電磁兼容原理技術(shù)及應(yīng)用 知識(shí)點(diǎn) 考試 太原理工大學(xué)(13屆葬儀落整理)課件

1、第一章 緒論1、計(jì)量單位轉(zhuǎn)換公式比值：P2/P1=10lg（P2/P1） U2/U1=20lg（U2/U1） I2/I1=20lg（I2/I1）PdBW =10 lg P PdBm=10lg（P/10-3） UdBV =20 lg U IdBA=20lg（I/10-3）PdBmW=PdBW+30 UdBmV=UdBV+60 UdBV=UdBV+120-第二章 電磁兼容基本原理1、基本概念電磁兼容性：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁騷擾：可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或?qū)τ猩?、無(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁干擾：由電磁騷擾引起

2、的設(shè)備、系統(tǒng)或傳播通道的性能下降。電磁敏感性：在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。2、電磁干擾三要素：騷擾源-耦合通道-敏感單元3、電磁騷擾的一般分類(lèi):自然騷擾和人為騷擾4、人為騷擾源：無(wú)線電通信設(shè)備、工業(yè)科學(xué)醫(yī)療設(shè)備、電力系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、家用電器電動(dòng)工具及電氣照明、信息技術(shù)設(shè)備、靜電放電5、電流通路的一般原則：任何電流都要返回起源、電流總沿著最小阻抗路徑走。6、電磁騷擾傳播方式：傳導(dǎo)耦合、磁場(chǎng)耦合、電場(chǎng)耦合、輻射耦合。（1）傳導(dǎo)耦合：兩個(gè)電路共用一段電路，其中一個(gè)電路中有騷擾電流流過(guò)時(shí)，在公共電路上產(chǎn)生的騷擾電壓就會(huì)影響到另一個(gè)電路，產(chǎn)生傳導(dǎo)耦合或公共阻抗耦合。（

3、公共地阻抗耦合、電源阻抗耦合）為減小傳導(dǎo)耦合的影響采取的措施：盡量減小與騷擾源回路的公共部分、采取濾波措施（2） 磁場(chǎng)耦合（電感）：騷擾源產(chǎn)生的騷擾磁場(chǎng)與被干擾回路存在磁通交鏈（互感），從而在被干擾回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，傳播騷擾。 騷擾源為低電壓、大電流時(shí)對(duì)周?chē)娐返挠绊懼饕憩F(xiàn)為磁場(chǎng)耦合干擾。為減小磁場(chǎng)耦合的影響采取的措施：降低騷擾電流的頻率、減小回路之間的互感、減小被干擾回路的負(fù)載阻抗（3） 電場(chǎng)耦合（電容）：電路中導(dǎo)體的騷擾電壓通過(guò)與其臨近的另一電路中導(dǎo)體之間的相互電容耦合產(chǎn)生騷擾電流。 當(dāng)騷擾源為高電壓，小電流時(shí)，他對(duì)周?chē)鷮?dǎo)體、電路的影響，主要表現(xiàn)為電場(chǎng)耦合干擾。為減小電場(chǎng)耦合的影響采取的

4、措施：減小騷擾電壓、降低騷擾電壓頻率、減小被干擾回路中源阻抗和負(fù)載阻抗的并聯(lián)值、減小電路之間的耦合電容，為減小耦合電容，可適當(dāng)增大電路間的距離、采取屏蔽措施.（4）輻射耦合：電磁騷擾在空間中以電磁波的形勢(shì)傳播，耦合至被干擾電路。為減小輻射耦合的影響采取的措施：降低騷擾源的強(qiáng)度和頻率、避免形成天線結(jié)構(gòu)及采用自屏蔽結(jié)構(gòu)、將天線的兩極短接起來(lái)、采取濾波措施，如共模濾波、采取屏蔽措施-第三章 屏蔽1、屏蔽的種類(lèi)：自屏蔽、電場(chǎng)屏蔽（靜電場(chǎng)和交變電場(chǎng)）、磁場(chǎng)屏蔽（恒定磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)）、電磁場(chǎng)屏蔽（電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在的高頻輻射電磁場(chǎng)屏蔽）。2、屏蔽的目的：限制內(nèi)部產(chǎn)生的輻射超出某一區(qū)域、防止外來(lái)輻射進(jìn)入某一

5、區(qū)域。3、自屏蔽（1）定義：自屏蔽是指不增加外部屏蔽體，僅依靠合理的電路設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)布置，使在基本不增加成本的基礎(chǔ)上達(dá)到屏蔽效果的方法。（2）舉例:包括同軸電纜傳輸信號(hào)、雙絞線傳輸信號(hào)（3）電場(chǎng)自屏蔽要求:正端和負(fù)端的電荷相包圍，且分布能相互抵消。磁場(chǎng)自屏蔽要求:返回電流環(huán)繞在流出電流周?chē)?，并且流出電流和返回電流值相等?、 電場(chǎng)屏蔽：目的：消除或抑制靜電場(chǎng)或交變電場(chǎng)與被干擾電路的電耦合。靜電場(chǎng)屏蔽:要實(shí)現(xiàn)靜電場(chǎng)屏蔽，需要滿足兩個(gè)條件1有完整的屏蔽體2屏蔽體良好接地（1） 靜電場(chǎng)屏蔽原理：空腔導(dǎo)體置于靜電場(chǎng)，電荷只分布與表面，空腔中無(wú)電場(chǎng)，隔絕的外部靜電場(chǎng)；帶電體于空腔內(nèi)部，空腔表面感應(yīng)等量電荷

6、，空腔導(dǎo)體接地，則外部不會(huì)有電場(chǎng)。條件：有完整的屏蔽體、屏蔽體良好接地。（2） 交變電場(chǎng)屏蔽為獲得良好的電場(chǎng)屏蔽效果應(yīng)采取措施：使屏蔽體盡量包圍被保護(hù)電路完全封閉的屏蔽效果最好，開(kāi)孔或有縫隙會(huì)使屏蔽效果受到一定影響 使屏蔽體良好接地，并且靠近被保護(hù)電路 屏蔽體采用良導(dǎo)體，對(duì)厚度沒(méi)有要求能滿足機(jī)械強(qiáng)度即可5、 磁場(chǎng)屏蔽（1）目的：消除或抑制恒定磁場(chǎng)或交變磁場(chǎng)與被干擾回路的磁耦合（2）原理：利用高導(dǎo)磁材料的低磁阻特性，對(duì)騷擾磁場(chǎng)進(jìn)行分路，可使屏蔽體包圍的區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)大大減弱。（3）為提高導(dǎo)磁材料的磁場(chǎng)屏蔽效果采取措施：使用高磁導(dǎo)率材料（坡莫合金），增加屏蔽體厚度，以減小屏蔽體的磁阻 注意屏蔽體的結(jié)

7、構(gòu)設(shè)計(jì)，避免開(kāi)孔縫隙等增加屏蔽體磁阻的增加，應(yīng)使縫隙或條狀通風(fēng)孔順著磁場(chǎng)方向布置以減小磁阻 對(duì)強(qiáng)磁場(chǎng)的屏蔽，可采用雙層屏蔽效果（4）為提高導(dǎo)電材料磁場(chǎng)屏蔽效果采取的措施：使用良導(dǎo)體 注意屏蔽體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免開(kāi)孔，縫隙等而影響渦流的流通通路，應(yīng)減小孔縫的最大尺寸 使屏蔽體有一定的厚度，一般大于十倍的透入深度。6、電磁場(chǎng)屏蔽（1）定義：利用屏蔽體阻止電磁波在空間傳播。（2）電磁波在穿越屏蔽體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射衰減和吸收衰減。（3）為獲得良好的電磁屏蔽效果應(yīng)采取的措施：使用良導(dǎo)體 使屏蔽體有一定的厚度抑制電磁場(chǎng)，一般厚度大于十倍的透入深度 避免因開(kāi)孔，縫隙等引起的屏蔽效果下降，孔縫尺寸一般應(yīng)小于最高頻率

8、電磁波波長(zhǎng)的1/207、屏蔽效能（1）對(duì)電場(chǎng) 對(duì)磁場(chǎng) SE=R+A+B 吸收損耗A，反射損耗R，多次反射損耗B 電場(chǎng)無(wú)多次反射，磁場(chǎng)有。 8、縫隙的影響 當(dāng)縫隙窄而深時(shí)磁場(chǎng)泄漏小，反之則泄漏大（1）縫隙的長(zhǎng)度應(yīng)盡量控制在電磁波波長(zhǎng)1/20以下。（2）金屬波導(dǎo)管的截止頻率Fc只與波導(dǎo)管截面尺寸有關(guān)-第四章 濾波1、濾波器的技術(shù)指標(biāo)：插入損耗，頻率特性，阻抗特性，額定電壓，額定電流，外形尺寸，工作環(huán)境，可靠性等。2、插入損耗公式 3、按頻率性分類(lèi)：高通、低通、帶通、帶阻。4、反射式濾波器（無(wú)損濾波器）工作原理：在電磁信號(hào)傳輸路徑上形成很大的特性阻抗不連續(xù)，使大部分電磁能量反射回信號(hào)源處。 有時(shí)會(huì)出

9、現(xiàn)諧振，可串入電阻構(gòu)成阻容濾波器 吸收式濾波器（有損濾波器）工作原理：采用有損耗的濾波元件，使騷擾信號(hào)的能量消耗在濾波器中，以達(dá)到抑制干擾的目的。 （鐵氧體磁心、抗干擾電纜）5、電磁干擾濾波器（EMI濾波器）特點(diǎn)（1）EMI濾波器往往在阻抗不匹配的情況下工作，必須考慮器其失配特性，以保證在整個(gè)范圍內(nèi)都有較好的濾波特性（2）EMI濾波器用于抑制電磁騷擾，必須了解騷擾源的特性，以便正常使用，處理不當(dāng)可能產(chǎn)生諧振、畸變等。（3）EMI濾波器主要是用于抑制高頻電磁騷擾或瞬態(tài)騷擾，其所用電感，電容元件的寄生參數(shù)對(duì)濾波性能有較大影響，必須嚴(yán)格控制。（4）當(dāng)EMI濾波器用在電源線上時(shí)，其電感，電容元件會(huì)承受

10、較大的電壓和電流，必須保證有足夠的耐壓和容量，還要防止電感出現(xiàn)飽和6、EMI濾波器的基本電路結(jié)構(gòu)7、EMI濾波器的阻抗匹配原則為改善阻抗不匹配情況下的濾波效果，根據(jù)不同情況采用不同結(jié)構(gòu)的濾波器。一般原則是：源、負(fù)載的低阻抗與串聯(lián)電感相配合，高阻抗與并聯(lián)電容相配合。其機(jī)理是當(dāng)源、負(fù)載阻抗低時(shí)，通過(guò)串聯(lián)電感可阻斷騷擾信號(hào)的傳輸；當(dāng)源、負(fù)載阻抗高時(shí)，串聯(lián)電感的阻斷作用較小，而采用并聯(lián)電容可給騷擾信號(hào)提供一個(gè)低阻抗的分流通路，從而抑制干擾；當(dāng)源、負(fù)載阻抗不能確定，通常看作高阻抗，用并聯(lián)電容進(jìn)行濾波。 8、 電源線濾波器濾波器的串聯(lián)電感和并聯(lián)電容選值受到一定限制。串聯(lián)電感應(yīng)滿足 U為設(shè)備允許的最大電源壓

11、降并聯(lián)電容應(yīng)滿足 Ig為設(shè)備允許的最大漏電流9、電源線濾波器安裝時(shí)注意事項(xiàng)（1）濾波器安裝位置：濾波器應(yīng)盡量安裝在設(shè)備出入口處，未經(jīng)處理的電源線在機(jī)內(nèi)走線不宜過(guò)長(zhǎng)，以防止產(chǎn)生輻射，最好采用插座式濾波器，使其進(jìn)出線分別位于機(jī)箱內(nèi)外兩側(cè)（2）濾波器輸入和輸出引線的隔離：濾波器的輸入輸出引線應(yīng)分隔開(kāi)，而不能捆扎在一起（3）濾波器的接地：濾波器不宜采用細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)線接地，而應(yīng)保持濾波器的地與設(shè)備外殼有一個(gè)大的導(dǎo)電接觸面，以保證良好接地，同時(shí)設(shè)備外殼必須接大地10、元件非理想特性的模型-第5章 接地及搭接1、接地：理想的接地導(dǎo)體的電位為0，且任何電流流入都不產(chǎn)生電壓降，可作為電路中各信號(hào)電平的參考點(diǎn)。2、接地

12、的目的：建立與大地的低阻抗通路，使雷擊、漏電流入大地不影響設(shè)備或危及人身安全、建立外殼與附近金屬導(dǎo)體的低阻抗通路、建立公共點(diǎn)或等位面、屏蔽體接地、濾波器接地、印制電路板上的信號(hào)電路接到地平面，以提供一個(gè)信號(hào)返回通路、汽車(chē)飛機(jī)非重要電路接車(chē)體外殼提供返回通路。3、安全接地（用低阻抗的導(dǎo)體將設(shè)備或系統(tǒng)的外殼連接到大地，以保證人身或設(shè)備的安全） 設(shè)備安全接地、防雷安全接地2、干擾控制接地（給設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部各種電路的信號(hào)電壓提供一個(gè)零電位的公共參考點(diǎn)或參考面） 基本的接法：浮地，單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地，及混合接地3、選擇接地方式的方法 頻率在1MHz以下時(shí)，可采用單點(diǎn)接地方式。當(dāng)頻率高于10MHz時(shí)，應(yīng)采

13、用多點(diǎn)接地方式。當(dāng)頻率在1-10MHz之間，如地線長(zhǎng)度小于/20，可采用單點(diǎn)接地方式，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式。-第六章 瞬態(tài)騷擾抑制1、開(kāi)關(guān)操作瞬態(tài)騷擾的抑制（1）對(duì)感性負(fù)載的處理A、在負(fù)載兩端反向并聯(lián)二極管。利用二極管的正向?qū)ㄌ匦?，將?fù)載電壓鉗制在二極管的管壓降，消除了開(kāi)關(guān)切斷瞬間過(guò)程中對(duì)負(fù)載電感自身分布電容的充電，避免了諧振的發(fā)生。瞬變電壓最低，電流衰減很慢。B、反向并聯(lián)二極管并串入電阻。在二極管回路中串聯(lián)了電阻R，負(fù)載電流衰減的時(shí)間常數(shù)減小了，因而電流衰減加快了，但這樣開(kāi)關(guān)過(guò)程中的瞬變電壓也增大了。因此串聯(lián)電阻R值要適中。C、在負(fù)載兩端并聯(lián)電容。并聯(lián)電容C后，負(fù)載兩端電容增大了，從而影

14、響了整個(gè)瞬變過(guò)程，瞬變電壓的幅度大大降低，線路中串聯(lián)電阻R是為了消耗功率，使震蕩經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期后很快衰減至零。D、在負(fù)載兩端并聯(lián)電阻。通過(guò)并聯(lián)電阻R來(lái)消耗負(fù)載中的電磁儲(chǔ)能，從而抑制瞬變電壓。簡(jiǎn)單，但正常工作有附加能量損耗。E、并聯(lián)一對(duì)反向串聯(lián)的穩(wěn)壓管。由于穩(wěn)壓管的擊穿電壓選值大于電壓的峰值，額定電流大于最大負(fù)載電流，系統(tǒng)正常工作時(shí)，穩(wěn)壓管不導(dǎo)通，當(dāng)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)切斷負(fù)載電流的瞬間，感性負(fù)載感應(yīng)的瞬變電壓超過(guò)穩(wěn)壓管的擊穿電壓，穩(wěn)壓管導(dǎo)通，并把負(fù)載電壓鉗制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，從而限制了負(fù)載中能量可以很快釋放，故縮短了瞬變過(guò)程。F、在負(fù)載兩端并聯(lián)壓敏電阻。壓敏電阻在正常工作狀態(tài)下等效阻值大，當(dāng)承受高瞬變電壓時(shí)

15、，等效電阻變小，為觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)的負(fù)載電流提供續(xù)流通道。（2）對(duì)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的處理A、在觸點(diǎn)兩端并聯(lián)阻容支路。觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，感性負(fù)載中的能量經(jīng)阻容支路維持電流的流通，由于C的作用，限制了觸電電壓的上升速度和最大值。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電容經(jīng)開(kāi)關(guān)放電，由于電阻R的作用，限制了放電電流。C取值應(yīng)大于一定值，R取值需折中考慮（直流交流）B、在阻容支路上并聯(lián)二極管。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間，負(fù)載電流經(jīng)二極管對(duì)電容C充電，限制了觸電電壓的上升，從而抑制了順便騷擾。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電容C儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量經(jīng)過(guò)電阻R對(duì)開(kāi)關(guān)放電，R起到了限制電容C的放電電流的作用。（直流）C、在觸點(diǎn)兩端并聯(lián)穩(wěn)壓管。通過(guò)穩(wěn)壓管的鉗位作用，限制斷開(kāi)瞬間觸點(diǎn)電壓的增大，從而抑制了瞬變騷擾。（直流）2、 浪涌抑制器件 （特點(diǎn)，使用場(chǎng)合）（1）作用：用來(lái)與被保護(hù)電路或設(shè)備并聯(lián)，以便對(duì)超過(guò)電路或設(shè)備承受能力的過(guò)電壓進(jìn)行限幅、過(guò)電流進(jìn)行分流，使浪涌能量得到泄放。（2）常用器件：電火花隙、金屬氧化物壓敏電阻、硅瞬變吸收二極管（3） 各自特點(diǎn)及適用情況： 氣體放電管電流吸收能力大，但響應(yīng)速度低、有后續(xù)電流、離散性大、且電壓分檔少，適用于做第一級(jí)粗保護(hù)。 壓敏電阻響應(yīng)