第一篇：淺談電力系統(tǒng)自動化設(shè)備中的電磁兼容技術(shù)分析[精品資料]

淺談電力系統(tǒng)自動化設(shè)備中的電磁兼容技術(shù)分析-精品資料

本文檔格式為WORD,感謝你的閱讀。

最新最全的 學(xué)術(shù)論文 期刊文獻(xiàn) 年終總結(jié) 年終報告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報告 實(shí)習(xí)報告 單位總結(jié)

摘要: 隨著電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的電磁兼容問題顯得越來越突出。特別是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、通信、控制和測量領(lǐng)域中應(yīng)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(包括單片機(jī)系統(tǒng)),電磁兼容問題更為突出。文章就電磁兼容技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用相關(guān)問題進(jìn)行了探討，供大家參考。

關(guān)鍵詞: 電力系統(tǒng)自動化；電磁兼容技術(shù)；分析探討

Abstract: with the rapid development and wide application of power system automation equipment, problems become more and more prominent EMC of power system automation equipment.Especially the application of computer system of relay protection in electric power system, communication, control and measurement in the field(including the MCU system), the electromagnetic compatibility problem more prominent.The electromagnetic compatibility problems in the application of technology in the electric power automation system is discussed, for your reference.Keywords: automation of electric power systems;electromagnetic compatibility;analysis and discussion

TM76A2095-2104（2013）

一．電力系統(tǒng)自動化設(shè)備電磁兼容問題

由于電力系統(tǒng)本身是眾多一次系統(tǒng)設(shè)備和二次系統(tǒng)設(shè)備的集合體,因此電力系統(tǒng)自動化設(shè)備作為二次系統(tǒng)設(shè)備的一部分,其電磁干擾的來源十分復(fù)雜。外來電磁輻射、一次系統(tǒng)設(shè)備、二次系統(tǒng)設(shè)備、二次系統(tǒng)設(shè)備之間、自動化設(shè)備內(nèi)部元件之間、各傳送通道間的電磁干擾均對自動化設(shè)備產(chǎn)生干擾與破壞。

(1)電力系統(tǒng)自動化設(shè)備均包含有以微機(jī)系統(tǒng)為核心的大規(guī)模數(shù)字電路和模擬電路,其中應(yīng)用最多的是二極管、集成電路塊、A/ D 轉(zhuǎn)換電路等,它們既是干擾源, 又是對干擾敏感的器件, 尤其以CMOS、D/ A 最為敏感。

(2)干擾信號在微機(jī)系統(tǒng)表現(xiàn)的形態(tài)有差模與共模兩種形態(tài)。電磁干擾侵入微機(jī)系統(tǒng)的主要途徑有電源系統(tǒng)、傳導(dǎo)通路、對空間電磁波的感應(yīng)3 方面(包括內(nèi)部空間的靜電場、電磁場的感應(yīng))。其中靜電場、電磁場的感應(yīng)在微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部普遍存在,靜電是CMOS 電路的大敵。由于微機(jī)系統(tǒng)工作于低電壓大電流方式,電源線、輸入輸出線構(gòu)成高速大電流回路,故有較強(qiáng)的電磁感應(yīng)。

(3)微機(jī)系統(tǒng)之間的內(nèi)部傳輸線有延時、波形畸變、受外界干擾等3 方面問題。

(4)脈沖干擾是研究的重點(diǎn),因?yàn)槲C(jī)系統(tǒng)是以識別二進(jìn)制碼為前題的,其組成以數(shù)字電路為主,數(shù)字電路傳送的是脈沖信號,同時也易對脈沖干擾敏感。以開關(guān)模式工作的開關(guān)及開關(guān)電源變化頻率高達(dá)幾十萬Hz ,容易在內(nèi)外產(chǎn)生脈沖干擾。

(5)對電源影響比較敏感。電源對電子系統(tǒng)的影響有電源波動影響和系統(tǒng)作用影響兩個方面。所謂電源波動影響是指由于電源波動引起的信號紊亂和系統(tǒng)失調(diào)。系統(tǒng)作用影響是指因電源是系統(tǒng)所有信號的交叉點(diǎn)而引起的系統(tǒng)各信號之間的相互影響。系統(tǒng)作用的大小與電源功率裕度、濾波能力及電源連線方式、分布形狀有關(guān)。

二．電磁兼容技術(shù)的設(shè)計(jì)方法

影響微機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性的因素見下式:

N(ω)= G(ω)C(ω)/ I(ω)

式中: N(ω)———干擾對系統(tǒng)(或設(shè)備)的影響;

G(ω)———干擾的強(qiáng)弱;

C(ω)———干擾傳輸?shù)鸟詈虾瘮?shù);

I(ω)———受干擾系統(tǒng)(或設(shè)備)的抗干擾能力,即敏感度閥值。

顯然,影響系統(tǒng)(或設(shè)備)受干擾嚴(yán)重程度的因素有3 個方面,他們都是頻率的函數(shù)。該數(shù)學(xué)模型提示了提高抗干擾能力的原理是: ①切斷干擾源, 即減小G(ω);②減小耦合, 即減小C(ω);③提高受干擾系統(tǒng)(或設(shè)備)的敏感度閥值,即加大I(ω)。在實(shí)際情況中,往往是3 個因素綜合考慮,并按①②③的順序去采取措施,以獲得最佳的效果。

電磁兼容技術(shù)的設(shè)計(jì)要從電磁兼容的3 個基本要素著手,從原理的可行性、元器件的選擇、加工生產(chǎn)工藝、安裝運(yùn)行環(huán)境等幾個方面來考慮。把握不同類型電磁干擾的本質(zhì),對不同的干擾頻率、頻譜采用相應(yīng)的濾波、隔離、接地、屏蔽等措施。

2.1濾波

濾波是利用濾波器來抑制電磁干擾,濾波器是由集中參數(shù)的電阻、電容和電感,或者是分布參數(shù)的電阻、電容、電感構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò),這種網(wǎng)絡(luò)只允許有用信號的頻率分量通過,阻止其他干擾頻率通過,使電磁干擾減少到滿意的工作電平上。濾波器是防止傳導(dǎo)電磁干擾的主要措施,如電源濾波器解決傳導(dǎo)干擾的問題;濾波器同時也是解決輻射干擾的重要武器,如抑制無線電干擾,在發(fā)射機(jī)的輸出端和接收機(jī)的輸入端安裝相應(yīng)的電磁干擾濾波器,濾掉干擾信號,以達(dá)到電磁兼容的目的。濾波器工作方式有兩種:一種是不讓無用信號通過,并把它們反射回信號源;另一種是把無用信號在濾波器里消耗掉。在采用濾波方法來抑制傳導(dǎo)干擾時,首先要了解干擾源的頻譜、干擾源在頻帶中的分布情況,干擾波幅值等?？梢酝ㄟ^干擾儀器來檢測,獲得干擾源的頻帶分布和幅值,有針對性地選擇濾波器的種類或者設(shè)計(jì)濾波器電路。

2.2隔離

隔離是干擾線路(饋線)周圍存在干擾電磁場,當(dāng)其他線路(導(dǎo)線)在其附近時,由于電磁耦合而形成干擾。防止這種干擾最簡單而有效的方法是將干擾線路與其它線路隔離開來,以切斷或削弱它們之間的電磁耦合。隔離的原則和方法是:

(1)干擾線路和其他線路盡可能不要平行排列,如必須平行,導(dǎo)線間距L 與導(dǎo)線直徑D 之比應(yīng)不小于40(L / D ≥40), 在可能情況下導(dǎo)線間距應(yīng)盡量大些,并且平行部分的長度越小越好;

(2)敏感線路與一般線路如平行排列,其間距應(yīng)大于50 mm;

(3)電源饋線與信號線應(yīng)予隔離,當(dāng)他們平行排列時,其間距應(yīng)大于50 mm;

(4)高頻導(dǎo)線是對其他線路干擾最大的線路,一般都要屏蔽;

(5)有些脈沖線路的脈沖功率較大,對其他線路構(gòu)成嚴(yán)重干擾,應(yīng)按干擾線路對待。至于電平較低,功率很低的數(shù)字電路可按一般線路處理,原則上按敏感電路對待,也可根據(jù)具體情況處理。

2.3接地

接地是指在系統(tǒng)的某個選定點(diǎn)與某個接地面之間建立導(dǎo)電的低電阻的通路,把系統(tǒng)中電子元件的零電位互相連接起來,再把它們同時與某個等價于“地”的參考點(diǎn)連起來。具體方法可以將理想的接地體作為一個零電位、零電阻的物理實(shí)體,作為與各有關(guān)電路中信號電平的參考點(diǎn),任何不需要的電流通過它都不產(chǎn)生電壓降,這種理想的接地體實(shí)際上是近似的,在設(shè)備上接地是為了使設(shè)備本身所流過的干擾電流經(jīng)過接地線流入大地,減少干擾源所傳播和發(fā)布的能量。接地的主要目的是防止電磁干擾,消除公共電路阻抗的耦合,也是為了保障人身和設(shè)備的安全?；窘拥丶夹g(shù)有浮地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地4 種。

(1)浮地常用于電路或設(shè)備工作狀態(tài)不能與公共地或大地相連接,它的原理近似于起到隔離變壓器的作用;

2)單點(diǎn)接地是所有需要接地的引線全部接到一個點(diǎn),再由這個點(diǎn)直接與地相連接。一般用于抑制頻率在1 MHz 以下的干擾信號;

(3)多點(diǎn)接地是指系統(tǒng)或設(shè)備中所需接地的引線直接接到離它們最近的地上。一般用于抑制頻率在10 MHz 以上的干擾信號;

(4)混合接地是在復(fù)雜情況下,設(shè)備或單元電路的接地難以通過一個簡單的接地形式來解決而采取的混合形式,用于干擾信號頻率在1～10 MHz 的情況。

利用接地的方式可以減少或衰減干擾源的能量,但應(yīng)注意以下幾點(diǎn): ①接地線盡量短;②接地線阻抗要盡可能小;③應(yīng)采用金屬材料相同的導(dǎo)線作為接地線;④接地線的接地點(diǎn)應(yīng)有良好的導(dǎo)電性能;⑤接地線的連接點(diǎn)要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

2.4屏蔽

屏蔽就是用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮小?、屏、板等將電磁能限制在一定空間范圍內(nèi),使場的能量從屏蔽體的一面?zhèn)鞯搅硪幻鏁r,受到很大衰減而防止電磁干擾的措施。有電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽3 種方法。

電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的電磁兼容技術(shù)也是基于上面的理論,對不同功能、不同安裝地點(diǎn)、不同結(jié)構(gòu)的設(shè)備應(yīng)分別有側(cè)重點(diǎn)的采取不同的電磁兼容技術(shù)措施。

三．電磁兼容技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化設(shè)備中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)自動化設(shè)備是由微機(jī)系統(tǒng)(或單片機(jī)系統(tǒng)),D/ A 轉(zhuǎn)換電路、A/ D 轉(zhuǎn)換電路、電源回路、外圍驅(qū)動電路、外圍電路、通訊電路等構(gòu)成的一個系統(tǒng)或者一個網(wǎng)絡(luò)。在研究電力系統(tǒng)自動化設(shè)備電磁兼容問題的同時,也要對其各個構(gòu)成電路或系統(tǒng)的電磁兼容性加以重點(diǎn)研究。目前,我國電力系統(tǒng)自動化設(shè)備電磁兼容技術(shù)主要有以下幾種:

(1)頻率設(shè)計(jì)技術(shù)。頻率設(shè)計(jì)技術(shù)要解決的是頻率兼容的問題,也是微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的比較復(fù)雜的技術(shù)之一。微機(jī)系統(tǒng)要能使用統(tǒng)一頻率元,保證頻率特性的要求。頻率設(shè)計(jì)包括電平(幅度邊沿和頻率)核實(shí)、最高工作頻率設(shè)計(jì)以及降頻和諧波分離(低頻信號的頻率不與高頻信號成整倍數(shù),特別是A/ D 轉(zhuǎn)換的速率)技術(shù);

(2)接地技術(shù)。接地技術(shù)包括兩個方面,一方面是電源內(nèi)阻分析技術(shù),另一方面是接地點(diǎn)和地線設(shè)計(jì)技術(shù)。電源內(nèi)阻的分析實(shí)際上就是對電源最大瞬時功率的分析。接地點(diǎn)和地線分析設(shè)計(jì)的原則是做到頻率隔離、功率隔離。頻率隔離是指高低頻系統(tǒng)分開, 功率隔離是指弱功率和大功率分開;

(3)電源技術(shù)。電源技術(shù)一方面包括了電源特性的設(shè)計(jì),例如電源要保證有適當(dāng)?shù)娜菪噪娏魑漳芰鸵欢ǖ墓β试６?另一方面還包括系統(tǒng)電源性質(zhì)的選擇,如使用電池還是使用整流電源,所有電源的種類,電源之間是否需要交換,集中供電還是分布式供電等;

(4)布線技術(shù)。要降低各管腳和連線之間的相互影響,必須對分布參數(shù)加以限制。分布參數(shù)主要由系統(tǒng)的布線所決定,因此,布線是系統(tǒng)或設(shè)備電磁兼容技術(shù)的關(guān)鍵,也是系統(tǒng)或設(shè)備電磁兼容技術(shù)設(shè)計(jì)的基本體現(xiàn)。布線技術(shù)包括環(huán)繞布線、線徑選擇、分層處理等;

(5)降頻控制技術(shù)。對輸出的高頻信號,在保證系統(tǒng)正常工作的情況下盡量降低頻率,對某些輸出信號采取平滑措施(例如L ED 驅(qū)動電路中加入適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙?。對功率較大的輸出信號(包括低頻階躍信號, 如PWM 輸出等)尤其要考慮降頻處理;

(6)多層板去耦技術(shù)。隨著微機(jī)系統(tǒng)的頻率越來越高以及電路的幾何尺寸不斷縮小,多層板電路已成為印制電路板的主要模式。多層板的一個重要功能就是可以大大地降低系統(tǒng)各連線之間的分布參數(shù)影響;

(7)表面貼片技術(shù)。表面貼片是一種使集成電路與印制電路板形成一體的電路制作技術(shù)。集成電路出廠時不加封裝,而是直接出廠裸芯片。電路制作時利用焊接技術(shù)把裸芯片粘貼到印制電路板表面,這種電路不僅體積小,而且電磁兼容的性能大為提高;

(8)軟件技術(shù)方法。當(dāng)外界干擾竄入并破壞了程序的正常運(yùn)行時,就會產(chǎn)生程序“跑飛”,程序走,中斷不響應(yīng)和芯片內(nèi)信息發(fā)生變化,從而產(chǎn)生誤動作等。通?？梢酝ㄟ^如下幾種方法實(shí)現(xiàn)軟件抗干擾: ①加入空指令,目的是使微機(jī)的指令地址納入正規(guī),以便執(zhí)行下面的指令;②收留井法,即在空指令后再增加處理“跑飛”的程序;③定時監(jiān)視主程序;④由主程序監(jiān)視中斷運(yùn)行情況;⑤采取容錯技術(shù),用時間冗余或信息冗余方法進(jìn)行抗干擾和提高可靠性。

由于電力系統(tǒng)自動化設(shè)備運(yùn)行的電磁環(huán)境十分惡劣,因此,必須對其安裝運(yùn)行環(huán)境采取相應(yīng)的抗干擾措施。目前,工程上采取的方法如下: ①良好導(dǎo)磁材料機(jī)箱的選用及合理設(shè)計(jì)(機(jī)箱的尺寸大小,接插件的合理布置,接線端子的引出方式等);②設(shè)備安裝環(huán)境應(yīng)采取的措施(主控室應(yīng)采取屏蔽、接地等措施);③設(shè)備運(yùn)行和管理人員必要的電磁兼容知識的培訓(xùn);④其他措施。

四．電磁兼容的試驗(yàn)方法

檢驗(yàn)電磁兼容措施實(shí)施的效果要通過一些必要的試驗(yàn),常用的電磁兼容試驗(yàn)有:諧波試驗(yàn)、間諧波試驗(yàn)、信號系統(tǒng)干擾試驗(yàn)、阻尼振蕩試驗(yàn)、快速瞬變試驗(yàn)、靜電放電試驗(yàn)等。

五．電力系統(tǒng)自動化設(shè)備電磁兼容問題的新動向

微機(jī)系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的核心部分。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,電力系統(tǒng)自動化設(shè)備必將向著高速度、高靈敏度、小型化、多功能、大系統(tǒng)的方向發(fā)展,這就使電力系統(tǒng)自動化設(shè)備電磁兼容問題有了一定的新內(nèi)容。例如,高速度帶來寬帶噪聲,高靈敏度使原可略去的弱小干擾信號不可忽略,小型化增加了內(nèi)部的耦合干擾,大系統(tǒng)使干擾源增多,干擾問題更為惡化。預(yù)計(jì)今后的電磁兼容性將涉及如下問題:

(1)集成電路元件的封裝材料含有微量的天然放射性同位素釷和鈾,它們的原子裂變將產(chǎn)生α射線,使存儲器誤動作。因此,要從元器件的制造技術(shù)和系統(tǒng)的制造兩個方面考慮電磁兼容的設(shè)計(jì)問題;

(2)數(shù)字邏輯電路與軟件技術(shù)的微妙結(jié)合,正成為抑制干擾的有力武器。軟件的應(yīng)用將占越來越大的比重。例如,利用錯誤糾正碼的軟件手段檢查并糾正錯誤,是去掉進(jìn)入系統(tǒng)后的干擾的危害或切斷干擾的有力手段;

(3)在抗靜電干擾措施中,用“分布式的靜電保護(hù)涂覆”彌補(bǔ)靜電保護(hù)的不足。在CMOS ,A/ D等芯片板及印制電路板的接頭上作靜電涂覆,取得了很好的效果;

(4)隨著干擾情況的復(fù)雜化,統(tǒng)計(jì)處理的方法將得以充分利用;

(5)采用光纖電路抗電磁脈沖干擾被認(rèn)為是最理想的途徑。目前,光纖通訊已進(jìn)入電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的實(shí)用階段,隨著纖維光學(xué)和光計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的電磁兼容技術(shù)必將提高到一個新的階段。

六 結(jié)束語：

隨著電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的廣泛應(yīng)用,電磁兼容技術(shù)問題越來越突出,必須充分注意并加以研究。結(jié)合電力系統(tǒng)電磁兼容的特點(diǎn),闡述了電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的電磁兼容的特殊性,提出了幾種實(shí)用的電磁兼容技術(shù)和電磁兼容技術(shù)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方法,并對電力系統(tǒng)自動化設(shè)備電磁兼容的新問題做了預(yù)測，同時也說明，當(dāng)前的首要工作是要大力推廣現(xiàn)有的、成熟的電磁兼容技術(shù),建立完善的試驗(yàn)、測試制度和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),培養(yǎng)專門的研究電磁兼容技術(shù)的人才,研究電磁兼容技術(shù)的新問題、新方向,促進(jìn)電力系統(tǒng)自動化設(shè)備電磁兼容技術(shù)的大力發(fā)展。

閱讀相關(guān)文檔:建筑施工管理要點(diǎn)探析 淺析變壓器油在線檢查與故障的判斷 淺析水環(huán)境的監(jiān)測現(xiàn)狀以及解決措施的研究 淺談房建工程混凝土調(diào)配技術(shù) 淺談新形勢下智能配電網(wǎng)自愈技術(shù)與其評價體系 關(guān)于頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用 淺談大體積混凝土裂縫的控制 關(guān)于高層建筑預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量問題探討 淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震問題 關(guān)于園林景觀設(shè)計(jì)中色彩的運(yùn)用 淺析房地產(chǎn)園林景觀的優(yōu)化方案設(shè)計(jì) 關(guān)于高層住宅的房建施工技術(shù)探討 關(guān)于傳統(tǒng)民居裝飾環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 芻議水環(huán)境污染應(yīng)急監(jiān)測方案 我國城鎮(zhèn)化發(fā)展歷程中存在的問題及對策遮談 探討人力資源管理模式的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 淺談框架結(jié)構(gòu)填充墻裂縫質(zhì)量控制

最新最全【學(xué)術(shù)論文】【總結(jié)報告】 【演講致辭】【領(lǐng)導(dǎo)講話】 【心得體會】 【黨建材料】 【常用范文】【分析報告】 【應(yīng)用文檔】 免費(fèi)閱讀下載

*本文收集于因特網(wǎng)，所有權(quán)為原作者所有。若侵犯了您的權(quán)益，請留言。我將盡快處理，多謝。*

第二篇：電磁兼容EMC中的屏蔽技術(shù)分析.doc

電磁兼容EMC中的屏蔽技術(shù)分析

電場,磁場,電磁場的屏蔽其實(shí)是不同的!磁場的屏蔽問題,是一個既具有實(shí)際意義又具有理論意義的問題.根據(jù)條件的不同,電磁場的屏蔽可分為靜電屏蔽、靜磁屏蔽和電磁屏蔽三種情況,這三種情況既具有質(zhì)的區(qū)別,又具有內(nèi)在的聯(lián)系,不能混淆.靜電屏蔽

在靜電平衡狀態(tài)下,不論是空心導(dǎo)體還是實(shí)心導(dǎo)體;不論導(dǎo)體本身帶電多少,或者導(dǎo)體是否處于外電場中,必定為等勢體,其內(nèi)部場強(qiáng)為零,這是靜電屏蔽的理論基礎(chǔ).因?yàn)榉忾]導(dǎo)體殼內(nèi)的電場具有典型意義和實(shí)際意義,我們以封閉導(dǎo)體殼內(nèi)的電場為例對靜電屏蔽作一些討論.(一)封閉導(dǎo)體殼內(nèi)部電場不受殼外電荷或電場影響.如殼內(nèi)無帶電體而殼外有電荷q,則靜電感應(yīng)使殼外壁帶電.靜電平衡時殼內(nèi)無電場.這不是說殼外電荷不在殼內(nèi)產(chǎn)生電場,根發(fā)電場.由于殼外壁感應(yīng)出異號電荷,它們與q在殼內(nèi)空間任一點(diǎn)激發(fā)的合場強(qiáng)為零.因而導(dǎo)體殼內(nèi)部不會受到殼外電荷q或其他電場的影響.殼外壁的感應(yīng)電荷起了自動調(diào)節(jié)作用.如果把上述空腔導(dǎo)體外殼接地,則外殼上感應(yīng)正電荷將沿接地線流入地下.靜電平衡后空腔導(dǎo)體與大地等勢,空腔內(nèi)場強(qiáng)仍然為零.如果空腔內(nèi)有電荷,則空腔導(dǎo)體仍與地等勢,導(dǎo)體內(nèi)無電場.這時因空腔內(nèi)壁有異號感應(yīng)電荷,因此空腔內(nèi)有電場.此電場由殼內(nèi)電荷產(chǎn)生,殼外電荷對殼內(nèi)電場仍無影響.由以上討論可知,封閉導(dǎo)體殼不論接地與否,內(nèi)部電場不受殼外電荷影響.(二)接地封閉導(dǎo)體殼外部電場不受殼內(nèi)電荷的影響.如果殼內(nèi)空腔有電荷q,因?yàn)殪o電感應(yīng),殼內(nèi)壁帶有等量異號電荷,殼外壁帶有等量同號電荷,殼外空間有電場存在,此電場可以說是由殼內(nèi)電荷q間接產(chǎn)生.也可以說是由殼外感應(yīng)電荷直接產(chǎn)生的.但如果將外殼接地,則殼外電荷將消失,殼內(nèi)電荷q與內(nèi)壁感應(yīng)電荷在殼外產(chǎn)生電場為零.可見如果要使殼內(nèi)電荷對殼外電場無影響,必須將外殼接地.這與第一種情況不同.這里還須注意:

①我們說接地將消除殼外電荷,但并不是說在任何情況殼外壁都一定不帶電.假如殼外有帶電體,則殼外壁仍可能帶電,而不論殼內(nèi)是否有電荷.②實(shí)際應(yīng)用中金屬外殼不必嚴(yán)格完全封閉,用金屬網(wǎng)罩代替金屬殼體也可達(dá)到類似的靜電屏蔽效果,雖然這種屏蔽并不是完全、徹底的.③在靜電平衡時,接地線中是無電荷流動的,但是如果被屏蔽的殼內(nèi)的電荷隨時間變化,或者是殼外附近帶電體的電荷隨時間而變化,就會使接地線中有電流.屏蔽罩也可能出現(xiàn)剩余電荷,這時屏蔽作用又將是不完全和不徹底的.總之,封閉導(dǎo)體殼不論接地與否,內(nèi)部電場不受殼外電荷與電場影響;接地封閉導(dǎo)體殼外電場不受殼內(nèi)電荷的影響.這種現(xiàn)象,叫靜電屏蔽.靜電屏蔽有兩方面的意義:

其一是實(shí)際意義:屏蔽使金屬導(dǎo)體殼內(nèi)的儀器或工作環(huán)境不受外部電場影響,也不對外部電場產(chǎn)生影響.有些電子器件或測量設(shè)備為了免除干擾,都要實(shí)行靜電屏蔽,如室內(nèi)高壓設(shè)備罩上接地的金屬罩或較密的金屬網(wǎng)罩,電子管用金屬管殼.又如作全波整流或橋式整流的電源變壓器,在初級繞組和次級繞組之間包上金屬薄片或繞上一層漆包線并使之接地,達(dá)到屏蔽作用.在高壓帶電作業(yè)中,工人穿上用金屬絲或?qū)щ娎w維織成的均壓服,可以對人體起屏蔽保護(hù)作用.在靜電實(shí)驗(yàn)中,因地球附近存在著大約100V/m的豎直電場.要排除這個電場對電子的作用,研究電子只在重力作用下的運(yùn)動,則必須有eE

F=q1q2/r2±δ中,δ<(2.7±3.1)×10-16，可見在現(xiàn)階段所能達(dá)到的實(shí)驗(yàn)精度內(nèi),庫侖定律的平方反比關(guān)系是嚴(yán)格成立的.從實(shí)際應(yīng)用的觀點(diǎn)看,我們可以認(rèn)為它是正確的.靜磁屏蔽

靜磁場是穩(wěn)恒電流或永久磁體產(chǎn)生的磁場.靜磁屏蔽是利用高磁導(dǎo)率μ的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場.它與靜電屏蔽作用類似而又有不同.靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來說明.如將鐵磁材料做成截面如圖7的回路,則在外磁場中,絕大部份磁場集中在鐵磁回路中.這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯(lián)磁路來分析.因?yàn)殍F磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍,所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多,外磁場的磁感應(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過,而進(jìn)入空腔的磁通量極少.這樣,被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒有外磁場,從而達(dá)到靜磁屏蔽的目的.材料的磁導(dǎo)率愈高,筒壁愈厚,屏蔽效果就愈顯著.因常用磁導(dǎo)率高的鐵磁材料如軟鐵、硅鋼、坡莫合金做屏蔽層,故靜磁屏蔽又叫鐵磁屏蔽.靜磁屏蔽在電子器件中有著廣泛的應(yīng)用.例如變壓器或其他線圈產(chǎn)生的漏磁通會對電子的運(yùn)動產(chǎn)生作用,影響示波管或顯像管中電子束的聚焦.為了提高儀器或產(chǎn)品的質(zhì)量,必須將產(chǎn)生漏磁通的部件實(shí)行靜磁屏蔽.在手表中,在機(jī)芯外罩以軟鐵薄殼就可以起防磁作用.前面指出,靜電屏蔽的效果是非常好的.這是因?yàn)榻饘賹?dǎo)體的電導(dǎo)率要比空氣的電導(dǎo)率大十幾個數(shù)量級,而鐵磁物質(zhì)與空氣的磁導(dǎo)率的差別只有幾個數(shù)量級,通常約大幾千倍.所以靜磁屏蔽總有些漏磁.為了達(dá)到更好的屏蔽效果,可采用多層屏蔽,把漏進(jìn)空腔里的殘余磁通量一次次地屏蔽掉.所以效果良好的磁屏蔽一般都比較笨重.但是,如果要制造絕對的“靜磁真空”,則可以利用超導(dǎo)體的邁斯納效應(yīng).即將一塊超導(dǎo)體放在外磁場中,其體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B永遠(yuǎn)為零.超導(dǎo)體是完全抗磁體,具有最理想的靜磁屏蔽效果,但目前還不能普遍應(yīng)用.電磁屏蔽

電磁場在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時,其場量(E和H)的振幅隨距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減.從能量的觀點(diǎn)看,電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時有能量損耗,因此,表現(xiàn)為場量振幅的減小.導(dǎo)體表面的場量最大,愈深入導(dǎo)體內(nèi)部,場量愈小.這種現(xiàn)象也稱為趨膚效應(yīng).利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體而作成電磁屏蔽裝置.它比靜電、靜磁屏蔽更具有普遍意義.電磁屏蔽是抑制干擾,增強(qiáng)設(shè)備的可靠性及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段.合理地使用電磁屏蔽,可以抑制外來高頻電磁波的干擾,也可以避免作為干擾源去影響其他設(shè)備.如在收音機(jī)中,用空芯鋁殼罩在線圈外面,使它不受外界時變場的干擾從而避免雜音.音頻饋線用屏蔽線也是這個道理.示波管用鐵皮包著,也是為了使雜散電磁場不影響電子射線的掃描.在金屬屏蔽殼內(nèi)部的元件或設(shè)備所產(chǎn)生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設(shè)備.用什么材料作電磁屏蔽呢?因電磁波在良導(dǎo)體中衰減很快,把由導(dǎo)體表面衰減到表面值的1/e(約36.8%)處的厚度稱為趨膚厚度(又稱透入深度),用d表示,有電磁屏蔽 ,電磁場在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時,其場量(E和H)的振幅隨距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減.從能量的觀點(diǎn)看,電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時有能量損耗,因此,表現(xiàn)為場量振幅的減小.導(dǎo)體表面的場量最大,愈深入導(dǎo)體內(nèi)部,場量愈小.這種現(xiàn)象也稱為趨膚效應(yīng).利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體而作成電磁屏蔽裝置.它比靜電、靜磁屏蔽更具有普遍意義.電磁屏蔽是抑制干擾,增強(qiáng)設(shè)備的可靠性及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段.合理地使用電磁屏蔽,可以抑制外來高頻電磁波的干擾,也可以避免作為干擾源去影響其他設(shè)備.如在收音機(jī)中,用空芯鋁殼罩在線圈外面,使它不受外界時變場的干擾從而避免雜音.音頻饋線用屏蔽線也是這個道理.示波管用鐵皮包著,也是為了使雜散電磁場不影響電子射線的掃描.在金屬屏蔽殼內(nèi)部的元件或設(shè)備所產(chǎn)生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設(shè)備.用什么材料作電磁屏蔽呢?因電磁波在良導(dǎo)體中衰減很快,把由導(dǎo)體表面衰減到表面值的1/e(約36.8%)處的厚度稱為趨膚厚度(又稱透入深度),用d表示,有

其中μ和σ分別為屏蔽材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率.若電視頻率f=100 MHz,對銅導(dǎo)體(σ=5.8×107/ ?m,μ≈μo＝4π×10-7H/m)可求出d=0．00667mm.可見良導(dǎo)體的電磁屏蔽效果顯著.如果是鐵(σ＝107/ ?m)則d=0.016mm.如果是鋁(σ＝3.54×107/ ?m)則d＝0.0085mm.為了得到有效的屏蔽作用,屏蔽層的厚度必須接近于屏蔽物質(zhì)內(nèi)部的電磁波波長(λ=2πd).如在收音機(jī)中,若f＝500kHz,則在銅中d＝0.094mm(λ=0.59mm).在鋁中d＝0.12mm(λ=0.75mm).所以在收音機(jī)中用較薄的銅或鋁材料已能得到良好的屏蔽效果.因?yàn)殡娨曨l率更高,透入深度更小些,所需屏蔽層厚度可更薄些,如果考慮機(jī)械強(qiáng)度,要有必要的厚度.在高頻時,由于鐵磁材料的磁滯損耗和渦流損失較大,從而造成諧振電路品質(zhì)因素Q值的下降,故一般不采用高磁導(dǎo)率的磁屏蔽,而采用高電導(dǎo)率的材料做電磁屏蔽.在電磁材料中,因趨膚電流是渦電流,故電磁屏蔽又叫渦流屏蔽.在工頻(50Hz)時,銅中的d＝9.45mm,鋁中的d＝11.67mm.顯然,采用銅、鋁已很不適宜了,如用鐵,則d＝0.172mm,這時應(yīng)采用鐵磁材料.因?yàn)樵阼F磁材料中電磁場衰減比銅、鋁中大得多.又因是低頻,無需考慮Q值問題.可見,在低頻情況下,電磁屏蔽就轉(zhuǎn)化為靜磁屏蔽.電磁屏蔽和靜電屏蔽有相同點(diǎn)也有不同點(diǎn).相同點(diǎn)是都應(yīng)用高電導(dǎo)率的金屬材料來制作;不同點(diǎn)是靜電屏蔽只能消除電容耦合,防止靜電感應(yīng),屏蔽必須接地.而電磁屏蔽是使電磁場只能透入屏蔽體一薄層,借渦流消除電磁場的干擾,這種屏蔽體可不接地.但因用作電磁屏蔽的導(dǎo)體增加了靜電耦合,因此即使只進(jìn)行電磁屏蔽,也還是接地為好,這樣電磁屏蔽也同時起靜電屏蔽作用.綜上所述,靜電屏蔽、靜磁屏蔽、電磁屏蔽的物理內(nèi)容、物理?xiàng)l件、屏蔽作用是不同的,所用材料也要從具體情況出發(fā).但它們都是屏蔽電磁場,是有本質(zhì)聯(lián)系的.

第三篇：分析電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

分析電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

摘 要: 隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)溝迅猛發(fā)展,原有的電力傳動(電子拖動)控制的概念已經(jīng)不能充分概抓現(xiàn)代生產(chǎn)自動化系流中承擔(dān)第一線任務(wù)的全部控制設(shè)備。而且,電力拖動控制已經(jīng)走出工廠,在交通、農(nóng)場、辦公室以及家用電器等領(lǐng)域獲得了廣泛運(yùn)用。它的研究對象已經(jīng)發(fā)展為運(yùn)動控制系統(tǒng),下面僅對有關(guān)電氣自動化技術(shù)的新發(fā)展作一些介紹。關(guān)鍵詞:電力自動化;現(xiàn)場總線;無線通訊技術(shù);變頻器

1.引言

現(xiàn)今,創(chuàng)新的自動化系統(tǒng)控制著復(fù)雜的工藝流程,并確保過程運(yùn)行的可靠及安全,為先進(jìn)的維護(hù)策略打造了相應(yīng)的基礎(chǔ)。

電力過程自動化技術(shù)的日新月異和控制水平的不斷提高搜企網(wǎng)版權(quán)所有,為電力工業(yè)解決能源資源和環(huán)境約束的矛盾創(chuàng)造了條件。隨著社會及電力工業(yè)的發(fā)展,電力自動化的重要性與日劇增。傳統(tǒng)的信息、通信和自動化技術(shù)之間的障礙正在逐漸消失。最新的技術(shù),包括無線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線、變頻器及人機(jī)界面、控制軟件等,大大提升了過程系統(tǒng)的效率和安全性能。

2.電力自動化的發(fā)展

我國是從20世紀(jì)60年代開始研制變電站自動化技術(shù)。變電站自動化技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平,在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人值班,而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù),從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平,增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性,降低了變電站建設(shè)的總造價,這已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。然而,技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的,隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟,以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用,勢必對已有的變電站自動化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響,全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。

3.電力自動化的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

現(xiàn)場總線(Fieldbus)被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。信息技術(shù)的飛速發(fā)展,引起了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革,隨著工業(yè)電網(wǎng)的日益復(fù)雜工業(yè)自動化網(wǎng)版權(quán)所有,人們對電網(wǎng)的安全要求也越來越高,現(xiàn)場總線控制技術(shù)作為一門新興的控制技術(shù)必將取代過去的控制方式而應(yīng)用在電力自動化中。

4.無線技術(shù)

無線通訊技術(shù)因其不必在廠區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行繁雜、昂貴的布線,因而有著誘人的特質(zhì)。位于現(xiàn)場的巡視和檢修維護(hù)人員借此可保持和集中控制室等控制管理中心的聯(lián)系,并實(shí)現(xiàn)信息共享。此外,無線技術(shù)還具有高度靈活性、易于使用、通過遠(yuǎn)程鏈接可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方設(shè)備或系統(tǒng)的可視化、參數(shù)調(diào)整和診斷等獨(dú)特功能。無線技術(shù)的出現(xiàn)及快速進(jìn)步,正在賦予電力工業(yè)領(lǐng)域以一種嶄新的視角來觀察問題,并由此在電力流程工業(yè)領(lǐng)域及資產(chǎn)管理領(lǐng)域,開創(chuàng)一個激動人心的新紀(jì)元。

盡管目前存在多種無線技術(shù)漢陽科技,但僅有幾種特別適用于電力流程工業(yè)。這是因?yàn)闊o線信號通過空間傳播的過程、搭載的數(shù)據(jù)容量(帶寬)、抗RFI(射頻干擾)/EMI(電磁干擾)干擾性、對物理屏障的易感性、可伸縮性、可靠性,還有成本,都因無線技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的不同而不同。因此,很多用戶都傾向于“依據(jù)具體的應(yīng)用場合,來選定合適的無線技術(shù)”。控制用的無線技術(shù)主要有GSM/GPRS(蜂窩)、9OOMHzRadios、wi-Fi(802.lla/b/g)、WIMAX(802.16)、ZigBee(802.15.4)、自組織網(wǎng)絡(luò)等,其中尤以Wi-Fi和WIMAX應(yīng)用增長速度最快,這是因?yàn)槠湓趲捄桶踩阅芊矫孑^優(yōu)、在數(shù)據(jù)集中和網(wǎng)絡(luò)化方面具備卓越的安全框架、具有主機(jī)數(shù)據(jù)集成的高度靈活性、高的魯棒性及低的成本。

5.信息化技術(shù)

電力信息化包括電力生產(chǎn)、調(diào)度自動化和管理信息化兩部分。廠站自動化歷來是電力信息化的重點(diǎn),大部分水電廠、火力發(fā)電廠以及變電站配備了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng);相當(dāng)一部分水電廠在進(jìn)行改造后還實(shí)現(xiàn)了無人值班、少人值守。發(fā)電生產(chǎn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)過程自動化水平。電力調(diào)度的自動化水平更是國際領(lǐng)先,目前電力調(diào)度自動化的各種系統(tǒng),如SCADA、AGC以及EMS等已建成,省電力調(diào)度機(jī)構(gòu)全部建立了SCADA系統(tǒng),電

網(wǎng)的三級調(diào)度100%實(shí)現(xiàn)了自動化。華北電力調(diào)度局自動化處處長郭子明說,早在20世紀(jì)70年代華北電力調(diào)度局就用晶體管計(jì)算機(jī)調(diào)度電力,從國產(chǎn)1 2 1機(jī)到1 7 6機(jī),再到176雙機(jī),華北電力調(diào)度局全用過,到1978年已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度自動化。

6.安全技術(shù)

電力是社會的命脈之一,當(dāng)今人類社會對電力系統(tǒng)的依賴已到了難以想象的程度。電力系統(tǒng)發(fā)生大災(zāi)變對于社會的影響是不可估量的,因此電力系統(tǒng)最重要的是運(yùn)行的安全性,但這個問題在全世界均未得到很好解決,電力系統(tǒng)發(fā)生大災(zāi)變的概率小但后果極其嚴(yán)重,我國電力系統(tǒng)也出現(xiàn)過穩(wěn)定破壞的重大事故。由于我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求,電力工業(yè)將會繼續(xù)以空前的速度和規(guī)模發(fā)展。隨著三峽電站、西電東送、南北互供和全國聯(lián)網(wǎng)等重大工程的實(shí)施,我國必將出現(xiàn)世界上最大規(guī)模的電力系統(tǒng)。

7.傳動技術(shù)

實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動電路、保護(hù)電路以及控制器(MCU/DSP)等部分組成。變頻器作為節(jié)能降耗減排的利器之一,在電力設(shè)備中的應(yīng)用已經(jīng)極為廣泛而成熟。對于變頻器廠商而言,在未來三十年,變頻器,尤其是高壓變頻器在電力節(jié)能降耗中的作用極為明顯,變頻器也成為越來越多電力行業(yè)改造技術(shù)的首選。

在業(yè)內(nèi),以ABB為首的電力自動化技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)廠商,ABB建立了全球最大的變壓器生產(chǎn)基地及絕緣體制造中心。自1998年成立以來,公司多次參與國家重點(diǎn)電力建設(shè)項(xiàng)目,憑借安全可靠、高效節(jié)能的產(chǎn)品性能而獲得國內(nèi)外用戶的好評。其公司多種產(chǎn)品,包括:PLC、變流器、儀器儀表、機(jī)器人等產(chǎn)品都在電力行業(yè)中得到很好的應(yīng)用。

8.人機(jī)界面

發(fā)電站、變電站、直流電源屏是十分重要的設(shè)備,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,搜企網(wǎng),單片機(jī)技術(shù)的日趨完善,電力行業(yè)中對發(fā)電站、變電站設(shè)備提出了更高精密、更高質(zhì)量的要求,直流電源屏是發(fā)電站、變電站二次設(shè)備中非常重要的設(shè)備,直流電源屏承擔(dān)著向發(fā)電站、變電站提供直流控制保護(hù)電源的作用,同時提供給高壓開關(guān)及斷路器的操作電源,因此直流電源

屏的可靠性將直接關(guān)系到發(fā)電站的安全運(yùn)行,直流電源屏的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了很長的時間,從早期的直流發(fā)電機(jī)、磁飽和直流充電機(jī)到集成電路可控硅控制直流充電機(jī)、單片機(jī)控制可控硅充電機(jī)、高頻開關(guān)電源充電機(jī)等,至目前直流電源屏已很成熟。直流電源屏整流充電部分仍然采用目前國際最流行的軟開關(guān)技術(shù),將工頻交流經(jīng)過多級變換,最后形成穩(wěn)定的直流輸出,直流電源屏系統(tǒng)控制的核心部件是V80系列可編程控制器PLC,它將系統(tǒng)采集的輸入輸出模擬量以及開關(guān)量經(jīng)過運(yùn)算處理,最終控制高頻開關(guān)電源模塊使其按電池曲線及有人為設(shè)置的工作要求更可靠地工作。

9.結(jié)束語

電氣自動化技術(shù)是當(dāng)今世界最活躍、最充滿生機(jī)、最富有開發(fā)前景的綜合性學(xué)科與眾多高新技術(shù)的合成。其應(yīng)用范圍十分廣泛,幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)各個部門,隨著我國科技技術(shù)的發(fā)展,電氣自動化技術(shù)也隨之提高。

第四篇：電磁兼容技術(shù)及應(yīng)用

電磁兼容技術(shù)及應(yīng)用

摘 要：本文簡要介紹電磁兼容相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)，通過對接地、屏蔽、濾波等技術(shù)的分析，說明產(chǎn)品如何實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術(shù)融入產(chǎn)品研發(fā)流程。對實(shí)例分析，結(jié)合電磁兼容理論，說明實(shí)際測試中的處理

摘 要：本文簡要介紹電磁兼容相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)，通過對接地、屏蔽、濾波等技術(shù)的分析，說明產(chǎn)品如何實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術(shù)融入產(chǎn)品研發(fā)流程。對實(shí)例分析，結(jié)合電磁兼容理論，說明實(shí)際測試中的處理方法，從干擾源、耦合路徑、敏感源方面逐步分析驗(yàn)證，提高產(chǎn)品可靠性。

關(guān)鍵詞：電磁兼容 接地 屏蔽 濾波

目前，電磁兼容技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為專門的針對電子產(chǎn)品抗電磁干擾和電磁輻射的技術(shù)，成為考察電子產(chǎn)品的安全可靠性的一個重要指標(biāo)，覆蓋所有電子產(chǎn)品。

各個電子設(shè)備在同一空間工作時，會在其周圍產(chǎn)生一定強(qiáng)度的電磁場，這些電磁場通過一定的途徑（輻射、傳導(dǎo)）耦合給其他的電子設(shè)備，影響其他設(shè)備的正常工作，可能使通訊出錯或者系統(tǒng)死機(jī)等，設(shè)備間相互干擾相互影響，這種影響不僅僅存在設(shè)備間，同時也存在元件與元件之間，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間。甚至存在與集成芯片內(nèi)部。

電磁兼容技術(shù)主要包括接地、濾波、屏蔽技術(shù)等，在特定場合需要注意的是不一樣的，A、在結(jié)構(gòu)方面，需要注意屏蔽和接地，B、在線纜方面注意接地和濾波，C、在PCB設(shè)計(jì)方面，需要注意信號布局布線、濾波等。

一、電磁兼容技術(shù)

首先從構(gòu)成電磁干擾的三要素入手，即干擾源、敏感源、耦合路徑，★干擾源是產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備，通過電纜、空間輻射等耦合路徑影響干擾敏感源設(shè)備。高頻電壓/電流是產(chǎn)生干擾的根源，電磁能量在設(shè)備之間傳播有兩種方式：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射，傳導(dǎo)發(fā)射是

以導(dǎo)線為媒體，以電流為現(xiàn)象，輻射發(fā)射是以空間輻射為媒體，以電磁波為現(xiàn)象。常見干擾源有雷電、無線通訊、脈沖電路、靜電、感性負(fù)載通斷、天線、電纜導(dǎo)線等。任何電路都可能成為敏感源，數(shù)字電路抗干擾性較好，但是風(fēng)險大，大的脈沖尖峰可能是數(shù)字電路誤動作，音頻模擬電路對射頻信號敏感。★耦合路徑分為空間耦合和傳導(dǎo)性耦合，空間耦合包括互感耦合、電容耦合、天線輻射，傳導(dǎo)性耦合包括地線和電源線上的傳導(dǎo)。

電磁兼容設(shè)計(jì)主要包括接地設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)、濾波設(shè)計(jì)方面的知識。地線分為安全地、交流地、直流地、數(shù)字地、模擬地、機(jī)殼地、防雷地等，※地線從電壓概念說是提供一個等電位體，從電流概念上說是提供一個電流通路。地線阻抗決定了線路的抗干擾性，其中導(dǎo)線阻抗決定了地線的電位差，回路阻抗決定了實(shí)際的地線電流，地環(huán)路的存在是電路受干擾的主要原因，減小地環(huán)路的面積，降低對線路的影響，使用屏蔽線或同軸電纜都可能減小信號回路的面積，從而達(dá)到降低干擾的影響。地線電流總是走地線阻抗比較小的路徑，高頻低頻時線路的阻抗是不一樣的，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)信號路徑。多層板比雙層板的抗干擾性要好，因?yàn)槎鄬影逵袑ｉT的地層和電源層，保證每個信號回路都具有最小的信號回路面積，如果是雙層板，最好鋪地線網(wǎng)格，來保證最小的回路面積。

單端接地是為了降低電場對設(shè)備的影響，兩端接地是降低磁場對設(shè)備的影響，兩端接地形成磁場環(huán)路，外界磁場在原來信號與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時，也在屏蔽層與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流Is，Is也會感應(yīng)出磁場，但是這個磁場與原來的磁場磁場方向相反，相互抵消，導(dǎo)致總磁場減小，減小了干擾。

屏蔽技術(shù)，主要是應(yīng)用在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上的，也有對線路關(guān)鍵電路進(jìn)行屏蔽的，如時鐘電路、CPU等。考察系統(tǒng)的屏蔽效能可以利用靜電測試，如果系統(tǒng)屏蔽做的好，靜電會沿著屏蔽體進(jìn)行泄放，不會對內(nèi)部線路造成影響。良好的電磁屏蔽的關(guān)鍵因素是屏蔽體的導(dǎo)線連續(xù)性，如果必須開孔引導(dǎo)線，采用屏蔽電纜，屏蔽層一定要采用360度環(huán)接方式進(jìn)行接地，保證屏蔽的完整性。根據(jù)不同屏蔽層傳輸阻抗的頻率特性和信號工作頻率，來選擇屏蔽電纜。

濾波包括電源線濾波與信號濾波。電纜是一個很好的天線，有時候即使屏蔽做的很好，仍然不能通過輻射發(fā)射和輻射敏感度的試驗(yàn)，這是因?yàn)殡娎|產(chǎn)生的輻射遠(yuǎn)高于線路板本身及機(jī)箱屏蔽不完整發(fā)生泄漏所產(chǎn)生的輻射。解決這種問題的一個方法是在電纜的端口處安裝濾波器，將干擾電流濾除掉。根據(jù)干擾的頻率選擇濾波器的截止頻率，才能有效的濾除干擾。一個系統(tǒng)使用了二階LC低通濾波器，做輻射試驗(yàn)還是過不去，將前級電容去掉，輻射發(fā)射就不超標(biāo)了，說明了需要降低截止頻率才能濾除一部分干擾，增加濾波器的級數(shù)增加了曲線的陡度，提高了在工作頻率內(nèi)的濾波性能，并不能將更低頻率的干擾濾除。濾波電容引線要短，可以采用“V”形接法，減小高頻時的回路阻抗，也可以在引線上增加安裝磁珠，加大了引線上的電感，增強(qiáng)了濾波效果。薄膜電容的電阻成分大，應(yīng)采用陶瓷電容來進(jìn)行濾波，陶瓷電容的阻抗特性好。

電磁兼容技術(shù)應(yīng)貫穿產(chǎn)品研發(fā)始終，包括產(chǎn)品的概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、原理圖印制板設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、組裝調(diào)試等每個環(huán)節(jié)，都應(yīng)該考慮電磁兼容設(shè)計(jì)，概要設(shè)計(jì)中需要調(diào)研產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境，分析現(xiàn)場干擾類型，評估干擾風(fēng)險，詳細(xì)設(shè)計(jì)中需要針對具體的干擾，采取相應(yīng)的對策，需要全面設(shè)計(jì)。原理圖印制板圖設(shè)計(jì)需要將各項(xiàng)措施體現(xiàn)在原理圖中，必要時進(jìn)行仿真，印制板圖設(shè)計(jì)時需要按照模塊化設(shè)計(jì)，注意布局布線，敏感電路的電磁兼容防護(hù)。結(jié)構(gòu)也是電磁兼容設(shè)計(jì)中主要的一部分，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)對靜電、群脈沖、輻射等有很大的關(guān)系，結(jié)構(gòu)要求具有良好的屏蔽性和接地。裝配調(diào)試環(huán)節(jié)需要注意信號完整性，保證接地的連續(xù)性，注意面板接觸問題，在測試環(huán)節(jié)根據(jù)遇到的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施。

二、電磁兼容實(shí)例應(yīng)用分析

學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)的整體目標(biāo)是系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電磁兼容方面的知識，通過學(xué)習(xí)電磁兼容設(shè)計(jì)理論，使這些方法、規(guī)則、措施等融入實(shí)際工作中，來保證產(chǎn)品盡可能可靠。

1、接地問題

實(shí)例一：某系統(tǒng)設(shè)備在做422通訊串口的射頻場感應(yīng)傳導(dǎo)測試，采用雙絞屏蔽線，開始采用的是單端接地，測試時出現(xiàn)的誤碼率高，幾乎沒有正確的數(shù)據(jù)，后來采用雙端可靠接地，通訊正常。

實(shí)例二：某系統(tǒng)設(shè)備在做視頻鼠標(biāo)線的射頻場感應(yīng)傳導(dǎo)的試驗(yàn)時，在較低頻段（3M以下）時顯示器有波紋，上下閃動，后來將視頻線的顯示器側(cè)可靠接地，干擾明顯降低，幾乎不影響顯示。

分析：這兩種現(xiàn)象都是在做射頻場的感應(yīng)傳導(dǎo)試驗(yàn)時出現(xiàn)的，射頻場的感應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)實(shí)質(zhì)是：設(shè)備引線變成被動天線，接受射頻場的感應(yīng)，變成傳導(dǎo)干擾入侵設(shè)備內(nèi)部，最終以射頻電壓電流形成的近場電磁場影響設(shè)備工作，以低頻磁場為主。

雙絞線能夠有效地抑制磁場干擾，這不僅是因?yàn)殡p絞線的兩根線之間具有很小的回路面積，而且因?yàn)殡p絞線的每兩個相鄰的回路上感應(yīng)出的電流具有相反的方向，因此相互抵銷。雙絞線的絞節(jié)越密，則效果越明顯。

屏蔽層兩端接地時，外界磁場在原來信號與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時，也在屏蔽層與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流Is，Is也會感應(yīng)出磁場，但是這個磁場與原來的磁場磁場方向相反，相互抵消，導(dǎo)致總磁場減小，減小了干擾。

2、屏蔽問題

實(shí)例三：某系統(tǒng)為機(jī)柜、機(jī)箱式結(jié)構(gòu)，其中控制部分為機(jī)箱結(jié)構(gòu)，子板總線板結(jié)構(gòu)，子板均安裝面板。做靜電試驗(yàn)時，接觸放電＋5.5kv時，對主板面板及左右相鄰的面板進(jìn)行靜電試驗(yàn)時，控制板重啟或死機(jī)，后來在控制板附近的面板之間安裝指形簧片，系統(tǒng)在接觸放電±6.6kv時運(yùn)行正常。

實(shí)例四：某系統(tǒng)試驗(yàn)，用普通機(jī)柜，系統(tǒng)很敏感，對機(jī)柜引出線（通訊線）進(jìn)行群脈沖試驗(yàn)，采用耦合夾耦合方式，干擾一加上去，系統(tǒng)就不正常，在通訊線兩端增加磁環(huán)，效果不明顯，后來沒有辦法了，更換了屏蔽機(jī)柜，進(jìn)行試驗(yàn)，有明顯效果，做幾輪后，系統(tǒng)才會出現(xiàn)倒機(jī)想象，在通訊線進(jìn)機(jī)柜處增加安裝磁環(huán)后，系統(tǒng)工作正常，幾輪試驗(yàn)后，沒有出現(xiàn)倒機(jī)現(xiàn)象，系統(tǒng)工作都正常。

分析：現(xiàn)在很多系統(tǒng)都是機(jī)箱結(jié)構(gòu)，即控制板、采集板、驅(qū)動板等都安裝在同一機(jī)箱中，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與控制。安裝完成后各電路板會有一定的縫隙，靜電脈沖通過面板縫隙，分布電容向主板耦合，使電源失真或控制發(fā)生故障系統(tǒng)重啟、死機(jī)。在面板之間安裝指形簧片，使機(jī)箱成為一個良好的屏蔽體，由于電荷的“趨膚效應(yīng)”，當(dāng)有靜電干擾時，靜電會沿著表面泄放至大地，對內(nèi)部電路的影響減小或者消失。

屏蔽機(jī)柜對機(jī)柜的縫隙和門都進(jìn)行了處理，縫隙處安裝導(dǎo)電簧片，門與機(jī)柜接觸位置安裝導(dǎo)電布襯墊，提高機(jī)柜的屏蔽效能，提高機(jī)柜整體的抗干擾性，群脈沖干擾的實(shí)質(zhì)是對線路分布電容能量的積累效應(yīng)，當(dāng)能量積累到一定程度時就可能引起線路（乃至設(shè)備）工作出錯。通常測試設(shè)備一旦出錯，就會連續(xù)不斷的出錯，即使把脈沖電壓稍稍降低，出錯情況依然不斷的現(xiàn)象加以解釋。脈沖成群出現(xiàn)，脈沖重復(fù)頻率較高，波形上升時間短暫，能量較小，一般不會造成設(shè)備故障，使設(shè)備產(chǎn)生誤動作的情況多見。

3、磁環(huán)的作用

實(shí)例五：對一個機(jī)箱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)做群脈沖實(shí)驗(yàn)，機(jī)箱內(nèi)含有控制板、采集板、驅(qū)動板等，采集線、驅(qū)動線出機(jī)柜，需要做信號線群脈沖實(shí)驗(yàn)，當(dāng)干擾施加在采集線上時，所有的采集板上指示燈都閃爍，對采集回路進(jìn)行分析，采集輸入有光電隔離器件，采集回線為動態(tài)的12V輸出，當(dāng)干擾施加時，可能造成采集回線上的電壓失真，造成指示燈閃爍，找了一個閉合磁環(huán)，安裝在采集回線上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在某一極性下指示燈閃爍，說明磁環(huán)有作用，然后根據(jù)其阻抗特性，繞制2圈，實(shí)驗(yàn)效果不明顯，后來試驗(yàn)一下繞制3圈，結(jié)果，采集指示燈顯示正常，多次試驗(yàn)，系統(tǒng)均正常。

分析：磁環(huán)對群脈沖干擾有很好的抑制作用，根據(jù)實(shí)際情況安裝在通訊線的兩端或一端，磁環(huán)有不同的阻抗特性，對干擾信號進(jìn)行頻率分析，設(shè)計(jì)磁環(huán)的截止頻率正好落在干擾信號頻率附近，使磁環(huán)體現(xiàn)較大的阻抗性，來抑制干擾。

磁環(huán)的圈數(shù)影響磁環(huán)的阻抗特性，圈數(shù)越多，阻抗特性曲線向低頻率方向移動，即較低頻率下的阻抗越大，若此頻率比較接近干擾頻率時，就能起到很好的抑制干擾的作用。

電磁兼容技術(shù)融入電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中，可以提高產(chǎn)品的安全可靠性，如果在實(shí)際測試中，某一方面存在缺陷，可以從電磁干擾的方式上入手進(jìn)行一步一步測試，電磁干擾有兩種形式：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射，從各自的耦合路徑進(jìn)行查找。一個系統(tǒng)指標(biāo)超標(biāo)，可以先從輻射發(fā)射上解決，設(shè)備是否屏蔽良好，機(jī)殼上孔用導(dǎo)電布封住，導(dǎo)電布要與機(jī)殼良好接觸，再進(jìn)行試驗(yàn)，如果還超標(biāo)，那就是干擾主要是傳導(dǎo)發(fā)射引起的，在設(shè)備機(jī)殼出口處安裝信號濾波器和電源濾波器，進(jìn)行試驗(yàn)，如果還超標(biāo)，那就是干擾是通過電纜輻射和傳導(dǎo)發(fā)射出來，通過對屏蔽層的接地，減小地環(huán)路等措施必定能查找到原因并解決。

三、結(jié)語

產(chǎn)品需要逐步更新完善，才能達(dá)到一定的安全可靠，電磁兼容技術(shù)需要不斷的積累，才能保證產(chǎn)品的安全可靠，產(chǎn)品應(yīng)用場合不同，遇到的電磁干擾有所不同，產(chǎn)品的性能也不同，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，分析干擾源，查找耦合路徑，明確敏感源，對干擾源采取隔離措施，切斷耦合路徑或者疏導(dǎo)干擾，對敏感源采取屏蔽、濾波等措施，保證產(chǎn)品安全可靠工作。

第五篇：如何解決醫(yī)療設(shè)備電磁兼容（本站推薦）

如何解決醫(yī)療設(shè)備電磁兼容

電磁兼容技術(shù)(EMC)是研究解決電子設(shè)備的電磁干擾和抗干擾的現(xiàn)象和問題。它一方面是降低和控制電磁干擾的產(chǎn)生，防止電磁波對電子設(shè)備產(chǎn)生破壞另一方面是對可能受到危害的電子設(shè)備要求具有一定的抗干擾能力。l.干擾源；

2.耦合通道：將干擾源產(chǎn)生的電磁波通過傳導(dǎo)或電磁輻射傳播電磁干擾的途徑； 3.被干擾的設(shè)備和儀器。

3.1采用好的電路、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括部件選擇，電路板布局等

當(dāng)前電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是微小型化、多功能化、移動化．這就使得電子產(chǎn)品在組裝方式上向表面貼裝技術(shù)轉(zhuǎn)移，在線路上向高速數(shù)字電路轉(zhuǎn)移，因此這更加需要我們在設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品時考慮EMC。在部件選擇上可以選用當(dāng)前已出現(xiàn)的片式元件，如片式電感器片式EMI濾波器、片式壓敏電阻、壓電陶瓷濾波器等。在電路板布局方面，盡量把攜帶噪聲的元件和導(dǎo)線與連接熱敏電阻的布線隔離開來，把有噪聲的元件回線與敏感電阻隔離開來，縮短導(dǎo)線長度以便縮短耦合通道的長度，并用電源信號濾波器減少導(dǎo)線間的電容耦合。3.2采用屏蔽技術(shù)

電子設(shè)備的廣泛使用使得對電子產(chǎn)品的良好屏蔽已成了電子產(chǎn)品增加抗干擾能力的一項(xiàng)重要措施，因此這也就需要我們選擇性能良好的屏蔽材料，很好地抑制電磁能量的傳播。然而對一臺已成型的設(shè)備再去考慮和提供這些抗干擾裝置一般是困難而又昂貴的，而且許多醫(yī)療設(shè)備都受到近距離使用移動電話的干擾，如去纖顫器、3200注射泵、脈搏光電血氧計(jì)、腦電圖等，所以這種方法對成型設(shè)備是不太實(shí)用的。4解決醫(yī)療設(shè)備電磁兼容的具體辦法 4.1提高醫(yī)療設(shè)備電磁兼容能力

改善電磁環(huán)境和提高醫(yī)療設(shè)備的電磁兼容能力都是解決電磁干擾問題的有效途徑。因?yàn)橹挥懈纳圃O(shè)備本身的性能和工藝，滿足電磁兼容性，才能更好地適應(yīng)各地域的不同環(huán)境。醫(yī)用電子設(shè)備滿足電磁兼容性的設(shè)計(jì)要從以下幾個方面采取相應(yīng)措施： 一是電子電路部分電磁兼容性的設(shè)計(jì)分析。醫(yī)用電子設(shè)備的模擬信號處理系統(tǒng)是一種高增益和高輸入阻抗的放大系統(tǒng)，這就很容易使周圍電磁環(huán)境中的干擾信號，通過傳導(dǎo)耦合通道和輻射耦合通道竄入電路，并形成較大的測量誤差。其干擾主要是磁場干擾、電場干擾以及電磁場干擾，可以分別采用減少導(dǎo)聯(lián)線包圍的環(huán)路面積和對敏感電路部分進(jìn)行屏蔽、對電極引線進(jìn)行電場隱蔽或用屏蔽層將位移電流引入地線、選用高頻旁路電容和高頻濾波器或在電源變壓器初級加入交流電源濾波器等方法來解決干擾。二是電源電路電磁兼容性的設(shè)計(jì)分析。醫(yī)用電子設(shè)備對交流電源電壓起伏、瞬態(tài)和浪涌的抗擾度至為重要?？箶_度太低，輕則損害設(shè)備，重則危及病人安全。我們必須認(rèn)真對待醫(yī)用電子設(shè)備的供電問題。對電源電路加裝過壓、過流、過熱保護(hù)電路，同時加裝輔助電源，自動監(jiān)測電源電壓，在其不合要求時自動替代，以提高醫(yī)用電子設(shè)備的可靠性、安全性。

三是顯示部分電磁兼容性的設(shè)計(jì)分析。采用CRT作為顯示終端，具有形象、直觀、快速和信息量大等一系列優(yōu)點(diǎn)。主要是動態(tài)特性比較好，但是通過顯示屏窗口向外輻射出的電磁能量比較大，在顯示屏上應(yīng)貼一層反射薄膜，最好采用LCD顯示，從根本上杜絕電磁能量的輻射。四是整體機(jī)箱電磁兼容性的設(shè)計(jì)分析。整機(jī)采用屏蔽機(jī)箱，箱體接觸面應(yīng)拋光，上下接觸面敷上指狀銅片相互咬合，增加吻合度，提高整體屏蔽效果。檢測電路、偏轉(zhuǎn)線圈采用分層屏蔽，即在屏蔽機(jī)箱內(nèi)嵌入小屏蔽體。其中：CRT控制的水平、垂直偏轉(zhuǎn)部分宜采用坡莫合金(一種在較弱磁場下有較高磁導(dǎo)率的鐵鎳合金)小屏蔽體包裹。4.2提高醫(yī)療單位對醫(yī)療設(shè)備的管理和應(yīng)用水平一是制定必要的規(guī)章以及措施保護(hù)敏感醫(yī)療設(shè)備。例如普遍建議在醫(yī)院的設(shè)備密集區(qū)禁止使用移動電話和無線上網(wǎng)設(shè)備，移動電話使用者應(yīng)該被要求在特定的區(qū)域之內(nèi)關(guān)閉手機(jī)；普遍要求院內(nèi)醫(yī)護(hù)人員，病患者和拜訪者在攜帶移動通信設(shè)備時至少遠(yuǎn)離正在使用的醫(yī)療設(shè)備1米遠(yuǎn)之外，以保證醫(yī)療設(shè)備不受影響；對于移動通信設(shè)備有明顯的反應(yīng)或故障的設(shè)備，分別制定每部設(shè)備的使用規(guī)范，貼于這些醫(yī)療設(shè)備表面的明顯處，用以提醒使用該設(shè)備的醫(yī)護(hù)人員的注意，印制成安全小冊子發(fā)放給醫(yī)護(hù)人員，加強(qiáng)醫(yī)護(hù)人員的教育和培訓(xùn)。二是加強(qiáng)敏感醫(yī)療設(shè)備的使用管理和配置。重新部署敏感的醫(yī)療設(shè)備以保證它們遠(yuǎn)離那些射頻收發(fā)機(jī)密集使用的地區(qū)。當(dāng)新的通信系統(tǒng)，無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或者任何的新的射頻通信系統(tǒng)在醫(yī)院中使用，特別是那些不同頻段，調(diào)制技術(shù)和新的收發(fā)機(jī)輸出功率使用的情況下，要做好醫(yī)療設(shè)備的反應(yīng)及使用記錄，以方便原有的規(guī)定和措施要再次進(jìn)行修正，并協(xié)助解決再次出現(xiàn)的問題。由于一臺醫(yī)療設(shè)備的射頻抗擾度可能由于其使用年限和經(jīng)歷的使用和維護(hù)次數(shù)的變化而改變，所以建議醫(yī)護(hù)組織周期性的進(jìn)行此類試驗(yàn)以保證醫(yī)院中的電磁輻射安全