智能電器(第6章)

1、智能電器（六）大連理工大學電氣工程與應用電子技術(shù)系2005年5月六 智能電器的可靠性與電磁兼容 6.1 智能電器的可靠性 6.2 智能電器的電磁兼容6.3智能電器的電磁兼容試驗和標準 6.1 智能電器的可靠性 6.1.1 可靠性的一般理論可靠性的一般理論 可靠性的定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。五個要素：產(chǎn)品、使用條件、規(guī)定時間、規(guī)定功能和能力。 6.1.2 常用的可靠性指標常用的可靠性指標A）失效概率密度和失效率）失效概率密度和失效率 B）可靠度）可靠度C）平均壽命）平均壽命6.1.3 設備常見失效模式設備常見失效模式A）模式一B）模式二C）模式三D）模式四使用壽命 使

2、用壽命 使用壽命 使用壽命 0入（t）t0入（t）t0入（t）t0入（t）tD）模式五E）模式六F）模式七使用壽命 0入（t）t使用壽命 0入（t）t使用壽命 0入（t）t6.1.4 產(chǎn)品可靠性模型的建立產(chǎn)品可靠性模型的建立A）串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型與數(shù)學模型）串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型與數(shù)學模型B）并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型及數(shù)學模型）并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型及數(shù)學模型C）表決系統(tǒng)及數(shù)學模型）表決系統(tǒng)及數(shù)學模型 一個產(chǎn)品可以看成由一系列元件組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)一個產(chǎn)品可以看成由一系列元件組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的可靠性與各元件的可靠性、系統(tǒng)的組成方式等有關(guān)?？傻目煽啃耘c各元件的可靠性、系統(tǒng)的組成方式等有關(guān)?？赏ㄟ^系統(tǒng)可靠性模型進行分析。通過系統(tǒng)可靠

3、性模型進行分析。6.1.5 產(chǎn)品可靠性的評估產(chǎn)品可靠性的評估 元件計數(shù)法元件計數(shù)法是根據(jù)設備中各種元器件的數(shù)量及該種元器件的通用失效率、質(zhì)量等級及設備的應用環(huán)境類別等來估算產(chǎn)品可靠性的一種方法，其計算設備失效率的數(shù)學表達式為： 6.2 智能電器的電磁兼容 6.2.1 概述概述電磁兼容電磁兼容（ElectroMagnetic CompatibilityEMC），根據(jù)國家標準GB/T13926.9（與國際標準IEC801-1等效）的定義是：裝置能在規(guī)定的電磁環(huán)境中正常工作而不對該環(huán)境或其他設備造成不允許的擾動的能力。它包括兩方面的含義含義：設備或系統(tǒng)應具有抵抗給定電磁干擾的能力，并且有一定的安全余

4、量，即它應不會因受到處于同一電磁環(huán)境中的其他設備或系統(tǒng)發(fā)射的電磁干擾而產(chǎn)生不允許的工作性能降低。設備或系統(tǒng)不產(chǎn)生超過規(guī)定限度的電磁干擾。即它不會產(chǎn)生使處于同電磁環(huán)境中的其他設備或系統(tǒng)出現(xiàn)超過規(guī)定限度的工作性能降級的電磁干擾。 6.2.2 智能電器的電磁干擾源智能電器的電磁干擾源 智能電器在強電磁場下工作，電磁兼容至關(guān)重要。電磁兼容設計的主要任務就是降低電磁敏感性，提高抗干擾能力。 智能電器受到的電磁干擾主要有以下幾種。 A）雷擊干擾 B）開關(guān)設備動作時的干擾 C）電弧放電引起的高頻電磁輻射 D）靜電放電干擾 E）控制系統(tǒng)中開關(guān)電源的干擾6.2.3 智能電器中的電磁耦合方式智能電器中的電磁耦合方

5、式 電磁干擾傳輸有兩種方式：一種是傳導傳輸方式，另一種是輻射傳輸方式。因此從被干擾的敏感器角度來看，干擾的耦合可分為傳導耦合和輻射耦合兩類。 A）傳導耦合 i） 電阻性耦合 ii） 電容性耦合 iii）電感性耦合B）輻射耦合）輻射耦合 i）天線耦合 如高靈敏放大器三極管的基極管腳虛焊 ii）場對導線的感應耦合 iii）閉合回路耦合6.2.4 智能電器中的電磁干擾抑制措施智能電器中的電磁干擾抑制措施從電磁干擾的基本原理可知，提高智能電器電磁兼容水平可以從三方面著手：降低干擾源的電磁輻射水平；切斷干擾的傳輸和耦合途徑；降低接收元件的敏感性。具體的抗干擾措施設計可以從硬件和軟件兩方面入手來實施。 A

6、）硬件抗干擾設計）硬件抗干擾設計 交流隔離變壓器和濾波交流隔離變壓器和濾波 i）消除電源噪聲）消除電源噪聲 直流穩(wěn)壓電源的選用和濾波直流穩(wěn)壓電源的選用和濾波 分離供電系統(tǒng)分離供電系統(tǒng) ii）接地技術(shù)）接地技術(shù) iii）合理的系統(tǒng)布局）合理的系統(tǒng)布局 iv）傳輸線技術(shù)）傳輸線技術(shù)傳輸線阻抗匹配傳輸線阻抗匹配 外部配線抗干擾措施外部配線抗干擾措施 B）軟件抗干擾設計）軟件抗干擾設計i）軟件陷阱法）軟件陷阱法ii）數(shù)據(jù)和程序的冗余設計）數(shù)據(jù)和程序的冗余設計iii）軟件濾波）軟件濾波iiii）軟件和硬件程序運行監(jiān)視器（）軟件和硬件程序運行監(jiān)視器（WATCH DOG） 6.3智能電器的電磁兼容試驗和標準

7、智能電器的電磁兼容試驗和標準6.3.1 概述概述 根據(jù)國際電工委員會（IEC）的規(guī)定，所謂電磁兼容試驗就是設備在進入現(xiàn)場之前經(jīng)受再現(xiàn)和模擬其工作環(huán)境可能遇到的電磁干擾以及它在工作中產(chǎn)生的電磁兼容發(fā)射（包括輻射的發(fā)射和傳導的發(fā)射）的各種試驗。電磁敏感度試驗電磁敏感度試驗：在規(guī)定的條件下，對電力或電子設備發(fā)出的有害電磁干擾進行測量，確定其是否超過了規(guī)定的限值的試驗。電磁抗擾度試驗電磁抗擾度試驗：各類生產(chǎn)設備運行所產(chǎn)生的電磁干擾，使工作過程的測量和控制設備處于嚴酷的電磁環(huán)境中。為了保證裝置和系統(tǒng)的可靠性，這些裝置、系統(tǒng)必須經(jīng)受在工作場所可能遇到的各種電磁干擾的試驗。6.3.2 電磁兼容抗擾度試驗電磁

8、兼容抗擾度試驗 根據(jù)IEC61000-4（試驗和測量技術(shù)）標準，我國制定了電磁抗擾度試驗標準GB/T17626，其主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：1靜電放電抗擾度試驗靜電放電抗擾度試驗 2射頻輻射電磁場抗擾度試驗射頻輻射電磁場抗擾度試驗3電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗 4雷擊浪涌抗擾度試驗雷擊浪涌抗擾度試驗 5由射頻場感應所引起的傳導干擾抗擾度試驗由射頻場感應所引起的傳導干擾抗擾度試驗 6工頻磁場抗擾度試驗工頻磁場抗擾度試驗7電壓跌落、短時中斷和電壓漸變抗擾度試驗電壓跌落、短時中斷和電壓漸變抗擾度試驗8衰減振蕩波抗擾度試驗衰減振蕩波抗擾度試驗6.3.3 電磁兼容標準電磁兼容標

9、準6.3.3.1電磁兼容標準的內(nèi)容電磁兼容標準的內(nèi)容 傳導發(fā)射、輻射發(fā)射、傳導敏感度（抗擾度）、輻射敏感度（抗擾度）傳導發(fā)射、輻射發(fā)射、傳導敏感度（抗擾度）、輻射敏感度（抗擾度） 6.3.2.2 主要國際電磁兼容組織與機構(gòu)主要國際電磁兼容組織與機構(gòu)6.3.2.3 國際電磁兼容標準體系國際電磁兼容標準體系6.3.2.4 電磁兼容國際標準及規(guī)范電磁兼容國際標準及規(guī)范表表6-3 IEC61000系列標準的內(nèi)容系列標準的內(nèi)容:6.3.2.5 我國電磁兼容標準及其發(fā)展我國電磁兼容標準及其發(fā)展 我國從2003年8月1日起開始執(zhí)行“中國強制認證”（China Compulsory Certification）制度，簡稱3C認證。在3C認證的認證規(guī)則中，幾乎所有的電子、電氣類產(chǎn)品都包含了電磁兼容性能的要求。 絕大多數(shù)的CISPR標準和IEC61000系列標準已經(jīng)轉(zhuǎn)化為我國國家標準。我國分別在國家電力公司、華北電力大學和武漢高壓研究所建立了電磁兼容試驗室，已經(jīng)可以開展電氣、電子產(chǎn)品的電磁兼容認證工作。 本章思考題：1 如何定義智能電器的失效概率密度和失效率、可靠度、平均壽命？2 智能電器可能受到哪些電磁干擾？3 舉例說明智能電器常用的抗干擾