研究表明,電磁繼電器的電磁傳導(dǎo)發(fā)射對外干擾較大;而在敏感度方面,繼電器對電快速脈沖群和尖峰電壓的抗擾度較高;對短時中斷和電壓暫降的抗擾度較低-夕部幅值>0.05T的磁場會使繼電器發(fā)生誤動。
關(guān)鍵詞:繼電器;電磁發(fā)射;電磁敏感度
針對某型號電磁繼電器進(jìn)行了電磁發(fā)射和電磁敏感度的測試,定量研究了電磁繼電器本身的電磁發(fā)射干擾和外部電磁干擾對其影響。
1電磁傳導(dǎo)發(fā)射試驗
本文研究的繼電器實體是國際通用1/2晶體罩平衡銜鐵式電磁繼電器的優(yōu)化設(shè)計產(chǎn)品,具有負(fù)載能力大、功耗低、環(huán)境指標(biāo)高、可靠性好等特點。該繼電器具有一個線圈、兩組觸點,觸點負(fù)載為28V/5A,線圈額定電壓為28V。該繼電器工作過程中,電磁傳導(dǎo)發(fā)射主要有2個來源:①繼電器觸點斷開負(fù)載回路時產(chǎn)生的電弧;②繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的尖峰電壓。因此,實驗內(nèi)容包括:①觸點燃弧時電磁傳導(dǎo)發(fā)射試驗;②電磁繼電器線圈斷電時傳導(dǎo)發(fā)射試驗。
由于繼電器動作過程中機(jī)械觸點偶爾會發(fā)生回跳現(xiàn)象,而回跳現(xiàn)象對電磁傳導(dǎo)發(fā)射的影響未知,因此,實驗內(nèi)容①又包括繼電器有回跳和無回跳兩種情況。阻性負(fù)載實驗時,主電路電源為28V,負(fù)載為5.6Q,觸點切斷電流為5A;感性負(fù)載實驗時,主電路電源為28V,負(fù)載為5.6n,與10mH電感串聯(lián)。
1.1觸點燃弧時電磁傳導(dǎo)發(fā)射試驗
(1)切斷阻性負(fù)載試驗。阻性負(fù)載情況下,觸點燃弧在發(fā)生回跳和不發(fā)生回跳情況下,觸點兩端電壓波形如圖1所示。

(2)切斷感性負(fù)載。感性負(fù)載情況下觸點燃弧時,觸點兩端電壓波形如圖4所示。將傳導(dǎo)發(fā)射電壓、f/進(jìn)行頻譜分析,可得圖5所示共模電壓與差模電壓發(fā)射頻譜。

1.2線圈斷電瞬間電磁傳導(dǎo)發(fā)射測試
繼電器線圈斷電瞬間產(chǎn)生非常大的尖峰電壓。該尖峰電壓將沿驅(qū)動回路向外發(fā)射。試驗測得線圈兩端電壓波形如圖6所示。將傳導(dǎo)發(fā)射電壓進(jìn)行頻譜分析,可得圖7所示共模電壓與差模電壓發(fā)射頻譜。
結(jié)果顯示,繼電器線圈斷電情況下,共模電壓與差模電壓發(fā)射頻譜在4~6MHz頻段超過了GJB151A-.97的限值;在4.5MHz頻點附近出現(xiàn)*大值。在低頻段,差模電壓發(fā)射頻譜比共模電壓發(fā)射頻譜大約5dB·V。
2電磁敏感度試驗
繼電器的電磁敏感度試驗包括電磁輻射敏感度和電磁傳導(dǎo)敏感度2個內(nèi)容。電磁傳導(dǎo)敏感度試驗包括電快速瞬變脈沖群試驗、尖峰電壓試驗、

短時中斷試驗和電壓暫降試驗;電磁輻射敏感度試驗主要是恒定磁場輻射敏感度試驗。
2.1電磁傳導(dǎo)敏感度試驗
試驗布局參考GB/T17626的相應(yīng)規(guī)定。試驗中將傳導(dǎo)干擾施加到繼電器線圈上,檢測其特征參數(shù)或工作狀態(tài)。
(1)電快速瞬變脈沖群試驗電快速瞬變脈沖群試驗布局和試驗等級參考GB/T17626.4—1998。將電快速瞬變脈沖群耦合到繼電器線圈電源上,檢測其工作狀態(tài)。不同試驗等級的測試結(jié)果如表1所示。

試驗結(jié)果表明,該繼電器可以承受3級的EFF干擾。在施加4kV的EFr干擾時,繼電器的線圈一端的引出桿和繼電器外殼間出現(xiàn)亮光,分析可知這是繼電器引出桿與外殼問的絕緣被擊穿發(fā)生放電的原因。
(2)尖峰電壓試驗。尖峰電壓試驗參考GJB18l一1986規(guī)定。將不同水平和極性的尖峰電壓施加到繼電器線圈上,檢測其工作狀態(tài)。試驗結(jié)一

試驗結(jié)果表明,繼電器可以承受5ms以內(nèi)的短時中斷。當(dāng)線圈電壓出現(xiàn)大于5ms的短時中斷時,繼電器觸點出現(xiàn)誤斷故障,而且誤斷故障的持續(xù)時間與短時中斷時間相當(dāng)。
(4)電壓暫降試驗。電壓暫降試驗參考GB/T17626.29—2006規(guī)定。在繼電器觸點閉合狀態(tài)下,分別施加0.001、0.010S的70%uT40%和20%UT的電壓暫降干擾至線圈電源上,指繼電器額定電壓,即28V電壓。試驗結(jié)果如表4所示。
試驗結(jié)果表明,繼電器可以承受70%UT和40%UT的電壓暫降。但是當(dāng)電壓降落到20%U

2.2電磁輻射敏感度試驗(電磁繼電器的電磁兼容性測試)
電磁輻射敏感度試驗主要測試?yán)^電器在空問存在磁場干擾的情況下工作是否正常,吸合時間、釋放時間等特征參數(shù)是否正確。由于空問磁場對繼電器的影響與繼電器的擺放角度有關(guān),因此,試驗內(nèi)容包括:①繼電器的工作氣隙與磁場方向垂直;②繼電器的線圈軸向與磁場方向平行。
(1)氣隙與磁場方向垂直。施加磁場干擾至繼電器的工作空問,驅(qū)動其斷開額定負(fù)載,同時檢測它的吸合電壓和釋放電壓等參數(shù)。試驗中發(fā)
現(xiàn),磁場對繼電器的影響呈現(xiàn)兩種截然不同的結(jié)果:一種是促進(jìn)作用,試驗結(jié)果如圖8所示;另一種是阻礙作用,試驗結(jié)果如圖9所示。

圖8和9分別對應(yīng)兩種方向相反的磁場對繼電器的影響。圖8所示當(dāng)磁場在0~500Gs逐漸增加時,繼電器的吸合電壓和釋放電壓均呈下降趨勢。這說明磁場在繼電器工作氣隙處產(chǎn)生的磁通與線圈產(chǎn)生的磁通是同方向的,也即磁場降低了線圈的負(fù)載。圖9所示的情況則相反。試驗中發(fā)現(xiàn),在更高磁場強(qiáng)度的影響下,繼電器出現(xiàn)了“該通不通”和“該斷不斷”故障。

圖10和11顯示相反的磁場方向(都與線圈軸向平行)也具有促進(jìn)和阻礙繼電器動作的兩種效應(yīng)。磁場對繼電器吸合和釋放電壓的影響趨勢,同磁場與線圈軸向垂直情況一致。