有色金属电解大功率整流电源 EMC 辐射预测试 按 EN 55011 标准定位电极供电回路干扰源

EN 55011 核心要求（预测试基准）

需先明确标准对 ISM 设备高频辐射的限定，尤其匹配有色金属电解的 “高电流、长线缆” 场景特性：

1. 限值分级与频段要求电解电源属工业环境用 ISM 设备，需执行Class A 限值（Class B 为家用 / 办公环境，限值更严），200MHz-1GHz 频段核心要求如下：

   测试距离	检波模式	限值（200MHz-1GHz）
   3 米	准峰值	≤40dBμV/m
   3 米	平均值	≤34dBμV/m
   10 米	准峰值	≤34dBμV/m（需通过公式\(L_{10m}=L_{3m}-20\log(10/3)\)换算）

2. 预测试场景要求

• 无需暗室，可在电解车间临时测试区开展，但需远离其他高频设备（如中频炉、无线遥控器），地面铺设 10㎡以上导电地垫（模拟实际接地）；

• 测试时需模拟电解实际工况：电极加载额定电流（如 5kA-10kA）、电解液温度稳定（如 60℃-80℃），避免工况波动影响干扰强度。

3. 重点关注回路EN 55011 明确 “大功率 ISM 设备的辐射多来自供电回路的共模电流与线缆天线效应”，需锁定电极供电回路全链路：整流模块输出端→直流母排→电极接线端子→电极棒连接线。

电极供电回路的高频干扰源溯源

200MHz-1GHz 辐射的核心是 “高频电流通过回路部件形成辐射”，结合电解电源特性，干扰源可归为四类：

1. 整流模块的高频开关噪声电解电源多采用晶闸管或 IGBT 整流拓扑，虽开关频率低（50Hz-1kHz），但电流变化率（di/dt）极高（可达 1kA/μs），会在模块输出端产生高频振荡噪声（200MHz-500MHz）；若模块散热片接地不良，噪声会通过散热片直接辐射。

2. 直流母排的共模电流泄露直流母排（铜排）为传输大电流设计，若存在以下问题，会产生共模电流并辐射：

• 母排布局不对称（如正负极铜排长度差异＞10cm），形成 “差模转共模”；

• 母排接头处接触阻抗高（如螺栓松动），高频电流在此产生火花放电，激发 200MHz-1GHz 辐射。

3. 电极连接线的天线效应电解车间的电极连接线（多为铜缆，长度 5m-20m）是高频辐射的 “关键载体”：

• 线缆长度若接近 200MHz-1GHz 频段的 λ/4（如 200MHz 对应 λ=1.5m，λ/4=37.5cm），会成为 “高效辐射天线”，放大回路中的高频干扰；

• 线缆未做屏蔽（或屏蔽层断裂），无法抑制共模电流向外辐射。

4. 接地系统的高频阻抗超标电极支架、母排支架的接地若采用普通扁钢（高频阻抗＞10Ω），200MHz 以上的共模电流无法通过接地快速泄放，会在回路中循环并通过电极线辐射；若接地存在 “多点接地”（如母排接地与电极接地分开），还会形成接地环路，引入额外高频干扰。

预测试方案（聚焦电极供电回路）

采用 “便携设备 + 三步定位法”，无需拆解设备即可锁定干扰源，核心是 “对比测试 + 部件隔离”：

1. 核心预测试设备清单

2. 三步定位流程（实操步骤）

1. 步：整体辐射扫描（初筛超标频点）

• 连接整流电源至电网，启动并加载至额定电解电流，用频谱仪 + 对数周期天线（3 米距离）扫描 200MHz-1GHz；

• 记录超标频点及强度（如 “350MHz 处 46dBμV/m（准峰值）”“800MHz 处 42dBμV/m”），标记超出 EN 55011 Class A 限值的频段。

2. 第二步：回路部件隔离测试（缩小干扰范围）

• 逐一隔离电极供电回路的关键部件，每次隔离后重新扫描超标频点，观察变化：

1. 断开电极连接线：仅保留整流模块 + 直流母排运行，若超标峰值降低＞12dB（如 46dB→32dB），说明电极线是主要辐射载体；

2. 更换整流模块：用备用模块替换原模块，若超标峰值降低＞8dB，说明原模块开关噪声是干扰源；

3. 短接母排接头：用铜箔短接母排所有接头，若超标峰值降低＞5dB，说明接头接触不良是干扰源。

3. 第三步：近场定位（锁定具体部位）

• 若探头靠近整流模块散热片时，超标频点强度提升＞10dB，说明散热片接地不良；

• 若靠近直流母排转弯处时，强度提升，说明母排布局不对称引发共模辐射；

• 若沿电极线移动探头，某段线缆（如靠近电极棒处）强度骤升，说明该段线缆存在天线效应（如屏蔽层破损）。

• 针对第二步锁定的可疑部件，用高频近场探头贴近测试（距离 1-2mm）：

干扰源临时验证与整改方向

对定位后的干扰源，通过临时措施验证其影响，为后续正式整改提供依据：

有色金属电解整流电源 200MHz-1GHz 高频辐射预测试的核心是以 EN 55011 Class A 限值为基准，聚焦电极供电回路的 “模块噪声 - 母排共模 - 线缆天线 - 接地阻抗” 四大干扰源，通过 “整体扫描 - 部件隔离 - 近场定位” 三步法实现排查。预测试无需复杂设备，关键是利用 “对比测试” 排除非干扰因素，确保定位结果可验证。