种作法便降低了标准化试验的贴切性。

由于标准化试验的贴切性有限，所以考虑在电磁兼容水平与发射限值和抗扰度限值之间的裕量是必需的。

——不确定因素2：

元件特性的正常分散性

并非所有的装置、设备或系统，特别是那些批量生产的设备在安装前都做过测试。

假如对所有的设备都进行测试，由于元件特性的分散性，将会发现测试数据是分布的，这在图5中已经示出。

因此，从批量生产的设备中随意抽出的一台设备是否符合所选择的限值则是不确定的。

这个不确定因素在［5］的第9章中详细考虑过，称之为“80%／80%合格原则”，其分布也是由试验方法的可复现性决定的。

应当指出，那些与图5中相似的曲线也可在前述的对每一个独立变量的EMC试验中找到。

因此，图5只适用于单个独立变量的试验数据。

图5在单个独立变量时发射水平和抗扰水平的概率密度的例子

从图5可以得出结论：

不符合选定限值的设备的概率很小，并且由于已经选好了兼容裕量，所以在这种情况下发生EMI问题的可能性可以忽略不计。

此外，图5还表明制造商已经选好一定的设计裕量。

在某些情况下，例如参见［５］，［6］，按80%／80%合格原则，需要选定一个与EMC试品尺寸有关的最小的设备设计裕量。

3.3.2现场试验，谐波叠加

除了在3.3.1中所述的两个不确定因素以外，还有设备中由各种骚扰源产生的骚扰叠加而形成的不确定因素。

这个不确定因素与试验的贴切性有关。

还应当指出：

在现场试验中，即在被试设备的使用处进行的试验与标准化试验的规定是不同的，参见附录B。

特别是发射器的负荷阻抗通常是未知的，并且与时间有关。

例如，除了其他方面以外，不同运行方式下的网络阻抗与连接到网络中的设备的接入或切除有关。

类似的评价也适用于对抗扰度的考虑。

因此，在设备安装中选定的裕量与标准试验中选定的裕量有可能不相同。

——不确定因素3：

叠加效果，多维准则

在感受器安装处，电磁环境是由所有发射电磁能的装置、设备和系统决定的。

因此，许多不同类型的骚扰（“类型”还包括波形，例如正弦波、脉冲波）可能会同时存在。

如果在给定位置处考虑一给定的骚扰，则骚扰水平由以下情况确定：

a）同一类型骚扰的叠加。

其中，每个骚扰分量的大小与发射器的负荷状况、发射器与感受器之间的电磁传播特性以及时间等有关。

b）其他类型的骚扰在感受器接受波段内提供的分量。

其中，每个分量的大小受到上述a）中所提到的几个方面的影响。

由于最终的骚扰水平实际值的不确定性，所以有必要建立一个裕量。

例：

图6所示为a）中提到的骚扰叠加的例子。

在这个例子中，假定有3种类型的发射器发射同一类型的骚扰。

如根据图5，某一时刻只能考虑某一个独立变量值的结果，三个相关联的概率密度函数由psi（Ｄ）（i=1，2，3）表示。

本例中，最终概率密度函数p（D）在很大程度上是由ps3（D）决定的。

应当指出：

密度函数一般是与时间有关的，因为它依赖于正在运行的发射源的数量。

在本标准的示例中采用的是高斯分布，而其他类型的分布也是可能的。

图6骚扰叠加的例子，由各种源的概率密度ps（Ｄ）

确定的最终骚扰水平概率密度p（Ｄ）最终骚扰水平对于在特定位置处（在特定系统中）的所有可能的感受器来说是很重要的，即使各种类型的感受器都必须遵守同一个抗扰度限值，但每种类型的感受器都有它自己特有的抗扰特性。

此外，在装置、设备或系统的安装处，各种类型的骚扰可能同时进入感受器，这是另外一种形式的叠加。

一种类型骚扰的抗扰度水平可能会由于其他类型骚扰的出现而受到负面的影响（参见附录B）。

因此，也有必要设立裕量。

3.3.3数据不足

——不确定因素4：

数据不足

通常，没有时间或者也不可能在所有可能的感受器安装处测量骚扰水平。

因此，图7中给出的骚扰概率密度是很少知道的。

而且，抗扰度分布常常是未知的。

这种分布是指这样一种情况，当超过抗扰度水平时会导致一个（高的）损坏感受器的风险率，而这个抗扰度是按照电磁骚扰水平“是——否”等于（或高于一个经同意的）所要求最小的抗扰度水平，即抗扰度限值来测试的。

这种缺乏支持数据的事实再一次说明了有必要在兼容水平和上述限值之间建立裕量。

图7最终骚扰水平的概率密度（各种发射器产生的骚扰水平）

和两类感受器的抗扰度水平的示例

如果一个起初在专用的环境中运行，后来成为广泛使用的设备，那么在某些情况下，所缺乏的某些骚扰源数据可能就是些重要的数据。

例如，关于工频电网及其谐波以及关于与差模传导骚扰有关的关联阻抗了解得很多，而对实际状况下由这些骚扰引起的磁场却知之甚少。

从视频显示装置和电子显微镜（在高技术产业中）使用不断增加的观点来看，这些场现在是非常重要的，因为这些场可能强烈地影响这样一类设备中电子束的偏转（并且，不可能以经济有效的方法屏蔽低频磁场）。

附录A

（标准的附录）

电磁兼容术语和定义的解释

A1概述

本附录对第2章中的术语和定义进行了讨论，目的在于说明有关所选择的定义的背景资料和在阐述EMC要求时使用术语的重要性。

A2电磁干扰，电磁兼容性和电磁环境

随着电力电子设备使用数量的不断增加，运行中出现的困难也日益增加。

构成运行困难的原因之一是在使用过程中由于装置（设备或系统）所包含的电磁特性而出