第一篇：繼電器電磁干擾的分析及抑制

繼電器電磁干擾的分析及抑制

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(2012-06-06 10:38:50)

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分類(lèi)： 其它知識(shí) 繼電器

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摘要：本文主要介紹了對(duì)電氣設(shè)備中繼電器及其開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)干擾抑制的機(jī)理，提出了抑制干擾的有效措施。

關(guān)鍵詞：繼電器 電磁干擾 分析 抑制

1前言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子、電力電子、電氣設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它們?cè)谶\(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾和諧波干擾。其中，電磁干擾具有很寬的頻率范圍（從幾百Hz到MHz），又有一定的幅度，經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)和輻射會(huì)污染電磁環(huán)境，對(duì)電子設(shè)備造成干擾，有時(shí)甚至危及操作人員的安全。特別是大功率中、短波廣播發(fā)射中心，其周?chē)姶怒h(huán)境尤為復(fù)雜，要想保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，電子設(shè)備及電源必須具有更高的電磁兼容性。

2電磁干擾的抑制

電磁干擾EMI(Electromagnetic Interference)是指由無(wú)用信號(hào)或電磁騷擾（噪聲）對(duì)有用電磁信號(hào)的接收或傳輸所造成的損害。一個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)，某一線路受到電磁干擾的程度可以表示為如下關(guān)系式：

N=G×C/I

其中：G為噪聲源強(qiáng)度；

I為受干擾電路的敏感程度；

C為噪聲通過(guò)某種途徑傳導(dǎo)受干擾處的耦合因素。

從上式可以看出，電磁干擾抑制的技術(shù)就是圍繞這三個(gè)要素所采取的各種措施，歸納起來(lái)就是：

（1）抑制電磁干擾源；

（2）切斷電磁干擾耦合途徑；

（3）降低電磁敏感裝置的敏感性。

2.1抑制電磁干擾源

首先必須確定干擾源在何處，越靠近干擾源的地方采取措施抑制效果越好，一般來(lái)說(shuō)，電流電壓瞬變的地方（即di/dt或du/dt）即是干擾源，如：繼電器開(kāi)合、電容充放電、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、集成電路開(kāi)關(guān)工作等都可能成為干擾源。另外，市電并非理想的50Hz正弦波，其中充滿(mǎn)各種頻率噪聲，也是不可忽視的干擾源。

抑制干擾源就是盡可能的減小di/dt或du/dt，這是抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)最優(yōu)先和最重要的原則。減小di/dt的干擾源，主要是在干擾回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)；減小du/dt的干擾源，則是通過(guò)在干擾源兩端并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。

抑制方法通常采用低噪聲電路、瞬態(tài)抑制電路、穩(wěn)壓電路等，所選用的器件應(yīng)盡可能采用低噪聲、高頻特性好、穩(wěn)定性高的電子元件，特別要注意，抑制電路中不適當(dāng)?shù)钠骷x擇可能會(huì)產(chǎn)生新的干擾源。

2.2切斷電磁干擾耦合的途徑

電磁干擾耦合途徑主要包括傳導(dǎo)和輻射兩種。

所謂傳導(dǎo)干擾是指通過(guò)導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾，抑制傳導(dǎo)干擾主要是通過(guò)在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷干擾源，有時(shí)也可加隔離光耦來(lái)解決。濾波器分為低通（LPF）、高通（HPF）、帶阻（BEF）、帶通（BPF）等四種，可根據(jù)信號(hào)與噪聲頻率的差別選擇不同類(lèi)型的濾波器，對(duì)于要求較高的設(shè)備，則必須采用穿心濾波器。

輻射干擾是指通過(guò)空間輻射傳播到敏感器件的干擾，對(duì)于輻射干擾，主要是采用屏蔽技術(shù)和分層技術(shù)。屏蔽技術(shù)是一門(mén)科學(xué)，選擇合適的屏蔽材料，在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行屏蔽，對(duì)于屏蔽效果至關(guān)重要，尤其是屏蔽室的設(shè)計(jì)?？晒┻x擇的屏蔽材料種類(lèi)繁多，有各種金屬板、銅絲網(wǎng)、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電膠、導(dǎo)電玻璃等等，應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行選擇。屏蔽室的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮門(mén)窗、通風(fēng)口、進(jìn)出線口的屏蔽與搭接，除靜電屏蔽外，還應(yīng)考慮磁屏蔽及接地。

2.3降低電磁敏感裝置的靈敏度

電磁敏感裝置的靈敏度本身具有矛盾的雙重性，一方面，人們希望電磁敏感裝置靈敏度高一些，以提高對(duì)信號(hào)的接收能力；另一方面，其靈敏度越高，受噪聲影響的可能性也就越大。因此，應(yīng)根據(jù)具體情況，采用降額設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)鈍化、功能鈍化等方法使問(wèn)題得到解決。

電磁干擾抑制方法很多，可以選擇一種或多種綜合應(yīng)用，但不論選擇什么方法，都應(yīng)從設(shè)計(jì)之初就著手系統(tǒng)電磁兼容性的考慮。

3繼電器及其開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)干擾的抑制

繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開(kāi)關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子等設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器的開(kāi)合本身所產(chǎn)生的電磁干擾是絕對(duì)不能忽視的，為保證各種設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)繼電器及其開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)電磁干擾的抑制尤為重要。

3.1繼電器線圈瞬變干擾的抑制

繼電器線圈（以直流繼電器為例）是感性負(fù)載，在電源斷電瞬間會(huì)產(chǎn)生瞬變電壓，有時(shí)高達(dá)幾kV，如此高的電壓足以損壞相關(guān)元器件；不僅如此，由于其含有豐富的諧波，可通過(guò)線路間的分布電容、絕緣電阻侵入控制系統(tǒng)，導(dǎo)致誤動(dòng)作。為防止元器件損壞、電路誤動(dòng)作等，就必須采取抑制措施，由于斷路產(chǎn)生的瞬變電壓能量大、頻譜寬，僅僅采用濾波或隔離措施難以湊效，抑制瞬變干擾，通常采用如下幾種常見(jiàn)的方式：

（1）并聯(lián)電阻

圖1為并聯(lián)電阻抑制瞬變干擾電路，在圖1中，K為電路的控制開(kāi)關(guān)，L為繼電器線圈的電感。該抑制電路的關(guān)鍵是正確選擇所并聯(lián)的電阻值，阻值過(guò)大起不了作用，過(guò)小增加功耗，且易燒壞開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)。例如，48V直流繼電器以并聯(lián)1kΩ/5W電阻為宜，連接不必考慮電源的極性。

圖1并聯(lián)電阻方式

（2）并聯(lián)二極管

圖2為并聯(lián)二極管抑制瞬變干擾電路，電源與二極管極性的相對(duì)關(guān)系不可任意改變。采用這種方式，能量損耗小，瞬變電壓低，但是該種方式延長(zhǎng)了放電時(shí)間，導(dǎo)致繼電器線包延時(shí)釋放，降低了動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。二極管峰值耐壓應(yīng)為負(fù)載電壓的3倍以上。

圖2并聯(lián)二極管方式

（3）并聯(lián)RC支路

并聯(lián)RC支路如圖3所示。該種方式抑制效果好，但使用元器件較多，R、C數(shù)值的選擇與線圈的電感及內(nèi)阻有關(guān)，與電源極性無(wú)關(guān)，通常R在10～100Ω之間，C在0.1～0.5μF之間，選用無(wú)極性電容器，且其耐壓應(yīng)高于電源電壓的峰值。

圖3并聯(lián)RC支路方式

（4）其他方式

另外，還有并聯(lián)電阻+二極管支路方式（如圖4所示）和并聯(lián)雙向二極管或穩(wěn)壓管方式（如圖5所示）。并聯(lián)電阻+二極管支路方式中，電源與二極管的極性不能顛倒，采用這種方式能減少釋放時(shí)間，提高動(dòng)態(tài)特性。并聯(lián)雙向穩(wěn)壓二極管方式不必考慮電源極性，延遲時(shí)間短，但必須保證穩(wěn)壓二極管的耐壓至少是電源電壓的2倍。

3.2 開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)干擾的抑制

斷開(kāi)繼電器負(fù)載時(shí)，為防止開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)產(chǎn)生火花放電，除了在線圈兩端加能量釋放通路外，也可在開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)兩端增加并聯(lián)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，一般最常用的是RC保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。該保護(hù)網(wǎng)絡(luò)可延長(zhǎng)接點(diǎn)的耐久性，防止噪音及減小電弧引起接點(diǎn)燒毀。圖6為繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)干擾抑制的典型電路。

在圖6中，R、C串聯(lián)后跨接在開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)兩端，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)電感性負(fù)載中存儲(chǔ)的能量通過(guò)RC網(wǎng)絡(luò)放電，避免了觸點(diǎn)間產(chǎn)生放電。R、C的選擇應(yīng)根據(jù)接點(diǎn)的電流和電壓來(lái)確定，電阻R相對(duì)于接點(diǎn)電壓為1V時(shí)，通常選擇0.5～1Ω；電容C相對(duì)于接點(diǎn)電流為1A時(shí)，通常選擇0.5～1μF。但是由于負(fù)載的性質(zhì)和離散特性等的不同，必須考慮電容C具有抑制接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)的放電效果，在一般情況下使用200～300V的電容器耐壓。電阻R的選擇應(yīng)考慮兩個(gè)方面的因素，一方面，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間，希望R越小越好，以便電感上存儲(chǔ)的能量變成電容器上的能量；另一方面，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，希望R盡可能的大，以免電容器上的能量通過(guò)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)放電時(shí)電流太大而燒毀觸點(diǎn)。一般情況下，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)間存在兩種形式的擊穿電壓，即氣體火花放電和金屬弧光放電。要防止氣體火花放電，應(yīng)控制觸點(diǎn)間電壓低于300V；要防止金屬弧光放電，應(yīng)控制觸點(diǎn)間的起始電壓上升率小于1V/μs，并把觸點(diǎn)間的瞬態(tài)電流控制在0.4A以下。

圖7為一種改進(jìn)型的抑制電路，即在電阻R上并聯(lián)一只二極管D。在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電感中的能量通過(guò)由R、C、D組成的電路釋放，由于二極管正向?qū)?，?nèi)阻很小，能量很快釋放；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，充滿(mǎn)電的電容C通過(guò)電阻R和開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)放電，由于二極管是反向偏置不導(dǎo)通，釋放電流僅從電阻R上流過(guò)，如R選取足夠大，就不會(huì)引起觸點(diǎn)燒壞。

另外，還可采用在開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)兩端并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的抑制電路，如圖8所示。

圖8并聯(lián)穩(wěn)壓二極管方式

在圖8中，當(dāng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，觸點(diǎn)兩端出現(xiàn)高電壓形成火花放電，由于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性，使觸點(diǎn)兩端的電壓不會(huì)大于電源電壓的1.5倍，從而抑制了瞬變電壓和火花。這種電路由于僅用一個(gè)元件，電路簡(jiǎn)單而且效果不錯(cuò)。

一般情況下，電感性負(fù)載比純阻性負(fù)載更容易產(chǎn)生氣體火花放電和金屬弧光放電，只要選擇適當(dāng)?shù)囊种齐娐?，可以達(dá)到和純阻性負(fù)載相同的效果。

由于抑制電路的種類(lèi)很多，在此不再作詳細(xì)介紹。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電臺(tái)自動(dòng)化建設(shè)不斷深入，干擾問(wèn)題已成為制約系統(tǒng)自動(dòng)化控制的瓶頸，如何減小相互間的電磁干擾，使各種設(shè)備和系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。在采用不同的方法對(duì)電磁干擾進(jìn)行抑制時(shí)，應(yīng)分析其綜合效應(yīng)，并對(duì)所采用的干擾抑制手段的作用進(jìn)行恰當(dāng)?shù)念A(yù)估，才能獲得較理想的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡仁鋼.電磁兼容原理和預(yù)測(cè)技術(shù), 北京航空航天大學(xué)出版社,1997

[2] 張乃國(guó).電源干擾與抗干擾, 華港出版社, 2003

（作者單位系國(guó)家廣電總局2022臺(tái)）

第二篇：開(kāi)關(guān)電源電磁干擾抑制技術(shù)

開(kāi)關(guān)電源電磁干擾抑制技術(shù)

0 引言

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和功率器件的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源以其體積小，重量輕，高性能，高可靠性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備通信、自動(dòng)控制、家用電器等領(lǐng)域，為人們的生產(chǎn)生活和社會(huì)的建設(shè)提供了很大幫助。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子電氣設(shè)備的廣泛應(yīng)用，處于同一工作環(huán)境的各種電子、電氣設(shè)備的距離越來(lái)越近，電子電路工作的外部環(huán)境進(jìn)一步惡化。由于開(kāi)關(guān)電源工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很高的電流、電壓變化率，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾。電磁干擾信號(hào)不僅對(duì)電網(wǎng)造成污染，還直接影響到其他用電設(shè)備甚至電源本身的正常工作，而且作為輻射干擾闖入空間，造成電磁污染，制約著人們的生產(chǎn)和生活。國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80一90年代，為了加強(qiáng)對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)電磁污染的治理，制定了一些與CISPR標(biāo)準(zhǔn)、IEC801等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。自從2003年8月1日中國(guó)強(qiáng)制實(shí)施3C認(rèn)證(china compulsory certification)工作以來(lái)，掀起了“電磁兼容熱”，近距離的電磁干擾研究與控制愈來(lái)愈引起電子研究人員們的關(guān)注，當(dāng)前已成為當(dāng)前研究領(lǐng)域的一個(gè)新熱點(diǎn)。本文將針對(duì)開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理系統(tǒng)地論述相關(guān)的抑制技術(shù)。

l 開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的抑制 形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備。因而，抑制電磁干擾應(yīng)從這三方面人手。抑制干擾源、消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射、提高受擾設(shè)備的抗擾能力，從而改善開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性能的目的。1．1 采用濾波器抑制電磁干擾 濾波是抑制電磁干擾的重要方法，它能有效地抑制電網(wǎng)中的電磁干擾進(jìn)入設(shè)備，還可以抑制設(shè)備內(nèi)的電磁干擾進(jìn)入電網(wǎng)。在開(kāi)關(guān)電源輸入和輸出電路中安裝開(kāi)關(guān)電源濾波器，不但可以解決傳導(dǎo)干擾問(wèn)題，同時(shí)也是解決輻射干擾的重要武器。濾波抑制技術(shù)分為無(wú)源濾波和有源濾波2種方式。

1．1．1 無(wú)源濾波技術(shù) 無(wú)源濾波電路簡(jiǎn)單，成本低廉，工作性能可靠，是抑制電磁干擾的有效方式。無(wú)源濾波器由電感、電容、電阻元件組成，其直接作用是解決傳導(dǎo)發(fā)射。開(kāi)關(guān)電源中應(yīng)用的無(wú)源濾波器的原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

由于原電源電路中濾波電容容量大，整流電路中會(huì)產(chǎn)生脈沖尖峰電流，這個(gè)電流由非常多的高次諧波電流組成，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生干擾；另外電路中開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通或截止、變壓器的初級(jí)線圈都會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)電流。由于電流變化率很高，對(duì)周?chē)娐窌?huì)產(chǎn)生出不同頻率的感應(yīng)電流，其中包括差模和共模干擾信號(hào)，這些干擾信號(hào)可以通過(guò)2根電源線傳導(dǎo)到電網(wǎng)其他線路和干擾其他的電子設(shè)備。圖中差模濾波部分可以減少開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的差模干擾信號(hào)，又能大大衰減設(shè)備本身工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾信號(hào)傳向電網(wǎng)。又根據(jù)電磁感應(yīng)定律，得E=Ldi／dt，其中：E為L(zhǎng)兩端的電壓降；L為電感量；di／dt為電流變化率。顯然要求電流變化率越小，則要求電感量就越大。脈沖電流回路通過(guò)電磁感應(yīng)其他電路與大地或機(jī)殼組成的回路產(chǎn)生的干擾信號(hào)為共模信號(hào)；開(kāi)關(guān)電源電路中開(kāi)關(guān)管的集電極與其他電路之間產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，電路會(huì)產(chǎn)生位移電流，而這個(gè)位移電流也屬于共模干擾信號(hào)。圖1中共模濾波器就是用來(lái)抑制共模干擾，使之受到衰減。1．1．2 有源濾波技術(shù)

有源濾波技術(shù)是抑制共模干擾的一種有效方法。該方法從噪聲源出發(fā)而采取的措施(如圖2所示)，其基本思想是設(shè)法從主回路中取出一個(gè)與電磁干擾信號(hào)大小相等、相位相反的補(bǔ)償信號(hào)去平衡原來(lái)的干擾信號(hào)，以達(dá)到降低干擾水平的目的。如圖2所示，利用晶體管的電流放大作用，通過(guò)把發(fā)射極的電流折合到基極，在基極回路來(lái)濾波。R1，C2組成的濾波器使基極紋波很小，這樣射極的紋波也很小。由于C2的容量小于C3，減小了電容的體積。這種方式僅適合低壓小功率電源的情況。另外，在設(shè)計(jì)和選用濾波器時(shí)應(yīng)注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝位置要恰當(dāng)，安裝方法要正確，才能對(duì)干擾起到預(yù)期的濾波作用。1．2 屏蔽技術(shù)和接地技術(shù) 采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開(kāi)關(guān)電源的電磁輻射干擾。屏蔽一般分為2種：一種是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的影響；另一種是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及交變電磁場(chǎng)的影響。屏蔽技術(shù)分為對(duì)發(fā)出電磁波部位的屏蔽和受電磁波影響的元器件的屏蔽。在開(kāi)關(guān)電源中，可發(fā)出電磁波的元器件是指變壓器、電感器、功率器件等，通常在其周?chē)捎勉~板或鐵板作為屏蔽，以使電磁波產(chǎn)生衰減。此外，為了抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的輻射向外部發(fā)散，為了減少電磁干擾對(duì)其他電子設(shè)備的影響，應(yīng)采取整體屏蔽?？赏耆凑諏?duì)磁場(chǎng)屏蔽的方法來(lái)加工屏蔽罩，然后將整個(gè)屏蔽罩與系統(tǒng)的機(jī)殼和地連接為一體，就能對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行有效的屏蔽。然而在使用整體屏蔽時(shí)應(yīng)充分考慮屏蔽材料的接縫、電線的輸入／輸出端子和電線的引出口等處的電磁泄露，且不易散熱，結(jié)構(gòu)成本大幅度增加等因素。為使電磁屏蔽能同時(shí)發(fā)揮靜電屏蔽的作用，加強(qiáng)屏蔽效果，同時(shí)保障人身和設(shè)備的安全，應(yīng)將系統(tǒng)與大地相連，即為接地技術(shù)。接地是指在系統(tǒng)的某個(gè)選定點(diǎn)與某個(gè)接地面之間建立導(dǎo)電的通路設(shè)計(jì)。這一過(guò)程是至關(guān)重要的，將接地和屏蔽正確結(jié)合起來(lái)可以更好地解決電磁干擾問(wèn)題，又可提高電子產(chǎn)品的抗干擾能力。1．3 PCB設(shè)計(jì)技術(shù) 為更好地抑制開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾，其印制電路板(PCB)的抗干擾技術(shù)尤為重要。為減少PCB的電磁輻射和PCB上電路間的串?dāng)_，要非常注意PCB布局、布線和接地。如減少輻射干擾是減小通路面積，減小干擾源和敏感電路的環(huán)路面積，采用靜電屏蔽。而抑制電場(chǎng)與磁場(chǎng)的耦合，應(yīng)盡量增大線間距離。在開(kāi)關(guān)電源中接地是抑制干擾的重要方法。接地有安全接地、工作接地和屏蔽接地等3種基本類(lèi)型。地線設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：交流電源地與直流電源地分開(kāi)；功率地與弱電地分開(kāi)；模擬電路與數(shù)字電路的電源地分開(kāi)；盡量加粗地線。1．4 擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù) 對(duì)于一個(gè)周期信號(hào)尤其是方波來(lái)說(shuō)，其能量主要分布在基頻信號(hào)和諧波分量中，諧波能量隨頻率的增加呈級(jí)數(shù)降低。由于n次諧波的帶寬是基頻帶寬的n倍，通過(guò)擴(kuò)頻技術(shù)將諧波能量分布在一個(gè)更寬的頻率范圍上。由于基頻和各次諧波能量減少，其發(fā)射強(qiáng)度也應(yīng)該相應(yīng)降低。要在開(kāi)關(guān)電源中采用擴(kuò)頻時(shí)鐘信號(hào)，需要對(duì)該電源開(kāi)關(guān)脈沖控制電路輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，形成擴(kuò)頻時(shí)鐘(如圖3所示)。與傳統(tǒng)的方法相比，采用擴(kuò)頻技術(shù)優(yōu)化開(kāi)關(guān)電源EMI既高效又可靠，無(wú)需增加體積龐大的濾波器件和繁瑣的屏蔽處理，也不會(huì)對(duì)電源的效率帶來(lái)任何負(fù)面影響。

1．5 一次整流電路中加功率因數(shù)校正(PFC)網(wǎng)絡(luò) 對(duì)于直流穩(wěn)壓電源，電網(wǎng)電壓通過(guò)變壓器降壓后直接通過(guò)整流電路進(jìn)行整流，所以整流過(guò)程中產(chǎn)生的諧波分量作為干擾直接影響交流電網(wǎng)的波形，使波形畸變，功率因數(shù)偏低。為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，將功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源中是非常必要的。PFC技術(shù)使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波，從而降低了電流諧波含量，改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性，提高了開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)。其中無(wú)源功率因數(shù)校正電路是利用電感和電容等元件組成濾波器，將輸入電流波形進(jìn)行移相和整形過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)提高功率因數(shù)的。而有源功率因數(shù)校正電路是依據(jù)控制電路強(qiáng)迫輸入交流電流波形跟蹤輸入交流電壓波形的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)交流輸入電流正弦化，并與交流輸入電壓同步。兩種方法均使功率因數(shù)提高，后者效果更加明顯，但電路復(fù)雜。結(jié)語(yǔ) 本文的設(shè)計(jì)方法正確，仿真結(jié)果正常，克服了傳統(tǒng)方案中所存在的一些問(wèn)題，使電磁干擾的抑制技術(shù)得到進(jìn)一步優(yōu)化。從開(kāi)關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)看，有多種方式可抑制電磁干擾，除本文中分析的幾種主要方法外，還可以采用光電隔離器、LSA系列浪涌吸收器、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)等。抑制開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾，目的是使其能在各領(lǐng)域得到有效應(yīng)用的同時(shí)，盡量減少電磁污染，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電磁污染問(wèn)題的有效治理。而在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全面考慮開(kāi)關(guān)電源的各種電磁干擾，選用多種抑制電磁干擾的方法加以綜合利用，使電磁干擾降到最低，從而提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。

第三篇：解析幾種有效開(kāi)關(guān)電源電磁干擾抑制

解析幾種有效開(kāi)關(guān)電源電磁干擾抑制

前關(guān)于開(kāi)關(guān)電源EMI（Electromagnetic Interference）的研究，有些從EMI產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā)，有些 從EMI 產(chǎn)生的影響出發(fā)，都提出了許多實(shí)用有價(jià)值的方案。這里分析與比較了幾種有效的方案，并為開(kāi)關(guān) 電源EMI 的抑制措施提出新的參考建議。

◆ 開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理

開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的干擾,按噪聲干擾源種類(lèi)來(lái)分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來(lái)分,可 分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。現(xiàn)在按噪聲干擾源來(lái)分別說(shuō)明：

1、二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的干擾

高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過(guò),在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí), 由于PN結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里,電流會(huì)反向流動(dòng),致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。

2、開(kāi)關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾

功率開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)流過(guò)較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在 阻性負(fù)載時(shí)近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開(kāi)關(guān)時(shí),這種諧 波干擾將會(huì)很小。另外,功率開(kāi)關(guān)管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會(huì)產(chǎn)生 尖峰干擾。

3、交流輸入回路產(chǎn)生的干擾

無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會(huì)引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過(guò)開(kāi)關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱(chēng) 之為傳導(dǎo)干擾;而諧波和寄生振蕩的能量,通過(guò)輸入輸出線傳播時(shí),都會(huì)在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)。這 種通過(guò)電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱(chēng)為輻射干擾。

4、其他原因

元器件的寄生參數(shù)，開(kāi)關(guān)電源的原理圖設(shè)計(jì)不夠完美，印刷線路板（PCB）走線通常采用手工布 置，具有很大的隨意性，PCB的近場(chǎng)干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會(huì)造成EMI干擾。

◆ 開(kāi)關(guān)電源EMI的特點(diǎn)

作為工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，開(kāi)關(guān)電源的電壓、電流變化率很高，產(chǎn)生的干擾強(qiáng)度較大；干擾源主要集中在功率開(kāi)關(guān)期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器，相對(duì)于數(shù)字電路干擾源的位置較為清楚；開(kāi)關(guān)頻率不高（從幾十千赫和數(shù)兆赫茲），主要的干擾形式是傳導(dǎo)干擾和近場(chǎng)干擾;而印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布線,具有更大的隨意性,這增加了PCB分布參數(shù)的提取和近場(chǎng)干擾估計(jì)的難度。

◆ EMI測(cè)試技術(shù)

目前診斷差模共模干擾的三種方法：射頻電流探頭、差模抑制網(wǎng)絡(luò)、噪聲分離網(wǎng)絡(luò)。用射頻電流探頭是測(cè)量差模 共模干擾最簡(jiǎn)單的方法，但測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)限值比較要經(jīng)過(guò)較復(fù)雜的換算。差模抑制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果可直接與標(biāo)準(zhǔn)限值比較，但只能測(cè)量共模干擾。噪聲分離網(wǎng)絡(luò)是最理想的方法，但其關(guān)鍵部件變壓器的制造要求很高。

◆ 目前抑制干擾的幾種措施

形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備。因而,抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源,直接消除干擾原因;其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力,減低其對(duì)噪聲的敏感度。目前抑制干擾的幾種措施基本上 都是用切斷電磁干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道，它們確是行之有效的辦法。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開(kāi)關(guān)電源的電磁輻射干擾。例如,功率開(kāi)關(guān)管和輸出二極管通常有較大的功率損耗,為了散熱往往需要安裝散熱器或直接安裝在電源底板上。器件安裝時(shí)需要導(dǎo)熱性能好的絕緣片進(jìn)行絕緣,這就使器件與底板和散熱器之間產(chǎn)生了分布電容,開(kāi)關(guān)電源的底板是交流電源的地線,因而通過(guò) 器件與底板之間的分布電容將電磁干擾耦合到交流輸入端產(chǎn)生共模干擾,解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割斷了射頻干擾向輸入電網(wǎng)傳播的途徑。為了抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的輻射,電磁干擾對(duì)其他電子設(shè)備的影響,可完全按照對(duì)磁場(chǎng)屏蔽的方法來(lái)加工屏蔽罩,然后將整個(gè)屏蔽罩與系統(tǒng)的機(jī)殼和地連接為一體,就能對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行有效的屏蔽。電源某些部分與大地相連可

以起到抑制干擾的作用。例如,靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場(chǎng)的干擾;電磁屏蔽用的導(dǎo)體原則上可以不接地,但不接地的屏蔽導(dǎo)體時(shí)常增強(qiáng)靜電耦合而產(chǎn)生所謂“負(fù)靜電屏蔽”效應(yīng),所以仍以接地為好,這樣 使電磁屏蔽能同時(shí)發(fā)揮靜電屏蔽的作用。電路的公共參考點(diǎn)與大地相連,可為信號(hào)回路提供穩(wěn)定的參考電位。因此,系統(tǒng)中的安全保護(hù)地線、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線后,最終都與大地相連.在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循“一點(diǎn)接地”的原則,如果形成多點(diǎn)接地,會(huì)出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路,當(dāng)磁力線穿過(guò)該回路時(shí)將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲,實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接地”。因此,為降低接地阻抗,消除分布電容的影響而采取平面式或多點(diǎn)接地,利用一個(gè)導(dǎo)電平面(底板或多層印制板電路的導(dǎo)電平面層等)作為參考地,需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進(jìn)一步減小接地回路的壓降,可用旁路電容減少返回電流的幅 值。在低頻和高頻共存的電路系統(tǒng)中,應(yīng)分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨(dú)連接后,再連接到公共參考點(diǎn)上。濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的辦法。例如,在電源輸入端接上濾波器,可以抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾,也可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害。在濾波電路中,還采用很多專(zhuān)用的濾波元件,如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán),它們能夠改善電路的濾波特性。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)或選擇濾波器,并正確地安裝和使用濾波器,是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。EMI濾波技術(shù)是一種抑制尖脈沖干擾的有效措施,可以濾除多種原因產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾。一種由電容、電感組成的EMI濾波器,接在開(kāi)關(guān)電源的輸入端。電路中,C1、C5是高頻旁路電容,用于濾除兩輸入電源線間的差模干擾;L1與C2、C4;L2與C3、C4組成共模干擾濾波環(huán)節(jié),用于濾除電源線與地之間非對(duì)稱(chēng)的共模干擾;L3、L4的初次級(jí)匝數(shù)相等、極性相反,交流電流在磁芯中產(chǎn)生的磁通相反,因而可有效地抑制共模干擾。測(cè)試表明,只要適當(dāng)選擇元器件的參數(shù),便可較好地抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾。

◆ 目前開(kāi)關(guān)電源EMI抑制措施的不足之處 現(xiàn)有的抑制措施大多從消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑出發(fā)，這確是抑制干擾的一種行之有效的辦法，但很少有人涉及直接控制干擾源,消除干擾，或提高受擾設(shè)備的抗擾能力，殊不知后者還有許多發(fā)展的空間。

◆ 改進(jìn)措施的建議

我認(rèn)為目前從電磁干擾的傳播途徑出發(fā)來(lái)抑制干擾，已漸進(jìn)成熟。我們的視點(diǎn)要回到開(kāi)關(guān)電源器件本身來(lái)。從多年的工作實(shí)踐來(lái)看，在電路方面要注意以下幾點(diǎn)：

(1)印制板布局時(shí),要將模擬電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū)合理地分開(kāi),電源和地線單獨(dú)引出,電源供給處匯集到一點(diǎn);ＰＣＢ布線時(shí),高頻數(shù)字信號(hào)線要用短線,主要信號(hào)線最好集中在ＰＣＢ板中心,同時(shí)電 源線盡可能遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線或用地線隔開(kāi)。其次，可以根據(jù)耦合系數(shù)來(lái)布線，盡量減少干擾耦合。

(2)印制板的電源線和地線印制條盡可能寬,以減小線阻抗,從而減小公共阻抗引起的干擾噪聲。

(3)器件多選用貼片元件和盡可能縮短元件的引腳長(zhǎng)度,以減小元件分布電感的影響。

(4)在Vdd及Vcc電源端盡可能靠近器件接入濾波電容,以縮短開(kāi)關(guān)電流的流通途徑,如用10μＦ鋁電解和0 1μＦ電容并聯(lián)接在電源腳上。對(duì)于高速數(shù)字ＩＣ的電源端可以用鉭電解電容代替鋁電解電容,因?yàn)殂g電解的對(duì)地阻抗比鋁電解小得多。產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的因素還很多，抑制電磁干擾還有大量的工作。全面抑制開(kāi)關(guān)電源的各種噪聲 才會(huì)使開(kāi)關(guān)電源得到更廣泛的應(yīng)用。

第四篇：電磁繼電器專(zhuān)題

電磁繼電器專(zhuān)題

1、光電管在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，街道路燈自動(dòng)控制就是其應(yīng)用之一，如圖所示電路為其模擬電路，其中A為光電管，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈，請(qǐng)連成正確的電路，達(dá)到日出路燈熄、日落路燈亮的效果．

2、今年底，珠江廣州市段的水面上將再增添世界第一的三跨拱橋—新光大橋。她將成為廣州城市中軸線的標(biāo)志性建筑之一。小明想，目前造成高速公路路面結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重的一個(gè)重要因素是車(chē)輛超重超載。因此限制超重車(chē)輛的行駛，對(duì)確保新光大橋結(jié)構(gòu)安全有著重要意義。小明想用壓力傳感器（當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，它就接通電路）、電磁繼電器，為新光大橋設(shè)計(jì)一個(gè)車(chē)輛超重的報(bào)警裝置。當(dāng)車(chē)輛超重時(shí)，信號(hào)燈就發(fā)光。請(qǐng)你在圖6中為他連接好電路。

3、超市里的電梯，有人乘時(shí)運(yùn)行較快，無(wú)人乘時(shí)為了節(jié)能運(yùn)行較慢．利用電磁繼電器可以設(shè)計(jì)這樣的電路，請(qǐng)按照要求用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將下圖中的控制電路和工作電路分別連接完整．其中R1是壓敏電阻(受到壓力時(shí)阻值較小，不受壓力時(shí)阻值很大)，R2是限流電阻(如果串聯(lián)在電路中可減小電路中的電流)。

4、請(qǐng)連接圖中的工作電路部分,使控制電路上S斷開(kāi)時(shí)甲燈亮，S合上時(shí)乙燈亮。

5、電鈴是利用______________原理工作。圖甲所示是某同學(xué)連接的電鈴電路，開(kāi)關(guān)閉合后，電路中始終有電流,但電鈴只響一聲就不再響了，請(qǐng)?jiān)趫D乙連線，讓電鈴能正常工作。

6、自動(dòng)報(bào)警器的工作原理如圖所示，在水銀溫度計(jì)的上方封入一段金屬絲，當(dāng)溫度達(dá)到金屬絲下端所指示的溫度時(shí)，紅色報(bào)警燈亮，平時(shí)綠燈亮．請(qǐng)根據(jù)以上要求，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，完成工作電路部分的連接．

8、小強(qiáng)利用壓力傳感器、電磁繼電器、阻值可調(diào)的電阻R等元件，設(shè)計(jì)了一個(gè)汽車(chē)超載自動(dòng)報(bào)警電路，如圖甲所示．他了解到這種壓力傳感器所受壓力越大時(shí)，輸出的電壓U就越大，二者的關(guān)系如圖乙所示．閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)繼電器線圈中電流大于或等于20mA時(shí)，銜鐵被吸合．已知傳感器的輸出電壓U即為繼電器控制電路的電源電壓，線圈的電阻為20Ω．

（1）車(chē)輛不超載時(shí)，工作電路中綠燈亮；當(dāng)傳感器所受壓力增大到一定程度時(shí)，紅燈亮，說(shuō)明汽車(chē)超載．請(qǐng)你判斷燈 L2

（填“L1”或“L2”）是紅燈；

（2）某水平公路橋禁止質(zhì)量大于或等于20t的車(chē)輛通行，要用小強(qiáng)設(shè)計(jì)的裝置為此橋報(bào)警，R的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為多少？（g取10N/kg）

（3）在水平路面上，要使該裝置報(bào)警，通過(guò)車(chē)輛的最小重力為多少？（4）請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)，說(shuō)明超載的一項(xiàng)危害．

9、小明利用實(shí)驗(yàn)室的電磁繼電器、熱敏電阻R1、可變電阻器R2等器件設(shè)計(jì)了一個(gè)恒溫箱控制電路，如圖l所示．其中“交流電源”是恒溫箱加熱器的電源（加熱器在恒溫箱內(nèi)，圖中來(lái)畫(huà)出）；R1處于恒溫箱內(nèi)，圖2是小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的R1的阻隨隨溫度變化的關(guān)系曲線；電磁繼電器的電源兩端電壓U=6 V，電磁繼電器線圈的電阻可不計(jì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)電流為30mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸合．

（1）綜合分析可知：當(dāng)恒溫箱內(nèi)的溫度達(dá)到或者超過(guò)預(yù)設(shè)之最高溫度時(shí)，熱敏電阻R1的阻______，直流控制電路中電流______，電磁繼電器的銜鐵被吸合．（選填“增大”“減小”）（2）為了實(shí)現(xiàn)溫度控制，恒溫箱的加熱器（加熱器的電熱絲圖中未畫(huà)出）應(yīng)該選擇接在以下的______．

A、AB端；

B、AC端；

C、CD端；

D、BC端（3）如果要使恒溫箱內(nèi)預(yù)設(shè)的溫夏可調(diào)節(jié)范圍是90℃～150℃．可供選擇的可變電阻器R2的電阻值有如下的幾種，應(yīng)選擇______可變電阻器最恰當(dāng)．

A、0～50Ω

B、0～100Ω

C、0～200Ω

D、0～10000Ω

10、有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖甲所示．控制電路由電壓為U1=9V的電源、電磁繼電器（線圈電阻不計(jì)）、滑動(dòng)變阻器R2和熱敏電阻R1組成，圖乙是熱敏電阻R1阻值隨溫度變化的圖像；工作電路由電壓為U2=220V的電源和電阻為R0=44Ω的電熱絲組成．通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)電磁繼電器線圈的電流達(dá)到60mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸下來(lái)．求：

（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，按照題意將圖中的工作電路連接完整．（2）電熱絲R0正常工作100s產(chǎn)生的熱量；

（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2接入電路中的電阻為50Ω時(shí)，可使恒溫箱的溫度保持多高？

（4）在升溫的過(guò)程中，電阻R1兩端的電壓會(huì)__________（填“變大”、“變小”或“不變”）；（5）要使恒溫箱設(shè)定的溫度值升高，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2的滑片，使其接入電路的阻值________（選填“變大”或“變小”）．

11、如圖1為小穎同學(xué)設(shè)計(jì)的電熱水器的原理圖，該電熱水器具有加熱、保溫功能．圖1中電磁繼電器（線圈電阻不計(jì)）、熱敏電阻R、保護(hù)電阻R、電壓恒為6V的電源U1、導(dǎo)線等組成控制電路．當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I＜10mA時(shí)，繼電器上方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)c接通；當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I≥10mA時(shí)，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)a、b接通．熱敏電阻中允許通過(guò)的最大電流I=15mA，其電阻R隨溫度變化的規(guī)律如圖2，熱敏電阻和加熱電路中的三只電阻R1、R2、R3均置于儲(chǔ)水箱中．已知R1=33Ω、R2=66Ω、R3=154Ω、U2=220V．（1）銜鐵被吸下時(shí)，加熱電路的總電阻是多大？

（2）保溫狀態(tài)下，若加熱電路的發(fā)熱功率等于熱水器散熱功率的80%，求10分鐘內(nèi)熱水器散失的熱量；

（3）為使控制電路正常工作，保護(hù)電阻R的阻值至少為多大？若R為該值，銜鐵剛好被吸下時(shí)儲(chǔ)水箱中水溫是多少？

12、某課外興趣小組學(xué)習(xí)了電磁繼電器以后，制作了如圖所示的“自動(dòng)保溫控制電路”．（1）已知熱得快的功率為800W；水的質(zhì)量為4kg，水的初溫為20℃；若要使最高溫度達(dá)到80℃；水需要吸收的熱量是多少？假設(shè)加熱效率為80%，則加熱時(shí)間是多少？（水的比熱容為4.2×103J/（kg？℃））

（2）該溫控電路的原理是接通220V的電源，電磁繼電器常閉觸點(diǎn)，使熱得快通電，給水加熱；當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，電磁鐵磁性變強(qiáng)吸引銜鐵；警報(bào)器響起．當(dāng)溫度降低時(shí)，電磁鐵磁性變?nèi)?，熱得快又重新開(kāi)始工作，起到保溫的效果．雙金屬片在電路中的作用相當(dāng)于______；當(dāng)警報(bào)響起時(shí)，發(fā)光二極管的狀態(tài)是______．（發(fā)光/不發(fā)光）

第五篇：電磁繼電器專(zhuān)題一

電磁繼電器專(zhuān)題

（一）一、填空題

1、如圖是一種倉(cāng)庫(kù)內(nèi)自動(dòng)火警裝置，（雙金屬片受熱膨脹時(shí)向鐵片一端彎曲）當(dāng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度過(guò)高或者著火時(shí)警燈亮和警鈴響。請(qǐng)你簡(jiǎn)要敘述其工作原理。

2、如圖所示是某種拍攝機(jī)動(dòng)車(chē)闖紅燈裝置的工作原理示意圖。當(dāng)紅燈亮?xí)r，控制電路中的自動(dòng)開(kāi)關(guān)才接通，此時(shí)當(dāng)汽車(chē)（相當(dāng)于一個(gè)大鐵塊）通過(guò)停止線附近區(qū)域的埋地感應(yīng)線圈時(shí)，感應(yīng)線圈磁場(chǎng)就發(fā)生很大變化，使埋地感應(yīng)電源產(chǎn)生足夠大的感應(yīng)電壓。攝像系統(tǒng)在電路接通時(shí)可自動(dòng)拍攝違規(guī)車(chē)輛。（1）電磁繼電器工作時(shí)，它把電能轉(zhuǎn)化成熱能和。

（2）當(dāng)綠燈亮?xí)r，攝像系統(tǒng)能否工作？ ；理由是。

（3）埋地感應(yīng)電源正負(fù)極變化是否影響攝像系統(tǒng)工作？。

3、如右圖是一種單元防盜門(mén)門(mén)鎖的原理圖。其工作過(guò)程是：當(dāng)有人在樓下按門(mén)鈴叫門(mén)時(shí)，樓上的人閉合開(kāi)關(guān)，門(mén)鎖上的電磁鐵通電 ▲ 銜鐵，銜鐵脫離門(mén)扣，這時(shí)來(lái)人拉開(kāi)門(mén)，進(jìn)入樓內(nèi)。在關(guān)門(mén)時(shí)，開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的，銜鐵在 ▲ 作用下，合入門(mén)扣。在合入門(mén)扣的過(guò)程中是 ▲ 能轉(zhuǎn)化為 ▲ 能。

4、小紅在碼頭附近游玩時(shí)看到正在工作的電磁起重機(jī)如圖所示，他的主要鐵，與永磁體相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：________________________________________(寫(xiě)出一條)，你知道電磁鐵還有哪些應(yīng)用，請(qǐng)舉出一例：________________________________。

部件是電磁

5、在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的重要任務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)“提醒”和“報(bào)警”功能。其中熱敏傳感器主要運(yùn)用了熱敏電阻來(lái)測(cè)量溫度的變化。熱敏電阻主要是由___________材料制成的(選填“導(dǎo)體”、“半導(dǎo)體”、“超導(dǎo)體”或“絕緣體”)。熱敏電阻阻值隨溫度變化的曲線如下圖甲所示，圖乙是由熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警線路圖，圖中a、b為兩個(gè)固定的金屬片，d為鐵片。為了使溫度過(guò)高時(shí)發(fā)送報(bào)警信息，開(kāi)關(guān)c應(yīng)該接在_________處（選填“a”或“b”）。若使報(bào)警的最低溫度提高些，應(yīng)將P點(diǎn)向______移動(dòng)（選填“左”或“右”）。

二、選擇題

6、芷晴走到電動(dòng)扶梯（電梯）前，發(fā)現(xiàn)電梯上沒(méi)有站人時(shí)運(yùn)行較慢，當(dāng)她站到電梯上時(shí)又快了很多．她了解到電梯是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的，電梯的控制電路中安裝了力敏電阻（力敏電阻受到壓力時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生變化），控制電梯運(yùn)動(dòng)快慢的模擬電路如圖4所示．以下分析合理的是 A．觸點(diǎn)3與觸點(diǎn)1接觸時(shí)，電梯運(yùn)行較快 B．力敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，受壓時(shí)阻值變小 C．電梯沒(méi)有站人時(shí)，繼電器的電磁鐵磁性較強(qiáng) D．電梯沒(méi)有站人時(shí)，電動(dòng)機(jī)的額定功率較小

7、圖示是拍攝機(jī)動(dòng)車(chē)輛闖紅燈的工作原理示意圖。光控開(kāi)關(guān)接收到紅燈發(fā)出的光會(huì)自動(dòng)閉合，壓力開(kāi)關(guān)受到機(jī)動(dòng)車(chē)的壓力會(huì)閉合，攝像系統(tǒng)在電路接通時(shí)可自動(dòng)拍攝違章車(chē)輛。下列有關(guān)說(shuō)法正確是()A．只要光控開(kāi)關(guān)接收到紅光，攝像系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)拍攝

B．機(jī)動(dòng)車(chē)只要駛過(guò)埋有壓力開(kāi)關(guān)的路口，攝像系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)拍攝 C．只有光控開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，攝像系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)拍攝 D．若將光控開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)并聯(lián)，也能起到相同的作用

8、如圖3是汽車(chē)啟動(dòng)裝置原理圖對(duì)于過(guò)一裝置及其工作特點(diǎn)，下列說(shuō)法中不正確的是

A.旋轉(zhuǎn)鑰匙能使電磁鐵所在電路工作

B.電磁鐵的工作電壓比電動(dòng)機(jī)的工作電壓低 C．電磁鐵通電時(shí)，上端是S極下端是N極 D.電磁鐵通電時(shí)，吸引上方的銜鐵，使觸點(diǎn)A向右與B接觸

9、電梯為居民出入帶來(lái)很大的便利，出于安全考慮，電梯設(shè)置有超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其工作原理如圖所示，R1為保護(hù)電阻，R2為壓敏電阻，其阻值隨壓力增大而減小。下列說(shuō)法正確的是()A．電磁鐵是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的 B．工作時(shí)，電磁鐵的上端為S極 C．超載時(shí)，電磁鐵的磁性減小 D．正常情況下(末超載時(shí))，K與B接觸

10、法國(guó)科學(xué)家阿爾貝?費(fèi)爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)，榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．如圖是研究巨磁電阻特性的原理示意圖．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)閉合S1，S2后使滑片P向右滑動(dòng)的過(guò)程中，指示燈明顯變暗，則下列說(shuō)法正確的是（）A． 電磁鐵右端為N極

B． 滑片P向右滑動(dòng)過(guò)程中電磁鐵的磁性增強(qiáng) C． 巨磁電阻的阻值隨磁場(chǎng)的減弱而明顯增大 D． 巨磁電阻的阻值隨磁場(chǎng)的減弱而明顯減小

11、小胖同學(xué)觀察到學(xué)校樓道里的消防應(yīng)急燈，平時(shí)燈是熄的，一旦停電，兩盞標(biāo)有“36V”燈泡就會(huì)正常發(fā)光。圖3所示是小胖設(shè)計(jì)的四個(gè)電路，其中符合以上描述的消防應(yīng)急燈的電路是（）

三、作圖題

12、超市里的電梯，有人乘時(shí)運(yùn)行較快，無(wú)人乘時(shí)為了節(jié)能運(yùn)行較慢．利用電磁繼電器可以設(shè)計(jì)這樣的電路，請(qǐng)按照要求用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將下圖中的控制電路和工作電路分別連接完整．其中R1是壓敏電阻(受到壓力時(shí)阻值較小，不受壓力時(shí)阻值很大)，R2是限流電阻(如果串聯(lián)在電路中可減小電路中的電流)。

13、目前造成高速公路路面結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重的一個(gè)重要因素是車(chē)輛超載。小明想用壓力傳感器（當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，它就接通電路）、電磁繼電器，為某大橋設(shè)計(jì)一個(gè)車(chē)輛超重的報(bào)警裝置。當(dāng)車(chē)輛超重時(shí)，信號(hào)燈就發(fā)光。請(qǐng)你在圖6中為他連接好電路。

14、如圖是利用太陽(yáng)能給LED路燈供電的自動(dòng)控制電路的原理示意圖。其中，R是光敏電阻，光敏電阻的阻值R隨光照度的增強(qiáng)而減小。白天，通過(guò)太陽(yáng)能電池板與蓄電池回路將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在大容量蓄電池內(nèi)。傍晚，當(dāng)光照度小于一定值時(shí)，通過(guò)蓄電池與LED回路，路燈開(kāi)始工作。請(qǐng)用筆畫(huà)線將電路原理圖連接完整，使工作電路能正常工作(與觸點(diǎn)的接線只能接在靜觸點(diǎn)上，圖中已給出靜觸點(diǎn)D、E、F、G的四根引線；連線不能交叉)

15、如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內(nèi)的燈和插座才會(huì)有電．房卡的作用相當(dāng)于一個(gè)（填電路元件名稱(chēng)）接在干路上．

如圖乙所示，當(dāng)房客進(jìn)門(mén)時(shí)，只要將帶有磁鐵的卡P插入盒子Q中，這時(shí)由于磁鐵吸引簧片，開(kāi)關(guān)B就接通，通過(guò)繼電器J使整個(gè)房間的電器的總開(kāi)關(guān)接通，房客便能使用室內(nèi)各種用電器．當(dāng)繼電器工作時(shí)，cd相吸，ab便接通．請(qǐng)你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10適當(dāng)?shù)剡B接起來(lái)，構(gòu)成正常的電門(mén)卡電路．

四、綜合題

16、小明利用實(shí)驗(yàn)室的電磁繼電器、熱敏電阻R1、可變電阻器R2等器件設(shè)計(jì)了一個(gè)恒溫箱控制電路，如圖1所示。圖2是小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的R1的阻值隨溫度變化的關(guān)系曲線。

(1)電磁繼電器中電磁鐵上端是 極（N/S）。(2)低的磁

當(dāng)溫度較時(shí)，電磁鐵性較，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)（接通/斷開(kāi)）。

(3)電磁繼電器的電源兩端電壓U = 6 V，電磁繼電器線圈的電阻可不計(jì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)電流為30mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸合。若可變電阻器R2的電阻值設(shè)定為150Ω時(shí)，恒溫箱溫度可達(dá)到____ ___℃。當(dāng)可變電阻器R2的電阻變大時(shí)，恒溫箱設(shè)定的溫度將變___ ___（高/低）。(4)如果要使恒溫箱內(nèi)預(yù)設(shè)的溫度可調(diào)節(jié)范圍是90℃～150℃，可供選擇的可變電阻器R2的電阻值有如下的幾種, 你選擇()A．0～100Ω B． 0～200Ω C．0～1000Ω D． 0～1500Ω(5)小明設(shè)計(jì)的這個(gè)控制電路，使用起來(lái)有不足之處，請(qǐng)你指出：。

一、填空題

1、當(dāng)雙金屬片受熱時(shí)，向鐵片一端彎曲，與觸點(diǎn)接觸，電磁鐵工作，吸引銜鐵，接通電鈴和電燈的電路，電鈴和電燈泡工作。

2、（1）機(jī)械能（2）不能（否）因?yàn)榫G燈亮?xí)r，自動(dòng)開(kāi)關(guān)不會(huì)閉合，電磁繼電器不通電，導(dǎo)致攝像系統(tǒng)不工作（3）不影響（否）

解析：（1）電磁繼電器工作時(shí)，控制電路中電磁鐵通電，電磁鐵產(chǎn)生熱量，同時(shí)將銜鐵吸下，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（2）當(dāng)綠燈亮?xí)r，自動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，控制電路斷開(kāi)，電磁鐵不通電而無(wú)磁性，銜鐵在彈簧作用下被拉起，工作電路斷開(kāi)，攝像系統(tǒng)不能工作。（3）埋地感應(yīng)電源正負(fù)極變化時(shí)，電磁鐵都具有磁性而吸引銜鐵，工作電路觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)閉合，攝像系統(tǒng)工作，因此，埋地感應(yīng)電源正負(fù)極變化時(shí)不影響攝像系統(tǒng)工作。

3、吸引 彈簧 彈性勢(shì)能 動(dòng)

4、磁性的有無(wú)可以控制，磁性的強(qiáng)弱可以控制，極性可以控制(符合一條即可)電鈴，空氣開(kāi)關(guān)、電磁繼電器

5、半導(dǎo)體 a 左

二、選擇題

6、B；

7、故選B．此題主要強(qiáng)弱的影響因基礎(chǔ)性題目．

9、B

10、選C．

A由利用安培定則可知，電磁鐵的左端為N極、右端為S極，故A錯(cuò)誤．

B、當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻變大，電路中的電流變小，通電螺線管的磁性減弱，故B錯(cuò)誤．

C、通電螺線管的磁性減弱時(shí)，右邊電路中的指示燈明顯變暗，說(shuō)明右邊電路的電流變小了，巨磁電阻的電阻變大了，即巨磁電阻的阻值隨磁場(chǎng)的減弱而增大，故C正確． D、由C的分析可知，D是錯(cuò)誤的；

11、C

C

8、C

考查的是學(xué)生對(duì)電磁鐵和電磁繼電器的原理、磁性素、安培定則的理解和掌握，知識(shí)點(diǎn)較多，但都是

三、作圖題 12、13、14、15、、五、綜合題

16、（1）S(2)弱 接通（3）90 高（4）B

（5）小明設(shè)計(jì)的這個(gè)電路，從理論上講控制的只是一個(gè)固定的溫度值，這樣使用時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)恒溫箱內(nèi)溫度在某一固定值附近時(shí)，電磁繼電器頻繁通斷的現(xiàn)象，這對(duì)電磁繼電器和加熱器電路的使用壽命是十分不利的。(合理給分)