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嘉峪檢測網(wǎng) 2023-02-23 09:26
EN 50155 是軌道產品的常見認證標準，其2007 版本已在行業(yè)內使用多年，目前最新的版本為2017 版，于2018 年4 月13 日 正式頒布。該標準為軌道機車車輛上安裝設備提供了設計、制造和文件要求的指導，并明確了測試評估方法。此標準測試章節(jié)涵蓋了電氣安全、電磁兼容和環(huán)境等方面的試驗要求，本文對此進行了詳細的解讀，旨在為相關人員提供一定的參考。
1、性能判定準則
EN 50155：2017 標準中規(guī)定了一組默認的性能要求，招標階段可能會要求不同的性能等級。最低性能判據(jù)應由制造商和用戶協(xié)商決定。委托方提供的試驗大綱中需描述最低性能水平或允許的性能降低。性能判據(jù)準則定義如下。
A) 性能判據(jù)A
在試驗過程中和試驗后設備能按預期要求連續(xù)工作。不允許性能下降或功能喪失，也不允許更改實際運行狀態(tài)或存儲數(shù)據(jù)。如果相關方之間達成一致，則可以用最低性能級別替換正常性能級別(所有功能按指定要求工作)。
B) 性能判據(jù)B
試驗后，設備應繼續(xù)按預期運行。在試驗期間，允許性能下降但不允許更改實際的運行狀態(tài)或存儲數(shù)據(jù)。
C) 性能判據(jù)C
在試驗過程中允許暫時失去功能，但設備應能滿足下列兩種情況之一。
1) 自動重啟應在最大的規(guī)定時間內獲得正常性能，在此之后，設備應保持先前的運行狀態(tài)并按預期工作，不允許丟失重要數(shù)據(jù);
2) 手動重啟或通過操作控制來重啟：在這種情況下，應由用戶和供應商協(xié)商或在用戶手冊中明確定義，用戶手冊應在投標階段供用戶使用。
2 、試驗項目列表
軌道機車車輛上安裝的電氣和電子設備的型式試驗項目如表1 所示，試驗順序不是強制性的。測試計劃應指明要執(zhí)行的測試和遵循的測試順序。型式試驗應根據(jù)供應商編寫的測試規(guī)范和測試程序進行。
表1 試驗項目列表
序號
試驗項目
型式試驗
1
外觀檢查
M
2
性能試驗
M
3
供電電源試驗
M
4
絕緣試驗
M
5
低溫存儲試驗
O
6
低溫啟動試驗
M
7
干熱試驗
M
8
交變濕熱試驗
M
9
鹽霧試驗
O
10
外殼防護試驗（IP等級）
O
11
電磁兼容試驗
M
12
振動沖擊試驗
M
13
應力篩選試驗
O
14
快速溫度沖擊試驗
O
以上表格中測試要求中的M 代表強制測試;O代表供用雙方的協(xié)議測試。
3、車載電子設備的電源選型
隔離電源作為防止故障擴散的方法之一，在車載電子設備中起著重要的作用;但是車載在運行過程中，存在著各種狀態(tài)，如劇烈的振動狀態(tài);劇烈的外界環(huán)境溫度變化率等情況出現(xiàn);普通常規(guī)的工業(yè)級電源很難滿足其使用要求;那么車載電源需要滿足哪些要求呢?
3.1沖擊和振動
由于鐵路運行環(huán)境的性質，鐵道車輛會受到沖擊和振動。對于安裝在鐵道車輛上的電子設備必須進行隨機振動和沖擊試驗要求。對于電源模塊來說，采用灌膠固定板載元器件的方法，可有效增強其抗振動和沖擊的能力。
車載蓄電池的額定供電電壓主要有以下幾種：24V、48V、72V、96V、110V等5種規(guī)格;由于輔助設備啟動或者感性負載進行切換，會產生浪涌電壓或者低電壓出現(xiàn);電源設計的輸入電壓參數(shù)能夠在0.6VN和1.4VN電壓范圍內正常工作;并且電源廠家都會兼容多個車載蓄電池電壓等級。
3.2隔離電氣要求
車載電子設備的介電試驗(耐壓試驗)的試驗電壓與車載蓄電池的供電電壓相關，其相關要求如下：
表2 隔離耐壓與蓄電池電壓關系
車載蓄電池
隔離耐壓要求
24V
500VAC/50Hz/1min
48V
500VAC/50Hz/1min
72~125V
1000VAC/50Hz/1min
對于車載電子設備的供電類型不確定的話，比如110V蓄電池可能浮沖至125V以上情況出現(xiàn)或者低壓可能會產生大于125V電壓;建議采用1500VAC隔離的使用要求，可滿足瞬時過電壓時的電氣隔離要求。
3.3溫度和濕度要求
為了滿足長途鐵道機車的溫度 變化范圍和濕度范圍要求，要求車載電源要求滿足環(huán)境溫度-40℃~85℃的使用要求，需要通過高低溫循壞和濕熱交變等可靠性型式試驗驗證。金升陽鐵路電源產品，均按照嚴格的質量管控體系進行設計和生產，可通過鐵路要求的型式可靠性試驗。
3.4特殊浪涌要求
每個國家對特殊浪涌的要求不一致，例如：英國鐵路標準RIA12《拖動及運載設備的直流控制系統(tǒng)中瞬態(tài)浪涌保護的通用規(guī)范》(海外這句話，可以刪除了;或者FAE提供標準英文版名稱)，要求與供電電源蓄電池連接的電子設備，必須能夠經受兩種波形：一種是1S 1.5倍輸入電壓波形另外一種波形是3.5倍輸入電壓，持續(xù)時間20mS的浪涌電壓，該浪涌脈沖電壓的源阻抗為0.2Ω，如果考慮供電蓄電池額定電壓為110VDC，那么如果只是采用單一的鉗壓器件進行防護，很難吸收(設鉗位電壓VC為160VDC)高達=2475J的能量，一般瞬時鉗壓抑制器件很難滿足要求，需要專門的電路或者模塊來滿足標準要求。
3.5其他方面需求
對于供電中斷、跌落等要求，一般模塊電源設計難滿足10mS中斷需求，需要增加外圍輸入輸出電容滿足客戶需求。
4、 安全與EMC部分的試驗方法及要求
4.1 絕緣試驗
4.1.1 絕緣電阻試驗
絕緣電阻測量試驗應在500 VDC 下進行，耐壓試驗前進行絕緣電阻測量并記錄絕緣電阻值。耐壓試驗后進行絕緣電阻測量，結果應大于20 MΩ。 絕緣試驗后，設備應按預期工作并在規(guī)定的范圍內。在測試過程中，設備不應通電。
4.1.2 耐壓試驗
耐壓試驗應使用AC(50 Hz 或60 Hz)或DC測試電壓進行。通過逐漸地將電壓幅度增加到測試電壓的方式來施加測試電壓，試驗時間為1 min。在測試過程中，設備不應通電。對于EN 50155：2017 標準未涵蓋的電壓供電設備，其試驗電壓的值應符合表3 中的規(guī)定。 耐壓試驗中不應產生擊穿或閃絡，試驗后，設備應按預期工作并在規(guī)定的范圍內。
表3 耐壓試驗的試驗電壓
標稱電池電壓或 I/O 口電壓
測試電壓
＜72 VDC 或50 VAC rms
500 VAC 或750 VDC
72 VDC≤VDC＜125 VDC 或50~90 VAC rms
1 000 VAC 或1 500 VDC
125 VDC ≤VDC < 315 VDC 或90 ~ 225 VAC rms
1 500 VAC 或2 200 VDC
4.2 供電電源試驗
A) 電源范圍試驗
電子設備的電源端在表4 所示的電壓值下，應能正常工作。 在電源電壓從零到最大的情況下，設備既不會失效， 也不會造成其他設備失效。 當電源電壓在連續(xù)電壓范圍內時， 設備應在正常工作模式下重新啟動。
表4 連續(xù)電壓范圍
標稱電壓 U n
限值
最小連續(xù)電壓
0.7U n
最大連續(xù)電壓
1.25U n
B) 電源暫時過電壓試驗
當值為1.4U n 的電壓的持續(xù)時間不超過0.1 s時， 不應導致功能偏差， 設備應滿足性能判據(jù)A。當電壓值為1.4U n 的電值的持續(xù)時間不超過1 s 時，設備應滿足性能判據(jù)B。 試驗應重復10 次。 試驗波形如圖1-2 所示。
圖1 暫時過電壓試驗波形
圖2 暫時過電壓試驗波形
C) 電源電壓暫降試驗
電源電壓暫降到0.6U n ， 當該電壓的持續(xù)時間不超過0.1 s 時不應引起功能降低， 設備應滿足性能判據(jù)A。 試驗應重復10次。 試驗波形如圖3所示。
圖3 電壓暫降試驗波形
D) 電源電壓中斷試驗
該試驗分成S1、S2 和S3 3 個等級， 試驗要求如表5 所示。 試驗等級的選擇應由系統(tǒng)集成商定義; 除非另有規(guī)定， 否則適用S2 類的要求。 電源電壓中斷試驗波形如圖5 所示。
表5 電源電壓中斷等級
等級
試驗要求
中斷持續(xù)時間
S1
不做性能判定，但設備應在電壓中斷后繼續(xù)按規(guī)定運行
無要求
S2
設備應滿足性能判據(jù) A
10 ms
S3
設備應滿足性能判據(jù) A
20 ms
E) 電源電壓變化試驗
1) C1 級： 電壓在0.6U n (無中斷) 持續(xù)100 ms，設備應滿足性能判據(jù)A，C1 級電源電壓變化如圖4 所示。
2) C2 級： 從U n 開始的30 ms 電源中斷期間， 設備應滿足性能判據(jù)B。 電源中斷是開路而非短路 “高阻抗條件”。 除非另有規(guī)定， 否則C1類要求僅適用于電源。C2 級電源電壓變化如圖5 所示。
圖4 電源電壓變化C1 級
圖5 電源電壓變化C2 級
4.3 電磁兼容試驗
EMC 全項目測試均應按照EN 50121 -3 -2：2016 標準進行。 試驗項目、 試驗要求和性能判據(jù)如表6 所示。 電磁兼容試驗中的性能判據(jù)A、 性能判據(jù)B 和性能判據(jù)C 的定義依據(jù)標準EN 50121-1中的要求。
表6 電磁兼容試驗
試驗項目
試驗要求
性能判據(jù)
傳導發(fā)射試驗
150~500 kHz，峰值限值為 99 dBuV；
500 kHz~30 MHz，峰值限值為 93 dBuV
/
30 MHz~1 GHz輻射騷擾試驗
30~230 MHz， 準峰值限值為 50 dBuV/m；
230 MHz~1 GHz， 準峰值限值為 57 dBuV/m
/
1~6 GHz 輻射騷擾試驗
1~3 GHz，峰值限值為 76 dBuV/m； 平均值限值為 56 dBuV/m；
3~6 GHz, 峰值限值為 80 dBuV/m，平均值限值為 60 dBuV/m
/
諧波失真試驗
頻率: 50 Hz~2 kHz, THD＜8%
/
靜電放電抗擾度試驗
接觸放電±6 kV； 空氣放電±8 kV
B
浪涌(沖擊)抗擾度試驗
波形： 1.2/50 us；
線對地： ±2 kV， 42 Ω， 0.5 uF；
線對線： ±1 kV， 42 Ω， 0.5 uF
B
電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗
峰值： ±2 kV （電源線和信號線）；
T r / T h 試驗波形： 5/50 ns；
重復頻率： 5 kHz
A
傳導抗擾度試驗
0.15~80 MHz； 10 V （rms）； 80%AM， 1 kHz
A
射頻電磁場輻射抗擾度試驗
80~800 MHz， 20 V/m， 80%AM， 1 kHz
A
(數(shù)字無繩電話)射頻電磁場輻射抗擾度試驗
800~1000 MHz， 20 V/m， 80%AM， 1 kHz；
1400~2000 MHz， 10 V/m， 80%AM， 1 kHz；
2000~2700 MHz， 5 V/m， 80%AM， 1 kHz；
5100~6000 MHz， 3 V/m， 80%AM， 1 kHz；
A
5、 結束語
本文通過分析車載電子設備的要求，進而為軌道交通車載電子設備DCDC隔離電源模塊正確選型做出指導，對于鐵路模塊電源可靠使用具有重要意義。同時對EN 50155：2017 標準中測試章節(jié)的型式試驗項目， 即性能試驗、 絕緣試驗、 電磁兼容試驗的要求和試驗方法等級判定進行了解讀， 為軌道機車車輛上使用的電氣和電子裝置開展相關試驗提供了一定的參考。
來源：Internet
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