随着工业化进程的加快，全世界范围内出现了“能源危机”“资源危机”和“环境危机”。传统的“环境保护”的治理对象是“废气”“废水”“废渣”和“噪声”四大污染源。随着电力电子设备在机械加工等工业中的普遍采用，清洁电网和电磁空间也成为环境保护的重要内容。“电磁污染”已经继“水、气、渣、声”之后被确定为第五大环境污染源。

电磁环境问题日益突出，引起世界各工业发达国家的重视。1989年欧共体颁布了89/336/EEC指令，明确规定自1996年1月1日起，所有电子、电器产品须通过EMC检测方可进入欧洲市场；否则，将禁止其在欧共体市场销售。该指令历经91/263/EEC、92/31/EEC、93/68/EEC、93/97/EEC四次修订，形成了1997年版本的“电磁兼容指令应用指南”，对欧共体各成员国和其它发达国家产品的电磁兼容性工作产生了深远的影响。2002年欧盟又提出要对89/336/EEC指令做进一步修订，以进一步提高出口到欧洲市场的电气电子产品准入要求，引起了世界各国的广泛关注。我国商务部也组织专家对欧盟指令修正案进行了评估，并于2004年4月派代表团出席欧盟会议，直接反映了我国意见。

自进入WTO以来，为了提高我国电气电子产品的安全性和可靠性，我国也将产品的电磁兼容性要求纳入到国家强制性产品认证范围，明确规定自2005年5月1日起凡列入国家强制性产品认证目录的产品未经认证不等生产、进口和销售，电焊机的电磁兼容性问题由于技术原因和我国电焊机行业现状暂时未纳入强制认证产品目录。

为了尽快与国际接轨，国家电焊机质量监督检验中心和北京工业大学正在联合进行我国电焊机电磁兼容性水平摸底测试和国际电焊机电磁兼容性标准IEC 60974-10的国家标准转化工作，预计将在两年内出台我国的电焊机电磁兼容性检验标准。

本文就电焊机存在的主要电磁兼容性问题、电焊机的电磁兼容性标准的发展及标准的主要测试内容做一简要介绍。

1. 电焊机主要的电磁兼容性问题

电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility）是指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。这意味着：首先设备要有一定的抗电磁干扰能力，设备中自身产生的电磁骚扰也应抑制在一定水平。它包括两个方面：电磁干扰（简称EMI）和电磁敏感性（简称EMS）。电磁干扰是由干扰源、耦合通道和敏感设备三个要素构成，根据传播途径的不同又可分为辐射干扰和传导干扰。电磁敏感性也可分为辐射敏感度和传导敏感度。
                        　　
电焊机在电磁兼容领域主要被认为是一个强的电磁干扰源，但随着单片机和数字信号处理器芯片在电焊机领域的应用，电焊机的电磁敏感性即电焊机的抗扰性问题也越来越突出。
                       
1.1 电焊机产生的电磁骚扰
                        　　
弧焊设备工作时必然要产生具有很强的电磁干扰电弧，但是由于焊接电弧是一种广谱的电磁发射，目前还没有一个统一的测量标准，所以考察这类设备的电磁兼容性问题时应只考虑设备本身，而不考虑电弧发出的电磁骚扰。电焊机典型的电磁骚扰如下：

1.1.1 输入电流谐波
                        　　
输入电流谐波产生的主要原因是电源电路的非线性。对于弧焊变压器来说，主要是由于弧焊变压器的非线性造成的；对于弧焊整流器和弧焊逆变器来说，主要是由于电路结构及工作方式导致不连续的从电网吸取能量造成。
                        　　
逆变焊接电源对电网来说，本质上是一个大的整流电源，逆变电源为保证功率变换器输入电压的稳定，一般在整流桥后接有几百到几千微法的电解电容，在这种大的容性负载下，输入电流是一种尖角波。逆变电源的输入级一般采用单相或三相不可控整流加电容滤波，输入电流波形在一个供电周期内是2个（单相）或4个（三相）尖角波。使电网中含有大量高次谐波。高次电压、电流谐波之间存在严重相移，导致焊机的功率因数很低。

1.1.2 传导型电磁骚扰

大功率弧焊逆变器工作时功率器件开关电路寄生参数引起的电路寄生振荡，是电磁骚扰产生的重要原因。在硬开关电路中，开关管关断时，变压器的漏感所产生的反电势会使开关管的集射极之间出现电压振荡。这种电压突变会产生与变压器一次侧接通时一样的磁化冲击电流瞬变，产生传导型电磁骚扰，通过电源线传导返回到配电系统，造成电网的电磁干扰。骚扰水平一般采用电源端子骚扰电压度量。
    
1.1.3 辐射型电磁骚扰
                        　　
目前逆变焊机多采用硬开关方式，作为一种高频开关电源，在功率元件开关过程中不可避免的产生电磁骚扰，低于30MHz的主要以传导形式返回电网，而高于30MHz的电磁骚扰，大多数沿着电源线向外辐射，另外也会通过机箱表面向外辐射。1GHz以下的辐射骚扰一般采用辐射场强来度量；1GHz以上的辐射骚扰一般采用辐射功率来度量。
                       
1.2 电焊机的抗扰性
                        　　
随着电焊机从机械控制、电磁控制发展到电子控制，电焊机已经从传统的机电产品转变为现代的电子产品，特别是近几年来，单片机和DSP芯片在电焊机控制系统的大量采用，电焊机除了保证良好的焊接性能外，还必须保证在外界干扰存在时可靠工作。电焊机必须具备如下几种干扰的抵抗能力。
                       
1.2.1 静电放电
                        　　
由于静电的存在，使用半导体器件的时候，有可能导致数字半导体器件的击穿。静电放电及其造成的电磁场变化，也可能使电子设备产生误动作。
                       
1.2.2 电快速瞬变脉冲群
                        　　
电网中机械开关断开感性负载，经常会对同一网路的其他电气和电子设备造成干扰。这种干扰的特点是：脉冲成群出现、脉冲重复频率较高、但单个脉冲能量较小，虽然不会造成设备故障，但容易产生误动作。此项试验主要模拟电网中机械开关断开感性负载时引起的干扰。
                       
1.2.3 射频辐射电磁场

射频辐射电磁场干扰是人们最早考虑的电磁干扰，刚开始时是为了保证通信和广播的接受效果。真正把射频辐射电磁场作为对电子设备抗扰性的考核是在1984年出版的IEC801-3标准中，目前测试频率规定为80～1000MHz，并且采用调制深度80%的1kHz调幅，主要考核焊接设备在强的模拟的变化电磁场中能否正常工作。
                       
1.2.4 电压跌落与瞬时中断
                        　　
此项试验主要模拟可能是高压、中压和低压电网中负荷突然改变，或者是短路、接地故障等造成的电压跌落或瞬时中断，这在电焊机的工作环境中较为常见，要求电焊机不能损坏并在电网恢复正常时能按照正确的方式启动工作。
                       
2. 电焊机的电磁兼容性标准
                        　　
电磁兼容标准体系分为基础标准、通用标准、产品族标准和专用产品标准。电焊机的电磁兼容标准属于专用产品标准。自1996年1月1日起，进入欧盟的电焊机产品必须符合EN50199-1995电磁兼容性标准。而自2004年1月1日起，欧盟以EN60974-10（2003版）代替EN50199-1995，EN60974-10等同于国际电工委员会的IEC60974-10（2002版）。
                        　　
电焊机的IEC60974-10国际标准属于专用产品标准，对电磁兼容性能要求与相应的产品族标准一致，试验方法、试验环境参照基础标准。只是到考虑电焊机的特殊性，对试验项目进行了删减，对电磁兼容性能要求做了某些改变。特殊之处在于：
                       
2.1 范围限定
                        　　
电焊机电磁兼容性测试范围明确规定包括电源及辅助设备，如送丝机、水冷系统、引弧及稳弧装置等。
                       
2.2 测试布置
                        　　
弧焊设备的发射及抗扰度试验应在典型安装下进行。

2.3 测试状态
                        　　
焊接电源应在规定的约定负载下按照下述三种状况进行测试。
                       
a）闲置状态
                        　　
在负载开路情况下进行。应调整弧焊电源使其达到最大发射状态，但无须操作焊枪开关和调节遥控器。
                       
b）在额定的最小焊接电流下
                       
c）在100%负载持续率的相应焊接电流下
                        　　
如果上述的任一种状况输入电流超过25A，那么可以调整输出电流使输入电流降低到25A。但是如果输入电流降不到25A或者更小时，可以根据CISPR 11：1997 规定的电压探头代替人工电源网络。

如焊接电源可以工作在AC和DC两种模式，则两种模式都应进行试验。
                        　　
多功能焊接电源应在设定电流下最高的约定负载电压下进行试验。如果焊接电源不止一种输出回路（例如：有等离子切割和手工电弧焊两种功能），则每一回路应分别进行试验。
                       
2.4 性能判据
                        　　
标准明确了电焊机抗扰性试验的性能判据。抗扰性判据如下：
                        　　
判据A：弧焊设备应持续正常工作。除非制造商另有规定，焊接电流、送丝速度和行走速度允许在不超过设定值的±10%范围内变化。弧焊设备的所有功能应保持正常，并且能够正常关机，如用MIG/MAG焊枪上的开关或者脚踏开关；不允许存储数据丢失；试验完毕输出应恢复初始设置；在任何情况下，空载电压都不应超出IEC 60974-1的规定。
                        　　
判据B：焊接电流、送丝速度和行走速度允许在设定值的范围内变化（这可能会导致熄弧，这时操作人员可以采用正常方法再引弧）；弧焊设备应能够正常关机，如用MIG/MAG焊枪上的开关或者脚踏开关；不允许存储数据丢失；试验完毕输出应恢复初始设置；在任何情况下，空载电压都不应超出IEC 60974-1的规定。

判据C：允许功能暂时性丧失，但要求设备可以手动复位；除非数据能够重新恢复，否则不允许存储数据丢失；试验完毕输出应恢复初始设置；在任何情况下，空载电压都不应超出IEC 60974-1的规定。
                       
3. 电焊机电磁兼容性测试内容
                        　　
电焊机的电磁兼容性测试包括电磁发射和抗扰性两方面的内容。电磁发射试验主要测试电焊机的电磁骚扰水平是否超过规定的限值；抗扰性高即是电磁敏感性低，用来测试电焊机抵抗外界干扰的能力。
                       
3.1 电磁发射试验
                        　　
电焊机按照其使用环境可分为A、B两类（class）：A级设备是指非家用和不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备，B级设备是指家用和直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。A级设备应满足A级限值，B级设备应满足B级限值。
                       
3.1.1 骚扰电压发射要求
                        　　
弧焊设备电源端子传导发射测试按照标CISPR 11要求进行测试。
                 
3.1.2 谐波电流发射
                        　　
对于每相额定电流不超过16A的电焊机的电源端子谐波电流测试，标准IEC61000-3-2对工业和专业类使用的设备按A类设备的要求进行，如表3所示。对非专业类使用的电焊机按B类设备的要求进行，在A类设备限值基础上乘以1.5倍。
                        
3.1.3 电压波动要求
                        　　
对于每相电流不超过16A的电源端子的电压波动和闪烁测试，按照标准IEC61000-3-3的要求进行；对于每相电流超过16A小于75A的电源端子的电压波动和闪烁测试，按照标准IEC 61000-3-11进行。
                       
3.1.4 辐射发射要求
                        　　
弧焊设备辐射发射测试按照标准CISPR 11的要求进行测试。家用和直接连在低压电网的非专用弧焊设备需要进行磁场分量和电场分量的测量，专用弧焊设备只进行辐射电场的测量。

3.2 抗扰性试验
                        　　
那些不含电子控制线路的弧焊设备，例如弧焊变压器、弧焊整流器、无源遥控器、无源的冷却水箱、无源的CO2加热器和非电驱动的送丝机等等，无须进行抗扰性试验。另外由电感,
                       
整流器滤波抑制网路﹑电网频率的变压器﹑整流器﹑二极管和电阻器等无源器件组成的电子电路不认为是电子控制电路。其它包含电子控制线路的弧焊设备性能判据如下：
                       
3.2.1 射频辐射电磁场抗扰度

结束语
                        　　
随着电焊机向高频化、数字化、小型化发展，电焊机的电磁兼容性设计工作越来越迫切。随着电力电子技术和电磁兼容技术的不断进步，电焊机电磁兼容性问题的解决已经具备了技术上的可实现性。
                        　　
为了提高我国电焊机在国际市场上的竞争力，并且提高对进口焊接设备的电磁兼容性水平要求，建立中国的技术壁垒，需要尽快制订中国电焊机的电磁兼容性标准，推行电焊机电磁兼容性能的强制性认证工作。