家用電磁灶輻射發(fā)射與電源端騷擾現(xiàn)狀與分析

王琤爭(zhēng)黃華張嫻*橐曉宇黃浩劉成

（1.中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心上海分中心 上海 201206；2.上海出入境檢驗(yàn)檢疫局）

家用電磁灶輻射發(fā)射與電源端騷擾現(xiàn)狀與分析

王琤爭(zhēng)1黃華2張嫻2*橐曉宇2黃浩2劉成2

（1.中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心上海分中心 上海 201206；2.上海出入境檢驗(yàn)檢疫局）

以市場(chǎng)銷(xiāo)售常見(jiàn)品牌家用電磁灶為樣品，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 4824進(jìn)行電源端騷擾電壓和輻射騷擾的抽樣檢測(cè)，由測(cè)試結(jié)果分析所測(cè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)符合性情況、超標(biāo)幅值和頻率范圍，并對(duì)電磁灶的質(zhì)量改進(jìn)提出建議。

家用電磁灶；電源端騷擾電壓；輻射騷擾

1 前言

家用電磁灶具有熱效率高，煮食時(shí)安全、潔凈、無(wú)火、無(wú)煙、無(wú)廢氣、不怕風(fēng)吹、不會(huì)爆炸或?qū)е乱谎趸細(xì)怏w中毒，便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钪小?/p>

電磁灶工作原理為磁場(chǎng)感應(yīng)的渦流加熱，即利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)磁力線通過(guò)鐵質(zhì)炊具的底部時(shí)，磁力線被切割，從而產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流，渦流產(chǎn)生熱量將炊具內(nèi)的食物加熱。電磁灶內(nèi)部含有相對(duì)復(fù)雜的變頻、濾波、整流、振蕩及控制模塊，工作頻率一般為20 k-30 kHz，在其工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生覆蓋頻帶較寬、強(qiáng)度較大的電磁騷擾，分別通過(guò)電源線和自由空間耦合到附近同一電網(wǎng)和同一空間區(qū)域工作的電子、電氣設(shè)備，影響這些設(shè)備的正常工作，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致其他設(shè)備的工作失效。

2002年強(qiáng)制性認(rèn)證制度（CCC）實(shí)施時(shí)，由于受當(dāng)時(shí)我國(guó)生產(chǎn)力發(fā)展及技術(shù)水平的限制，電磁灶具進(jìn)行CCC認(rèn)證僅需符合安規(guī)的基本要求，而對(duì)產(chǎn)品電磁兼容（EMC）方面無(wú)相關(guān)要求。但是縱觀歐盟、美國(guó)等發(fā)達(dá)地區(qū)和國(guó)家，由于電磁灶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，均對(duì)電磁灶有電磁兼容方面的強(qiáng)制性法規(guī)要求。為了了解我國(guó)電磁灶EMC方面的相關(guān)情況，本研究利用對(duì)電磁灶進(jìn)行市場(chǎng)抽查的機(jī)會(huì)，對(duì)市場(chǎng)銷(xiāo)售的14個(gè)主流制造商（其中不乏知名品牌）所生產(chǎn)的電磁灶樣品，依據(jù)電磁灶的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 4824對(duì)其電磁發(fā)射部分項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)。

2 國(guó)內(nèi)外對(duì)電磁灶電磁發(fā)射要求

2.1歐盟

根據(jù)歐盟規(guī)定，銷(xiāo)售到歐盟市場(chǎng)的電子、電氣設(shè)備必須符合2004/108/EC（2014年更新為2014/30/EU）指令的要求，因而電磁灶產(chǎn)品必須符合EN 55011：2009+A1：2010、EN 55014-1：2011、EN 55014-2：2008、EN 61000-3-2：2009、EN 61000-3-3：2013等協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中EN 55011、EN 55014-1、EN 61000-3-2/3為電磁灶的電磁發(fā)射要求，EN 55014-2為抗擾度要求，即歐盟對(duì)電磁灶分別有發(fā)射和抗擾度兩個(gè)方面的要求。電磁發(fā)射需要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表1，其中電源端的騷擾電壓和輻射發(fā)射的試驗(yàn)頻率范圍分別為9 k-30 MHz和30 M-1 GHz。

表1　歐盟要求的電磁灶發(fā)射試驗(yàn)項(xiàng)目

2.2美國(guó)

根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦通信委員（FCC）規(guī)定，美國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售的某些電子、電氣產(chǎn)品必須進(jìn)行強(qiáng)制性認(rèn)證——FCC認(rèn)證，以減少電磁干擾。電磁爐（感應(yīng)炊具）必須符合Part 18的規(guī)定，并針對(duì)感應(yīng)炊具專(zhuān)門(mén)制定了限值。FCC Part 18是美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)規(guī)定必須獲得的認(rèn)證，若不符合規(guī)定要求將受到嚴(yán)厲的處罰。FCC規(guī)定的測(cè)試項(xiàng)目見(jiàn)表2。

表2　美國(guó)要求的電磁灶發(fā)射試驗(yàn)項(xiàng)目

由表2知，試驗(yàn)項(xiàng)目與歐盟要求部分一致，試驗(yàn)方法和限值要求也類(lèi)似。

2.3中國(guó)

在我國(guó)國(guó)內(nèi)，電磁灶為首批列入需要進(jìn)行CCC認(rèn)證目錄的產(chǎn)品，但對(duì)其僅有GB 4706相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)符合性強(qiáng)制性規(guī)定，并無(wú)電磁兼容相關(guān)的強(qiáng)制性認(rèn)證要求。限制其電磁發(fā)射的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 4824-2013、GB 17625.1-2012和GB 17625.2-2007均是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，是電磁灶產(chǎn)品必須符合的要求。這些標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求與歐盟的要求完全相同，僅GB 17625.2-2007（電壓波動(dòng)）與歐標(biāo)之間存在標(biāo)準(zhǔn)版本差異，但騷擾限值完全相同。

3 電磁灶電源端騷擾和輻射發(fā)射

參照歐盟、美國(guó)FCC及我國(guó)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電磁灶電磁發(fā)射的規(guī)范要求，選取共同部分——電源端騷擾電壓和輻射發(fā)射為試驗(yàn)項(xiàng)目，以流通領(lǐng)域銷(xiāo)售的14個(gè)不同制造商生產(chǎn)的電磁爐為樣品，依據(jù)GB 4824-2013（IDT Cispr11：2010，IDT EN 55011：2009+A1：2010）進(jìn)行試驗(yàn)，以了解我國(guó)生產(chǎn)商電磁灶的電磁發(fā)射水平。

3.1電源端的騷擾電壓試驗(yàn)

電磁灶產(chǎn)生的窄帶和寬帶電磁騷擾，會(huì)通過(guò)電源線耦合到所連接的公共電網(wǎng)上，污染公共電網(wǎng)，影響電網(wǎng)上其他用電設(shè)備的工作，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致設(shè)備故障，同時(shí)也會(huì)引起人類(lèi)生理和心理上的不適，因此國(guó)家或地區(qū)會(huì)制定相應(yīng)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)將電源端產(chǎn)生的騷擾電壓控制在一定限值內(nèi)。電源端騷擾電壓測(cè)試在屏蔽室中進(jìn)行，主要使用的測(cè)試設(shè)備為50Ω/50 μH的人工電源網(wǎng)絡(luò)（AMN）和EMI接收機(jī)，測(cè)試布局依據(jù)GB/T 6113.201的規(guī)定，被測(cè)設(shè)備由AMN供電，通過(guò)EMI接收機(jī)測(cè)得電源端的騷擾電壓。實(shí)際測(cè)試布置如圖1所示，測(cè)得某品牌樣品電源端騷擾電壓隨頻率的變化如圖2所示。

圖1　電磁灶騷擾電壓測(cè)試

圖2　某品牌騷擾電壓測(cè)試結(jié)果

圖2中縱軸為騷擾電壓值（dB/μV），橫軸為頻率（Hz），折線為GB 4824標(biāo)準(zhǔn)6.3.1.3條款中表8所規(guī)定的準(zhǔn)峰值（QP）和平均值（AV）限值，同一頻率點(diǎn)騷擾電壓值無(wú)論是準(zhǔn)峰值還是平均值，若超過(guò)規(guī)定的限值，即視為超標(biāo)。圖2顯示，此樣品多個(gè)頻率點(diǎn)的QP和AV值超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限值要求，不符合國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的要求。

14個(gè)品牌電磁灶騷擾電壓準(zhǔn)峰值最大值分布情況如圖3所示。

圖3　不同品牌產(chǎn)品騷擾電壓超標(biāo)情況

圖3中橫坐標(biāo)為不同制造商生產(chǎn)的電磁灶樣品編號(hào)，縱軸為所測(cè)得每個(gè)樣品的準(zhǔn)峰值最大值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的QP限值之差，即被測(cè)所有樣品的騷擾電壓（QP值）均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，超標(biāo)率100%。其中，12#樣品騷擾電壓QP值超過(guò)限值2.3 dB，為最小超標(biāo)值；6#樣品實(shí)測(cè)QP值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值30.4 dB，為最大超標(biāo)值，相當(dāng)于超出規(guī)定限值31倍之多；其余樣品的超標(biāo)值在2.3-30.4 dB之間。

最大QP值超標(biāo)的頻率點(diǎn)分布情況如圖4所示。

圖4　電磁灶超標(biāo)頻率點(diǎn)分布情況

圖4中橫坐標(biāo)與圖3一致，縱坐標(biāo)為準(zhǔn)峰值最大超標(biāo)值所屬的頻率點(diǎn)。圖4顯示，騷擾電壓的超標(biāo)頻率范圍分布在20 kHz-160 kHz之間，大部分產(chǎn)品超標(biāo)的頻率點(diǎn)位于20 kHz-30 kHz之間，這個(gè)區(qū)間為電磁灶的本振工作頻率點(diǎn)，部分產(chǎn)品的超標(biāo)頻率大于30kHz，經(jīng)分析確認(rèn)為本振頻率的倍頻點(diǎn)。

3.2輻射發(fā)射測(cè)試

電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁騷擾，除通過(guò)電源線等導(dǎo)體進(jìn)行傳播外，還可通過(guò)自由空間借助空氣進(jìn)行傳播，并耦合到同一區(qū)域工作的其他電子、電氣設(shè)備并影響其正常工作，同時(shí)也會(huì)對(duì)操作人員身體健康帶來(lái)危害。30 M-1 GHz輻射發(fā)射值以騷擾的電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)表征，電場(chǎng)測(cè)試在半電波暗室中進(jìn)行，測(cè)試布局須符合GB/T 6113.203的規(guī)定，主要測(cè)試設(shè)備包括寬帶接收天線和EMI接收機(jī)，測(cè)試時(shí)，EUT置于可進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)上，距離測(cè)試接收天線3 m，天線在1-4 m間升降。實(shí)際測(cè)試布置如圖5，測(cè)得某品牌電磁灶的電場(chǎng)強(qiáng)度隨頻率變化如圖6所示。

圖5　電磁灶輻射電場(chǎng)實(shí)測(cè)圖

圖6　某品牌電磁灶的輻射發(fā)射

圖6中，橫坐標(biāo)為頻率（Hz），縱坐標(biāo)為測(cè)得的電磁爐電場(chǎng)發(fā)射值（dB（μV/m）），折線為GB4824條款6.3.2.3b表11規(guī)定的QP限值線。圖6很明顯地顯示，在某些頻率點(diǎn)，電磁灶的輻射電場(chǎng)值超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許值。

14個(gè)品牌電磁灶輻射電場(chǎng)準(zhǔn)峰值最大值情況如圖7所示。

圖7　不同品牌電磁灶輻射發(fā)射情況

圖7中縱坐標(biāo)為每個(gè)樣品電場(chǎng)發(fā)射最大QP值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值之差，橫軸為不同制造商的樣品編號(hào)。其中10#和12#樣品符合國(guó)標(biāo)要求，未超標(biāo)；其余12個(gè)樣品均超標(biāo)，超標(biāo)率為86%，超標(biāo)幅值范圍落在3-13.2 dB（μV/m）之間。

統(tǒng)計(jì)14個(gè)樣品電場(chǎng)發(fā)射QP最大值所屬的頻率分布情況如圖8所示。

圖8　輻射發(fā)射最大超標(biāo)頻率點(diǎn)分布

圖8中縱軸為樣品Q(chēng)P最大值所屬的頻率點(diǎn)，橫軸為樣品編號(hào)，QP最大值所屬頻率點(diǎn)落在30.4 M-55.2 MHz之間。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究以市場(chǎng)上銷(xiāo)售的電磁灶常見(jiàn)品牌為樣品，依據(jù)電磁灶須符合的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 4824進(jìn)行了電源端騷擾電壓和輻射發(fā)射的抽樣檢測(cè)。從所抽品牌產(chǎn)品來(lái)看，騷擾電壓值的超標(biāo)率為100%，輻射發(fā)射（電場(chǎng)）的超標(biāo)率為86%；騷擾電壓超標(biāo)的頻率點(diǎn)主要位于電磁灶本振工作頻率點(diǎn)及其倍頻點(diǎn)，這些電磁騷擾值可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)有針對(duì)性的濾波及合理布線的方式降低；輻射電場(chǎng)超標(biāo)的頻率點(diǎn)相對(duì)較低，隨著濾波有效性的增加，輻射電場(chǎng)值也會(huì)隨之降低，同時(shí)還可進(jìn)一步采取屏蔽的措施來(lái)減小輻射值。

由于我國(guó)目前缺乏針對(duì)電磁灶電磁發(fā)射的強(qiáng)制性法規(guī)要求，制造商為了節(jié)約成本，對(duì)產(chǎn)品缺乏濾波、屏蔽等必要的措施限制電磁騷擾值，導(dǎo)致大量的電磁騷擾耦合到電源線和自由空間中，影響其他設(shè)備的工作和操作人員的身體健康，建議國(guó)家盡快出臺(tái)相應(yīng)的強(qiáng)制性法規(guī)要求，規(guī)范電磁灶產(chǎn)品的電磁騷擾發(fā)射，將其電磁騷擾發(fā)射電平抑制在一定范圍內(nèi)，以提高電磁灶產(chǎn)品的質(zhì)量。

［1］GB 4824-2013工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）射頻設(shè)備電磁騷擾特性的測(cè)量方法和限值［S］.

［2］GB/T 6113.201-2008無(wú)線電騷擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法規(guī)范第2-1部分：無(wú)線電騷擾和抗擾度測(cè)量方法傳導(dǎo)騷擾測(cè)量［S］.

［3］GB/T 6113.203-2008無(wú)線電騷擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法規(guī)范第2-3部分：無(wú)線電騷擾和抗擾度測(cè)量方法輻射騷擾測(cè)量［S］.

［4］EN 55011-2009+A1：2010 Industrial，scientific and medical equipment-Radio-frequency disturbance characteristics-Limits and methods of measurement［S］.

［5］FCC47CFRPart18Industrial，scientificandmedical equipment［S］.

［6］GB 4706.1-2005家用和類(lèi)似用途電器的安全第1部分：通用要求［S］.

［7］GB 4706.29-2008家用和類(lèi)似用途電器的安全第2部分便攜式電磁灶的特殊要求［S］.

The Analysis and Status of the Radiation from Household Induction Hob

Wang Cheng1，Huang Hua2，Zhang Xian2*，Tuo Xiaoyu2，Huang Hao2，Liu Cheng2
（1.China Quality Certification Centre Shanghai Branch，Shanghai，201206；2.Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau）

Thedisturbancesvoltagesatmainsterminalandradiateddisturbancesof thehousehold induction hob samples which are commonly seen on the market were tested according to GB 4824 standard.The situation of their non-compliance with GB 4824，the frequency range and amplitude of over disturbance limit were analyzed.Suggestions are given to improve the quality of induction cooking hob.

Household Induction Hob；Disturbances Voltage at Mains Terminal；Radiated Disturbance

TM 937

E-mail：wangzheng@cqc.com.cn；*通訊作者E-mail：zhangxian@shciq.gov.cn

上海出入境檢驗(yàn)檢疫局科研項(xiàng)目（HK027-2014）

2015-04-24