研究表明,电磁继电器的电磁传导发射对外干扰较大;而在敏感度方面,继电器对电快速脉冲群和尖峰电压的抗扰度较高;对短时中断和电压暂降的抗扰度较低-夕部幅值>0.05T的磁场会使继电器发生误动。
关键词:继电器;电磁发射;电磁敏感度
针对某型号电磁继电器进行了电磁发射和电磁敏感度的测试,定量研究了电磁继电器本身的电磁发射干扰和外部电磁干扰对其影响。
1电磁传导发射试验
本文研究的继电器实体是国际通用1/2晶体罩平衡衔铁式电磁继电器的优化设计产品,具有负载能力大、功耗低、环境指标高、可靠性好等特点。该继电器具有一个线圈、两组触点,触点负载为28V/5A,线圈额定电压为28V。该继电器工作过程中,电磁传导发射主要有2个来源:①继电器触点断开负载回路时产生的电弧;②继电器线圈断电时产生的尖峰电压。因此,实验内容包括:①触点燃弧时电磁传导发射试验;②电磁继电器线圈断电时传导发射试验。
由于继电器动作过程中机械触点偶尔会发生回跳现象,而回跳现象对电磁传导发射的影响未知,因此,实验内容①又包括继电器有回跳和无回跳两种情况。阻性负载实验时,主电路电源为28V,负载为5.6Q,触点切断电流为5A;感性负载实验时,主电路电源为28V,负载为5.6n,与10mH电感串联。
1.1触点燃弧时电磁传导发射试验
(1)切断阻性负载试验。阻性负载情况下,触点燃弧在发生回跳和不发生回跳情况下,触点两端电压波形如图1所示。
(2)切断感性负载。感性负载情况下触点燃弧时,触点两端电压波形如图4所示。将传导发射电压、f/进行频谱分析,可得图5所示共模电压与差模电压发射频谱。
1.2线圈断电瞬间电磁传导发射测试
继电器线圈断电瞬间产生非常大的尖峰电压。该尖峰电压将沿驱动回路向外发射。试验测得线圈两端电压波形如图6所示。将传导发射电压进行频谱分析,可得图7所示共模电压与差模电压发射频谱。
结果显示,继电器线圈断电情况下,共模电压与差模电压发射频谱在4~6MHz频段超过了GJB151A-.97的限值;在4.5MHz频点附近出现*大值。在低频段,差模电压发射频谱比共模电压发射频谱大约5dB·V。
2电磁敏感度试验
继电器的电磁敏感度试验包括电磁辐射敏感度和电磁传导敏感度2个内容。电磁传导敏感度试验包括电快速瞬变脉冲群试验、尖峰电压试验、
短时中断试验和电压暂降试验;电磁辐射敏感度试验主要是恒定磁场辐射敏感度试验。
2.1电磁传导敏感度试验
试验布局参考GB/T17626的相应规定。试验中将传导干扰施加到继电器线圈上,检测其特征参数或工作状态。
(1)电快速瞬变脉冲群试验电快速瞬变脉冲群试验布局和试验等级参考GB/T17626.4—1998。将电快速瞬变脉冲群耦合到继电器线圈电源上,检测其工作状态。不同试验等级的测试结果如表1所示。
试验结果表明,该继电器可以承受3级的EFF干扰。在施加4kV的EFr干扰时,继电器的线圈一端的引出杆和继电器外壳间出现亮光,分析可知这是继电器引出杆与外壳问的绝缘被击穿发生放电的原因。
(2)尖峰电压试验。尖峰电压试验参考GJB18l一1986规定。将不同水平和极性的尖峰电压施加到继电器线圈上,检测其工作状态。试验结一
试验结果表明,继电器可以承受5ms以内的短时中断。当线圈电压出现大于5ms的短时中断时,继电器触点出现误断故障,而且误断故障的持续时间与短时中断时间相当。
(4)电压暂降试验。电压暂降试验参考GB/T17626.29—2006规定。在继电器触点闭合状态下,分别施加0.001、0.010S的70%uT40%和20%UT的电压暂降干扰至线圈电源上,指继电器额定电压,即28V电压。试验结果如表4所示。
试验结果表明,继电器可以承受70%UT和40%UT的电压暂降。但是当电压降落到20%U
2.2电磁辐射敏感度试验(电磁继电器的电磁兼容性测试)
电磁辐射敏感度试验主要测试继电器在空问存在磁场干扰的情况下工作是否正常,吸合时间、释放时间等特征参数是否正确。由于空问磁场对继电器的影响与继电器的摆放角度有关,因此,试验内容包括:①继电器的工作气隙与磁场方向垂直;②继电器的线圈轴向与磁场方向平行。
(1)气隙与磁场方向垂直。施加磁场干扰至继电器的工作空问,驱动其断开额定负载,同时检测它的吸合电压和释放电压等参数。试验中发
现,磁场对继电器的影响呈现两种截然不同的结果:一种是促进作用,试验结果如图8所示;另一种是阻碍作用,试验结果如图9所示。
图8和9分别对应两种方向相反的磁场对继电器的影响。图8所示当磁场在0~500Gs逐渐增加时,继电器的吸合电压和释放电压均呈下降趋势。这说明磁场在继电器工作气隙处产生的磁通与线圈产生的磁通是同方向的,也即磁场降低了线圈的负载。图9所示的情况则相反。试验中发现,在更高磁场强度的影响下,继电器出现了“该通不通”和“该断不断”故障。
图10和11显示相反的磁场方向(都与线圈轴向平行)也具有促进和阻碍继电器动作的两种效应。磁场对继电器吸合和释放电压的影响趋势,同磁场与线圈轴向垂直情况一致。