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断续骚扰电压

【摘要】 新版家电产品电磁兼容国家标准GB 4343.1-2018将于2020年6月1日实施。本文介绍旧版标准GB 4343.1-2009与新版标准GB 4343.1-2018的主要差异;并以热泵为例介绍新版标准的测试项目;就实际工作中遇到的测试不合格情况介绍一种非电源引线骚扰功率的整改方法。

【关键词】 GB 4343.1-2018;差异;测试项目;整改

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.04.001

Interpretation of GB 4343.1-2018

Abstract: The new version of national standard GB 4343.1-2018 for electromagnetic compatibility of household appliances will be implemented on June 1, 2020. This article introduces the main differences between the old version of GB 4343.1-2009 and the new version of GB 4343.1-2018;and takes the heat pump as an example to introduce some test items of new standard;at last presents a method in order to rectify the disturbance power on the non-power lead according to the unqualified test in practice.

Key words: GB 4343.1-2018;difference;test items;rectification

YAO Jia-jun;ZHONG Yuan-sheng;HUANG Kai-xu

(Guangdong Testing Institute of Product Quality Supervision,Guangzhou 510000,China)

1 GB 4343.1新舊版本主要差异

新版家电产品国家强制性标准GB 4343.1-2018于2018年5月14日发布,并将在2020年6月1日实施,代替旧版标准GB 4343.1-2009。作为一项针对家用电器、电动工具和类似器具的强制性标准,目的就是保护电磁环境,提高产品品质,保障人民高质量的生活。随着智能化与家电的融合,家电的工作频率也随着升高,功能也越来越丰富,因此新版标准把最高的测试频率从300 MHz提高至1000 MHz,另外还对测试布置和部分家用电器的运行条件做了调整。新旧版本主要差异总结如下:

1)此次新出的标准适用于更多产品,把一些原来属于GB 4824-2013《工业、科学和医疗(ISM)射频设备 骚扰特性 限值和测量方法》感应式炊具归属到此次的新标准内。在GB 4824中,在80.872~81.848 MHz及134.786~136.414 MHz两频率段中电磁辐射骚扰限值为60 dB(μV/m),而在GB 4343.1中,那两个频率段中电磁辐射骚扰限值为40 dB(μV/m)。

2)在GB 4343.1-2009中并未提及或是描述不够完整的某些家用电器的运行条件,在新版本标准中做出了补充。例如:

a)电饭锅内装入80%的自来水,盖上盖子进行测试,在测断续骚扰时,应该在电饭锅完成煮饭后进入保温状态,待温控器第一次动作后开始测量喀呖声数;b)咖啡研磨机带有定时功能,则应在允许的最大时长状态下空载运行;c)咖啡研磨机不带有定时功能,则运行时间为说明书上描述的研磨最大量咖啡豆的研磨时间;d)如果咖啡研磨机不能空载运行,则应在装入说明书允许装入最大量咖啡豆的条件下运行。

3)在GB 4343.1-2009中辐射骚扰要求仅适用于玩具,而在新版标准中,企业可以自行选择是用骚扰功率法或辐射法测量。

2 GB 4343.1测试项目及要求

根据GB 4343.1-2018,需对样品在150 kHz~1000 MHz的射频骚扰进行测量。在30 MHz以下的射频骚扰主要是通过电源线传输的,因此采用骚扰电压法测量150 kHz~30 MHz的射频骚扰。对于无接地线且是手持工具的需要使用符合标准的模拟手进行附加测量。对于具有温控功能的家电产品或是其他通过程序自动控制器具的开关操作会产生断续骚扰,需要根据样品类型测量喀呖声数或开关操作数来计算喀呖声率,从而判断是否合格。在30 MHz以上的频率段,射频骚扰主要以辐射的方式发射,所以在30~300 MHz范围内用骚扰功率法测量射频骚扰,也可以用暗室法测量30~1000 MHz频段。企业可以选择是测量骚扰功率或者辐射骚扰。若选择测量骚扰功率,样品发射值低于骚扰功率限值,满足时钟频率小于30 MHz且在200~300 MHz频率范围满足相应裕量要求,则认为该样品在300~1000 MHz满足要求,若不满足任意一个条件,则需测量300~1000 MHz频率段内的辐射,并根据辐射限值判断样品是否合格。以下就热泵来介绍一下新版标准中需要测试的项目。

2.1 连续骚扰电压

采用人工电源网络测量30~300 MHz的射频骚扰。将热泵放在尺寸至少为2 m×2 m的接地平面上,并与其他接地平面距离0.4 m(若在屏蔽室内测量,距离应为0.8 m)。电源线长于0.8 m的部分应来回折叠成0.3~0.4 m之间的水平线束,测试布置图如图1。打开电源,待热泵处于制冷或制热工作状态下开始测量。

2.2 骚扰功率

用骚扰功率法测量30~300MHz的射频骚扰。将热泵放在一块0.1 m±0.025 m的非导电支撑物上,并与其他导电物体距离0.8 m,测试布置图如图2。电源线长度应在6 m左右,若原来的电源线不够长则应延长或是用类似材质的电线替代。把电源线夹入吸收钳内,打开电源,待热泵处于制冷或制热工作状态下开始测量。沿着电源线调节吸收钳的位置,使其在从靠近热泵的位置移动至距热泵约有半个波长的位置,在移动期间,观察接收机的读值,在读值最大的位置完成测试。

接着测量信号线上的骚扰功率。若信号线是永久固定在样品和辅助设备间且:a)信号线长度小于0.25 m,则不测量该信号线;b)若信号线长度大于0.25 m但小于吸收钳长度的两倍,则应延长信号线,使其长度为吸收钳的两倍;c)若信号线长度大于吸收钳长度的两倍,则使用该信号线进行测量。

首先,将吸收钳的电流互感器指向热泵,按照测量电源线上骚扰功率的测试步骤进行測试,然后将吸收钳的电流互感器指向控制器,按照测量电源线上骚扰功率的测试步骤进行测试。

2.3 断续骚扰

根据标准附录A中的表A.1,热泵需测量喀呖声数来计算喀呖声率。将热泵放在尺寸至少为2 m×2 m的接地平面上,并与其他接地平面距离0.4 m(若在屏蔽室内测量,距离应为0.8 m),测试布置图如图3。打开电源,待热泵处于制冷或制热工作状态下开始测量。

3 非电源引线骚扰功率整改

在用骚扰功率法测量样品在30~300 MHz的辐射骚扰时,往往会出现电源线的辐射骚扰值低于限值,但信号线的辐射骚扰却高于限值。这是由于信号线上缺少滤波电路,或是滤波电路的能力不足。由于磁环可以不用改变电路结构,直接套在信号线上以降低辐射骚扰,因此在信号线上加磁环是最有效且经济的整改方法。

磁环是用亚铁磁性材料做成的环状物,当磁环用在交流电路中时,可等效为一个电感与一个电阻相串联,其等效阻抗为[Z(f)=R(f)+jωL(f)],电感与电阻都与频率有关系。在实际整改过程中可以把磁环当做一个随频率变化的电阻器。在低频段,主要是感性阻抗起作用,不影响有用信号的正常传输,而骚扰信号被反射而抑制;当频率逐渐增大时,感性阻抗逐渐减少,阻抗值逐渐增大,骚扰信号被吸收并转化为热能散发出去。

下面是一款变频热泵的整改案例,第一次测量信号线的骚扰功率不合格,测试结果如图4所示。

对图4中的标记点进行终扫,准峰值在36.78 MHz处超出限值约1.5 dB。经过分析,热泵的信号线与电源线距离较近,内部导线多且长,容易造成其他线产生的辐射耦合到信号线上,而信号线的屏蔽效果不够好,不足以屏蔽骚扰信号,导致骚扰功率不合格。加磁环滤除骚扰信号是比较经济有效的整改方法,但加磁环的位置以及信号线在磁环上的匝数还需要多次尝试及测试找到最佳整改方案。第一个整改方案是使信号线在磁环上绕三圈,如图5,测试结果如图6。

从图6可以看出波形在低频段有明显的下降,36.78 MHz处准峰值约有5 dB的余量。若把匝数增加至6,如图7,测试结果如图8。

从图8中可以看出匝数越多,抑制低频骚扰信号效果越好,36.78 MHz处准峰值约有10 dB的余量。

市面上的磁环有很多种形状和尺寸,一般来说,磁环的铁氧体体积越大,内径越小可以抑制更多的骚扰信号。为了使抑制低频的骚扰信号效果更好,可以将信号线在磁环上绕几圈,形成共模扼流圈,匝数越多,效果越明显。抑制效果还与材料的磁通率有关,因此磁环中铁氧体不同的材料适用于不同频率的骚扰信号。磁通率越大,适用于较低频的骚扰信号。因此锰锌铁氧体磁环适用于抑制低频骚扰信号;镍锌铁氧体磁环适用于抑制高频骚扰信号。注意,为了达到更好的抑制效果,在套磁环时应尽量减少磁环中心空隙,防止出现漏磁现象。

4 结语

本文对GB 4343.1《家用电器、电动工具和类似器具的电磁兼容要求 第1部分:发射》新旧版本主要差异进行了解读。并以热泵为例子,简要介绍GB 4343.1中的测试项目及布置要求。并介绍了一种简单经济的整改方法。随着智能家电产品的发展,功能越来越丰富,相关电磁兼容标准的测试频率范围越来越高将是主要趋势之一。

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