电磁兼容性检测中电压跌落抗扰度测试的持续时间

电磁兼容性（EMC）检测中，电压跌落抗扰度测试是评估设备应对电网扰动能力的核心项目之一，其模拟电网因雷击、开关操作、负荷突变等导致的电压短时降低或中断场景。持续时间作为测试关键参数，直接决定扰动的严酷程度——短至数毫秒的跌落可能仅影响敏感元件，长至数秒的跌落则可能导致设备停机、数据丢失。本文围绕“持续时间”的定义、标准、设置及场景适配性展开，拆解其对测试有效性的影响逻辑。

电压跌落抗扰度测试的基础逻辑

电压跌落是指电源电压在短时间内降至额定值10%-90%（典型值为30%、60%），持续一段时间后恢复的现象。测试目的是验证设备在扰动下能否保持功能正常，或扰动结束后自动恢复。持续时间与电压幅值、相位偏移并称为“三要素”，共同构成贴近实际的扰动条件。例如，电网断路器跳闸时，故障点电压迅速跌落，直到保护装置隔离故障——这段时间就是跌落持续时间，测试需精准复现才能考验设备抗扰能力。

需明确的是，电压跌落不同于“短时中断”（电压降至0%），但二者的持续时间定义一致，仅幅值差异。测试中需根据设备类型选择对应的扰动类型，而持续时间是连接“实验室模拟”与“现场实际”的核心桥梁。

持续时间的标准定义与分类

依据IEC 61000-4-11《电压跌落、短时中断和电压变化的抗扰度试验》，持续时间被定义为“从电压首次降至额定值90%以下，到恢复至90%以上的时间间隔”。国内GB/T 17626.11标准完全等效于此，因此分类逻辑一致。

标准按持续时间长短分为三类：短持续时间（0.5周波、1周波，对应50Hz电网的10ms、20ms）、中持续时间（25周波、50周波，对应500ms、1000ms）、长持续时间（200周波及以上，对应4秒及以上）。需注意，周波数基于电网频率——60Hz电网（如美国）1周波约16.7ms，相同周波数的持续时间略短。

这种分类并非随意：短持续时间模拟开关操作、负荷突变等快速扰动；中持续时间模拟配电网故障（如支线短路）；长持续时间模拟输电网故障（如主线路跳闸）。不同分类对应不同场景，是测试参数选择的基础。

持续时间的选择依据：场景适配性原则

选择持续时间的核心是“场景适配”——根据设备实际使用场景匹配跌落时长。例如，民用家电（如空调、电视）使用配电网，故障隔离快，持续时间多为0.5-1周波（10-20ms），对应邻居合闸、电器启动的场景；工业设备（如数控机床、PLC）使用工业电网，故障处理慢，持续时间多为25-200周波（500ms-4秒），对应电机启动、电网故障的场景。

再比如，新能源汽车充电桩常遇到电网波动（如集中充电导致压降），持续时间多在100ms以内（5周波）；数据中心UPS系统需应对长时间跌落（如电网故障），持续时间可能达200周波以上。场景适配的关键是“从实际中来”——通过现场监测统计跌落时长，再映射到实验室测试。

测试中持续时间的设置要点

持续时间的设置需注意三点：一是“周波对齐”——50Hz电网周波为20ms，0.5周波需精准控制为10ms，确保跌落从某相位点开始、10ms后结束，否则波形失真；二是“幅值与持续时间配合”——短持续时间（0.5周波）通常配较高幅值（如30%Un），模拟开关操作的快速扰动；长持续时间（200周波）配较低幅值（如10%Un），模拟电网故障的长时间低压；三是“精准控制”——测试仪器（如电压跌落发生器）需具备毫秒级精度，否则误差会导致测试无效。例如，0.5周波测试若误差1ms，误差率达10%，严重影响结果准确性。

此外，需避免“过度设置”——如给民用家电设置200周波持续时间，这脱离了实际场景，测试结果无意义。

常见误区：持续时间与恢复时间的边界

测试中最易混淆的是“持续时间”与“恢复时间”。根据标准，恢复时间是“从电压恢复至90%Un以上到完全稳定的时间”，持续时间仅指跌落阶段。例如，测试条件为“跌落幅值30%Un，持续时间1周波（20ms），恢复时间2周波（40ms）”，总扰动时间60ms，但持续时间仅20ms。

若误将总时间当持续时间，会导致测试条件偏离实际——比如设备在恢复阶段的过压保护动作，会被误判为跌落阶段的问题。另一个误区是将“短时中断”的持续时间与“电压跌落”混淆，二者仅幅值不同，持续时间定义一致。

不同电源类型对持续时间的影响

设备电源类型（单相、三相）直接影响持续时间设置。单相设备（如手机充电器）只需控制单相电压的跌落与恢复时间；三相设备（如三相电机、变频器）需确保三相电压同步跌落、同步恢复——若某一相持续时间长1ms，会导致三相不平衡，引发设备过流保护或损坏，不符合实际场景（实际三相跌落通常同步）。

此外，三相设备需考虑“相序”——即跌落的相位偏移，但相位偏移需与持续时间同步，以模拟实际故障的相位特性。例如，50Hz电网的三相电压相位差120°，跌落时需确保三相同时从各自相位点开始，持续时间结束时同时恢复。

持续时间对测试结果的直接影响：设备响应差异

持续时间长短直接决定设备响应方式。例如，电脑电源带滤波电容，短时间跌落（0.5周波，10ms）时，电容电能可维持正常工作，测试合格；持续时间延长到5周波（100ms），电容电能耗尽，设备进入保护模式，测试不合格。

工业PLC系统中，短时间跌落（25周波，500ms）时，内部UPS维持运行，不会丢数据；持续时间到200周波（4秒），UPS电池耗尽，PLC停机，导致生产线中断。半导体光刻机对持续时间更敏感——即使0.5周波跌落，也可能导致光学系统偏移，晶圆报废。

这些差异说明：持续时间是测试结果的“变量开关”，必须根据设备特性选择合适数值，否则测试结果无法反映实际抗扰能力。

持续时间的验证：实验室与现场的一致性

确保测试有效性的关键是“实验室设置与现场实际一致”。需通过“现场电磁环境监测”实现——用功率分析仪在设备使用地点记录电压跌落事件，统计持续时间分布。例如，某汽车厂车间监测发现，12次跌落中10次持续时间为25-50周波（500ms-1秒），2次为100周波以上（2秒），则车间设备测试需选择这些持续时间，覆盖主要场景。

若实验室仅测试0.5周波，即使合格，也无法保证现场运行没问题。现场监测的核心是“用数据说话”——脱离实际场景的持续时间设置，测试结果毫无意义。