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产品认证、电磁兼容测试标准与测试方法(一)

2008-02-15 10:32:56 来源:《国际电子变压器》2008年2月刊 点击:1106
1. 中国强制性产品认证中的电磁兼容问题
1.1 中国的强制性产品认证制度
为适应我国加入世贸组织的需要,促进我国市场经济和对外贸易的发展,我国政府从体制改革的角度入手,将原国家质量技术监督局和原国家出入境检验检疫局合并组建了新的国家质量监督检验检疫总局。其后不久,又成立了国家认证认可监督管理委员会,负责统一管理、监督和综合协调全国的认证认可工作。
在经过调查研究、及和有关部委的充分协商之后,制定了新的国家强制性产品认证制度;另外,根据世贸组织中关于享受国民待遇的基本原则,提出了一个对进口和国产商品都适用的、统一的强制性认证目录,实施统一的认证标准(包括技术法规和合格评定程序),发放统一的认证标志和实行统一的认证收费标准(即所谓“四个统一”)。                   
1.2 实行强制性产品认证的重要意义
实行强制性产品认证的重要意义有:
1)它是我国认证认可管理体制改革取得重要成果的标志,也是我国兑现加入世贸组织时所作的承诺的重要举措。
2)它对保护人民身体健康、保护动植物的生命安全、保护环境和国家安全有积极作用。
3)它对建立和完善社会主义市场经济体制、规范市场和建立质量管理体制提出了制度上的保证。
4)它有利于我国认证认可工作与国际规范接轨、提高通关速度、消除贸易技术壁垒和创造宽松便捷的进出口贸易环境,进一步促进国家改革开放和经济建设水平。
1.3 第一批实施强制性产品认证的产品目录
新的国家强制性产品认证目录于2001年12月3日颁布(此时正值我国正式加入世贸组织的前夕)。目录是以我国原来进口商品的安全质量许可证制度(CCIB认证),及针对国内市场销售产品的强制性安全认证制度(CCEE认证,粘贴长城标志)和电磁兼容安全认证制度(EMC安全认证,粘贴CEMC标志)为基础,在公布时作了适当增减。两种制度原先覆盖的产品有139种,新的产品目录在公布时删除了原先列入强制性认证的医用超声诊断和治疗设备等16种产品,增加了建筑玻璃等9种产品,故实际列入目录的强制性认证产品共有19大类计132种产品(见本资料的附表1)。
1.4 强制性产品认证中的电磁兼容问题
在强制性产品认证目录上的19大类产品中,除少数明显与电技术无关外(如机动车辆轮胎、安全玻璃和乳胶制品等),多数都有电气安全,有相当多的产品还涉及电磁兼容问题。
国家标准GB/T4765-1995《电磁兼容术语》对“电磁兼容”的定义是:“设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”。
从字面理解看,设备的电磁兼容性包含了两方面的意思:首先,设备要有一定的抗干扰能力,使其在电磁环境中能够正常工作;其次,设备工作中自身产生的电磁骚扰应抑制在一定水平下,不能对同处于一个电磁环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰。
定义中的“事物”既包含同一电磁环境中的其他设备和系统,事实上还包括生活在同一电磁环境中的人、动物和植物。不能给人、动物和植物带来危害。可见,产品的电磁兼容除保证产品本身的可靠性外,还对保护生态环境和国家安全有着积极作用。
国家标准化法规定:“国家标准、行业标准分强制性标准和推荐性标准。保障人体健康,人身、财产安全的标准和法律,行政法规规定强制执行的标准是强制性标准,其他标准是推荐性标准。”“强制性标准必须执行。不符合强制性标准的产品,禁止生产、销售和进口。”
可见,与产品相关的电磁兼容标准大都是强制性的国家标准和行业标准,必须认真贯彻执行。
附表2是我国第一批实施强制性产品认真中涉及电磁兼容测试的产品大类、产品细目以及它们在电磁兼容测试中用到的测试项目和测试标准。
1.5 中国电磁兼容国家标准溯源
国家的标准化法提出:“国家鼓励积极采用国际标准。”故采用国际标准和国外先进标准己经成为我国编制各级电磁兼容标准的指导思想。
中国电磁兼容标准的主要来源有:
① CISPR 出版物。CISPR是国际无线电干扰标准化特别委员会的法文缩写,是 IEC下设的一个特别委员会。它成立的初衷是避免无线电业务中出现障碍,为此对各种用电设备的无线电骚扰提出了限值与测量方法。目前世界各国对用电设备的无线电骚扰的限制大多取材于它。迄今几乎所有的CISPR出版物都己被转换成我国的国家标准。由于用电设备的无线电骚扰会影响其他用电设备的正常工作。故从CISPR出版物转化过来的国家标准大都定为强制执行的国家标准。如附表3中的GB4343、GB9254、GB13837、GB14023等等。
② IEC/TC77制定的IEC61000系列标准TC77是IEC下设的一个技术委员会,其全称是电气设备(包括网络)的电磁兼容性技术委员会。从名称上看,就是研究电气设备电磁兼容性的专业委员会。工作范围有:A)整个频率范围内的抗扰度;B)低频范围内(≤9kHz)的骚扰发射现象。TC77的工作成果莫过于目前世界各国广泛采用的IEC61000系列标准。它涉及电磁环境、发射、抗扰度、试验程序和测量规范。这是近年来IEC出版物中内容最丰富的一个系列出版物,己经出版的国际标准、技术报告有50来篇,正在进行的工作项目有70余项,其中IEC61000-4系列是比较完整的抗扰度测试基础标准。我国的国家标准,如GB/17624、GB17625、GB/T17626、GB/T17799等系列标准均由相应内容转化过来。这些标准较少直接采用,往往变成条款包含在各产品标准中,一旦相应的产品被列为强制性检测产品,则相应项目也就变成强制性标准检测项目,所以对这些标准的内容绝对不能掉以轻心。
③ 美国军用标准。我国军用标准主要取材于它,其中电磁兼容的标准号为GJB151和GJB152。
④ 国外先进企业的内控标准。这部分标准数目甚少。
⑤ 部分根据国内自主科研成果而制定的标准。目前国内执行的一些系统间的电磁兼容标准有一部分是国内自主编制的。
由于我国电磁兼容标准制定时广泛采用了国际标准,因此强制性产品认证后的电气产品将较好地做到与国际接轨,有利于消除贸易壁垒,创造宽松便捷的进出口贸易环境,进一步促进国家的改革开放和提高经济建设水平。
附表3为部分电磁兼容国家标准与国际标准的对应关系。
2. 附录:在强制性产品认证中的需要说明的其他问题
2.1 强制性产品认证中的组织管理
2.1.1 国家认证认可监督管理委员会
负责全国强制性产品认证制度的管理和组织实施。具体负责制定产品的认证实施规则;规定和发布认证证书的式样和格式;制定和发表认证标志;指定认证机构和为其服务的检测、检查机构,公布这些机构的名录和工作范围;公布获得认证的产品和相应企业的名字;审批免于认证的特殊用途产品;指导各地质检行政部门对强制性产品认证中违法行为的查处;受理强制性产品认证的投诉、申诉,组织查处重大的认证违法行为;指导处理有关强制性产品认证中的重大事宜。
2.1.2 各地质检行政部门
在所辖地区对目录内产品实施监督;对强制性产品违法行为进行查处。
2.1.3 指定认证机构
在指定工作范围内按产品认证实施规则开展认证;对获得认证的产品颁发认证证书;对获得认证的产品进行跟踪检查;受理有关认证的投诉和申诉;依法暂停、注销和撤销认证证书。
2.1.4 为指定认证机构服务的检测和检查机构
接受国家认证认可监督管理委员会的监督管理;在指定的范围内实施目录中产品认证、检测和检查工作;对认证结果承担法律责任;定期向国家认证认可监督管理委员会报送产品认证信息;保守产品商业秘密和技术秘密,不得非法占有产品科技成果;不得从事认证范围内的咨询和产品开发工作;不得擅自与其他机构或组织签署对产品认证、检测和检查结果的双边或多边互认协议;配合辖地质检行政部门对违反质量认证法律、法规和规章的行为进行查处;秉公对待产品认证中的投诉和申诉处理。
2.2 强制性产品的认证方法
强制性产品认证适用于设计鉴定;型式试验;制造现场的抽样检测或检查;市场抽样检测或检查;企业质保体系的审核;获证后的跟踪检查。
认证程序包括认证申请和受理;型式试验;工厂审查;抽样检测;认证结果的评定与批准,及获证后的监督等全部或部分环节。
其中:
申请人向指定认证机构提出认证申请,提交申请书,必要的技术文件和样品。并按规定缴纳认证费用。
认证机构受理认证后,要根据规则安排、工厂审查、抽样检测,最后做出认证决定,向获得认证的产品颁发认证证书。这一过程在受理申请后的90天内完成。
认证证书中包括申请人;产品名称、型号(或系列号);产品生产者(或加工场所);认证模式;认证依据的标准和技术规范;发证日期及发证机关。
认证采用“CCC(China Compulsory Certification,简作“CCC”,即所谓“3C”)”标志,意思是“中国强制性认证标志”。
认证费用由国家价格主管部门审批后公布(全国统一的费用)。
2.3 新老认证制度的交替
新制度从2002年5月1日起实施,老制度在2003年4月30日废止,在此期间属于过渡期。过渡期内目录内产品无论持新或老的证书及相应标志,均可作为销售的有效凭证。
2003年5月1日起,认证机构只受理目录中产品的新证书和新标志的申请。同时,目录中产品都必须获得强制性产品认证证书和相应标志后才能出厂、进口和销售。
自2002年5月1日至2003年4月30日,凡己获得老证书、老标志的目录产品,经申请人申请,并由指定的认证机构确认符合条件的,在缴纳有关费用后,可获得新证书和新标志。
在2003年4月30日前己经进口或购入,但未能及时出售的商品,只要己获得当时老的认证证书和标志,可在所在地的质检行政部门备案,并在其监督下继续销售。
在2003年5月1日起,己经获得新标志的产品如继续使用印有老标志的外包装时,必须加贴新标志后方可出厂、进口和销售。
在2002年5月1日起,原己获得老证书、老标志,但此次列入目录的产品,则原先获得的证书和标志不再作为出厂、进口和销售的必要条件。
2.4 处罚规定
目录内产品己经获证,但未按规定使用标志,虽经勒令改正,但逾期不办的,将处一万元以下罚款。
对未按规定实施认证的目录内产品,处三万元以下罚款,并限期实施认证。
对仿造、冒用证书和标志的,将依法律和法规来处罚。
对认证机构和指定检测与检查机构出具假证明或伪造有关文件的,将依法承担法律责任。
3 电磁兼容基本名词术语
3.1 电磁兼容Electromagnetic Compatibility(EMC)
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。
3.2 电磁兼容裕量
装置、设备或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值。
3.3 骚扰源的发射电平
用规定的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电平。
注:
这里的特定装置、设备或系统是指待测的装置、设备或系统。
某给定电磁骚扰电平是指某种电磁现场的量,如频率、功率、电压、场强等等。
3.4 骚扰源的发射限值
规定电磁骚扰源的最大发射电平。
注:
规定是指人为的规定(通常由标准给出),而不是骚扰源本身的特性。不同的测量方法,有不同的发射限值。
3.5 抗扰度电平
将某给定的电磁骚扰施加于某装置、设备或系统,而其仍能正常工作并保持所需的性能等级时的最大骚扰电平。
3.6 抗扰度限值
规定的最小抗扰度电平。
注:
限值是由人为的给定参数(通常是通过标准来给出的)。
3.7 电磁骚扰Electromagnetic Disturbance
任何可能引起装置、设备或系统性能降低,或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。
3.8 电磁干扰Electromagnetic Interference(EMI)
电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
注:
从以上两术语可见,电磁骚扰仅仅是电磁现象,它可能引起性能降级或损害,所以是造成性能降级或损害的原因,但不一定己经形成后果。而电磁干扰则是由电磁骚扰引起的结果。过去在术语上并未将物理现象和后果明确划分,统称为干扰(interference)。只是进入90年代后,IEC50(161)引入disturbance这个词后才明确分开。由于这两个词赋于的意义不同,使用中不应混淆。
3.9 电磁敏感性Electromagnetic Susceptibility(EMS)
在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能避免性能下降的能力。
4.0 对骚扰的抗扰度Immunity to disturbance
装置、设备或系统面临电磁骚扰而不降低运行性能的能力。
注:
抗扰度和敏感性都反应装置、设备或系统的抗干扰能力,仅仅是从不同的角度出发而己。抗干扰是指超过某一电平,装置、设备或系统就会出现性能降低。而敏感性是指刚刚出现性能降低的电平。所以对装置、设备或系统来说,抗干扰电平与敏感性电平是同一个值。军用标准中常用敏感度这一术语;民用标准中惯用抗扰度一词。
4 常用的电磁兼容测试标准和测试方法介绍
本讲座介绍电气和电子产品常用的电磁兼容测试标准和测试方法,以提供读者以全面而又重点突出的了解机会。
讲座主要内容有:
1)从电磁兼容的通用标准引出电气和电子产品对电磁兼容测试的基本要求。
2)产品自身所产生的电磁骚扰的测量方法。
3)产品工作时在电网中产生的谐波电流的测量方法。
4)常用产品抗扰度标准和测试方法。
4.1 从电磁兼容的通用标准引出电气和电子产品对磁兼容测试的基本要求
4.2 电磁兼容测试标准的标准体系
按照不同电磁兼容标准在电磁兼容测试中的不同地位,可分为四级,分别是:
① 基础标准;
② 通用标准;
③ 产品族标准;
④ 专用产品标准。
4.2.1 基础标准
基础标准不涉及具体的产品,仅就现象、环境、试验方法、试验仪器和基本试验配置等给出定义及详细描述。这类标准不给出指令性的限值,以及对产品性能的直接判据,但它是编制其他各级电磁兼容标准的基础。
属于基础标准范围内的标准例有:
GB4365《电磁兼容术语》;
GB/T6113《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范》;
GB/T6113.2《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范和测量方法  第二部分:骚扰和抗扰度测量方法》;
以及如GB/T17626有关产品抗扰度测量的系列标准等。
4.1.2 通用标准
通用标准给通用环境中的所有产品提出一系列最低的电磁兼容性要求(包括必须进行的测试项目和必须达到的测试要求)。通用标准中提到的测试项目及其试验方法可以在相应的基础标准中找到,而无须在通用标准中作任何介绍。通用标准给出的试验环境、试验要求可以成为产品族标准和专用产品标准的编制导则。同时对于暂时尚未建立电磁兼容性测试标准的产品,可以参照通用标准来进行其电磁兼容性能的摸底。
4.1.3 产品族标准
这是根据特定产品类别而制定的电磁兼容性能的测试标准。它包含产品的电磁骚扰发射和产品的抗扰度要求的两方面内容。产品族标准中所规定的试验内容及限值应与通用标准相一致,但与通用标准相比较,产品族标准根据产品的特殊性,在试验内容的选择、限值及性能的判据等方面有一定特殊性(如增加试验的项目和提高试验的限值)。
产品族标准是电磁兼容性标准中占据份额最多的一类标准。如GB4343、GB17743、GB9254、GB4824和GB13836分别是关于家用电器和电动工具、照明灯具、信息技术设备、工科医射频设备、声音和广播电视接收设备的无线电骚扰特性测量及限值的标准,这些标准分别代表了一个大类产品对电磁骚扰发射限度的要求。
4.1.4 专用产品标准
专用产品标准通常不单独形成电磁兼容标准,而以专门条款包含在产品的通用技术条件中。专用产品标准对电磁兼容的要求与相应的产品族标准相一致,在考虑了产品的特殊性之后,也可增加试验项目和对电磁兼容性能要求作某些改变。与产品族标准相比,专用产品标准对电磁兼容性的要求更加明确,而且还增加了对产品性能试验的判据。对试验方法,应由试验人员参照相应基础标准进行。
4.2 通用标准在电磁兼容标准体系中的地位 
通用标准是针对通用的环境条件所提出的一系列电磁兼用最低要求。
通用标准把环境分成两类:一类是住宅、商业和轻工业环境(包含的场所有:居民住宅区,如高层和多层的民居;商业场所,如商店和超市;事务场所,如办公楼和银行;公共娱乐场所,如影院、酒吧和舞厅;户外公共场所,如加油站、停车场、娱乐场和运动中心;轻工业部门,如车间、实验室和服务中心等等)。另一类是工业场所(包含的场所有:工科医的射频设备;需要经常切换的大电感和大电容负载的场所;有非常大的电流流过,及因此而伴生很强的电磁场的环境等等)。
通用标准认定凡直接从公共电网以低压供电的场所属于住宅、商业和轻工业环境。                                 
产品的电磁兼容性包含了对产品本身工作时的电磁发射水平,以及产品的抗扰度两项要求。因此产品的电磁兼容测试标准同样有产品本身的电磁发射限值及抗扰度能力两个不同性质的标准。
考虑到通用标准把所有电气和电子产品的工作环境划分为住宅、商业、轻工业与工业两个典型环境,因此通用标准实际上有四个分标准,为GB/T17799.1《电磁兼容  通用标准  住宅、商业和轻工业环境中的抗扰度试验》;GB/T17799.2《电磁兼容  通用标准  工业环境中的抗扰度试验》;GB/T17799.3《电磁兼容  通用标准  住宅、商业和轻工业环境的发射标准》和GB/T117799.4《电磁兼容  通用标准  工业环境的发射标准》。它们与国际标准IEC61000-6-1~IEC61000-6-4分别等同(上述国标,部分己由国际标准转化完成并加以出版,部分尚在转化中)。 
总之,通用标准描述的环境覆盖了几乎所有民用电气和电子产品的工作环境,因此,通用标准中所提出的试验项目和限值将适用于绝大多数民用电气和电子产品对电磁兼容性的最基本要求。所以我们通过了解通用标准也就了解了绝大多数电气和电子产品对电磁兼容的最基本要求。这样,通用标准在电磁兼容标准体系中的重要地位也就不言而喻了。
4.3 通用的电磁骚扰发射标准
4.3.1 试验端口的概念
所谓端口是指产品的电磁骚扰可能发射的部位,分别指机壳、交流电源线、直流电源线、接地线、信号线和过程控制线。就一个具体的电气和电子产品言,不一定包含所有的电磁骚扰发射端口,所以试验应按实际情况进行之。
4.3.2 各试验端口的电磁骚扰发射限值
详见附表4所示。
4.3.3 试验中的注意事项
1)试验应在产品正常使用情况下,以能产生最大电磁骚扰发射的工作方式进行。试验中还要适当地改变试品的布局,以便使骚扰发射为最大。
2)试验应将试验中用到的试验仪器、试验方法、试验配置和试验布局等明确记录在案,以备试验能重复进行,试验结果可以追溯。
3)如果试品只是系统的一部分,或者可能还要连接辅助设备方能体现其功能时,则试品就应当连接所必需的最少辅助设备,并用GB9254标准中所描述的方法来检查端口。对于辅助设备的连接情况应当记录在案。
4)如果试品有许多类似的试验端口,或接法类似的端口,那么应当选择其中足够数量的端口,或接法类似的端口,但要保证这种选择能够覆盖所有不同类型的端口。试验中应将端口选择情况记录在案。
5)除非另有说明,试验应在额定电压和规定工作条件下进行。
4.4 通用的抗扰度标准
4.4.1 试验端口的概念
所谓端口是指产品可能感受干扰的部位,与通用的电磁骚扰发射标准中的端口概念相类似,也是指机壳、交流电源线、直流电源线、接地线、信号线和测量与控制线。对一个电气和电子产品来说,有可能只包含其中的一部分,故试验应按实际情况来进行。
4.4.2 各试验端口的抗扰度要求
详见附表5所示。
4.4.3 试验中的注意事项
1)试品应按实际使用情况中,以对干扰最敏感的工作模式下进行试验。试验中还要适当改变布局以求达到最大敏感度。
2)试验中应将试验配置、试品的工作方式及试验的布局等情况明确记录在案,以便必要时可以重现及对比试验结果。
3)如果在被试产品的用户手册中规定了试品所需的外部保护装置(或保护措施),那么试品就应当在有保护的情况下进行试验。
4)如果试品有许多类似的端口,或接法类似的端口,则试验应当选择足够数量的端口来模拟实际工作情况,并保证能覆盖各种不同类型的端口。但对端口的选择情况要记录在案。
5)除非另有说明,试验应在额定电压和规定的工作条件下进行。
4.4.4 试品性能的评定准则
尽管通用抗扰度标准几乎涉及了所有的民用电气和电子产品,但是试验结果总不外乎是以下几种:
情况A:试品在试验中和试验后都能正常工作,无性能下降和低于制造商规定的性能等级现象发生。
情况B:试品在试验后可以正常工作,且无性能下降和低于制造商所规定的性能等级现象发生。
情况C:允许试品有暂时性的性能降低,只要这种功能是可以通过控制操作、人工复位,甚至是关机后恢复的。
显然上述情况对产品要求是不同的,情况A为最高;情况C为最低。对于具体的产品究竟应该认为上述哪一种情况是合格的(所谓判定的准则),应由相应的产品标准或产品制造商给出,在通用标准则无法直接给出。
5 小结
针对不同的工作环境,在附表1和附表2中给出了多个试验端口,以及在每个试验端口上应该进行的试验项目要求,但在细看之下还是有几点值得小结的:
对住宅、商业、轻工业环境和工业环境的产品,尽管环境不同,但试验端口的设置和试验项目的选择大体上是一致的,只是限值不同。
试验实际上可以归并为三类:
①高频电磁骚扰的发射测试:
0.15MHz~30MHz的交流电源线传导骚扰测试
0.15MHz~30MHz的交流电源线断续骚扰测试(仅家用电器产品有此要求)
0.15MHz~30MHz的信号线、控制线、直流电源线传导骚扰测试
30MHz~1000MHz的辐射骚扰测试(对家用电器和电动工具做30MHz~300MHz的辐射骚扰功率测试)
②低频电磁骚扰的发射测试
0~2kHz的工频谐波、电压波动和闪烁测试
③产品的抗扰度试验:
静电放电试验
高频辐射电磁场试验
电快速瞬变脉冲群试验
雷击浪涌试验
由射频场感应所引起的高频传导试验
电压跌落试验
工频磁场试验
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