防靜電和電磁兼容培訓(xùn)教材

1、防靜電與電磁兼容基礎(chǔ)知防靜電與電磁兼容基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)識(shí)培訓(xùn)卡斯柯信號(hào)有限公司卡斯柯信號(hào)有限公司作者：何福忠作者：何福忠 審核：許誠審核：許誠 批準(zhǔn)批準(zhǔn): 姜堅(jiān)華姜堅(jiān)華 版本號(hào)版本號(hào)1.0.0 日期日期2006-11-27教材編號(hào)：CASCO_TECH_020版號(hào)：2.002靜電的基本知識(shí) 物質(zhì)的組成: 原子= 不帶電的中子 + 帶正電的質(zhì)子 + 帶負(fù)電的電子 3 在正常狀況下，一個(gè)原子中的質(zhì)子與電子在數(shù)量上相等，正負(fù)電荷平衡，所以對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。 靜電的產(chǎn)生是由于外力導(dǎo)致電子從原子脫離從而引起質(zhì)子過剩，帶上正電荷。如果電子依附于其他原子使得該原子擁有過多的電子從而帶上負(fù)電荷。 4靜電產(chǎn)生

2、的原因 最常見的原因: 摩擦、擠壓和分離 其他的原因還包括感應(yīng)、溫度變化等 5 人體的活動(dòng)，人與衣服、鞋、襪等物體之間的摩擦、接觸和分離等產(chǎn)生的靜電是電子產(chǎn)品制造中主要靜電源之一。人體靜電是導(dǎo)致器件產(chǎn)生硬(軟)擊穿的主要原因。人體活動(dòng)產(chǎn)生的靜電電壓約05-2KV。另外空氣濕度對(duì)靜電電壓影響很大，若在干燥環(huán)境中還要上升1個(gè)數(shù)量級(jí)。6 化纖或棉制工作服與工作臺(tái)面、坐椅摩擦?xí)r，可在服裝表面產(chǎn)生6000V以上的靜電電壓，并使人體帶電，此時(shí)與器件接觸時(shí)，會(huì)導(dǎo)致放電，容易損壞器件。7 橡膠或塑料鞋底的絕緣電阻高達(dá)1013，當(dāng)與地面摩擦?xí)r產(chǎn)生靜電，并使人體帶電。 樹脂、漆膜、塑料膜封裝的器件放人包裝中運(yùn)輸時(shí)

3、，器件表面與包裝材料摩擦能產(chǎn)生幾百伏的靜電電壓，對(duì)敏感器件放電。 8 用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚內(nèi)乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、樹脂等高分子材料制作的各種包裝、料盒、周轉(zhuǎn)箱、PCB架等都可能因摩擦、沖擊產(chǎn)生1-35KV靜電電壓，對(duì)敏感器件放電。 9 電子生產(chǎn)設(shè)備和工具方面：例如電烙鐵、波峰焊機(jī)、再流焊爐、貼裝機(jī)、調(diào)試和檢測(cè)等設(shè)備內(nèi)的高壓變壓器、交直流電路都會(huì)在設(shè)備上感應(yīng)出靜電。如果設(shè)備靜電泄放措施不好，都會(huì)引起敏感器件在制造過程中失效。烘箱內(nèi)熱空氣循環(huán)流動(dòng)與箱體摩擦、CO2低溫箱冷卻箱內(nèi)的CO2蒸汽均會(huì)可產(chǎn)生大量的靜電荷。10 混凝土、打臘拋光地板、橡膠板等絕緣地面的

4、絕緣電阻高，人體上的靜電荷不易泄漏。 11 電荷的極性通常不是關(guān)鍵，真正的問題是電荷量的大小。每一個(gè)微量的電荷都會(huì)累加起來，從而產(chǎn)生很高的靜電電壓（電池效應(yīng)）。物體擁有不同的電子結(jié)合強(qiáng)度，因此某些物體會(huì)相對(duì)容易失去電子。這個(gè)現(xiàn)象被稱為摩擦帶電序列。1213人體的靜電放電現(xiàn)象 人體形成靜電的原因是人體把所消耗的機(jī)械能在活動(dòng)中轉(zhuǎn)換為電能。人體是一個(gè)靜電導(dǎo)體，當(dāng)與大地絕緣時(shí)（如穿的鞋底為絕緣物質(zhì)），人體與大地就形成一個(gè)電容，使電荷儲(chǔ)存起來，其充電電壓一般 50kV。當(dāng)電荷儲(chǔ)積到一定程度時(shí)，一旦條件成熟會(huì)放電形成火花，瞬時(shí)放電電壓可達(dá)數(shù)千千伏，放電功率可達(dá)幾千千瓦。14 人體帶電后觸摸到地線，會(huì)產(chǎn)生放

5、電現(xiàn)象，人體就會(huì)產(chǎn)生不同程度的電擊感反應(yīng)，其反應(yīng)的程度稱為電擊感度。當(dāng)人體受到靜電電擊時(shí)，雖不會(huì)發(fā)生重大生理障礙，但可能影響人的工作效率，或造成精神緊張和二次破壞等。 當(dāng)你感覺電擊時(shí)，你身上的靜電電壓已超過伏！ 當(dāng)你看到放電火花時(shí)，你身上的靜電已高達(dá)伏！ 當(dāng)你聽到放電聲音時(shí)，你身上的靜電已高達(dá)伏！15例子：雷電16 雷電是典型的靜電釋放現(xiàn)象，構(gòu)成風(fēng)暴云層的氣流，可在云層內(nèi)分離出強(qiáng)電能。正電流聚集在云層的下部，負(fù)電流聚集在云層的上部或地面上，就象電磁一樣，正、負(fù)電相互吸引。經(jīng)不斷傳遞，正、負(fù)電流相碰，形成巨大電火花，于是形成閃電。17 由于光速比聲速大約快100萬倍，所以，在閃電與伴隨的雷聲之間

6、，會(huì)有一定的時(shí)間差。雷聲是閃電成百萬伏的電流碰擊所造成的空氣熱膨脹爆炸而形成的。閃電總是蜿蜓曲折沿著電阻最小的路徑行進(jìn)。它在空中的路徑完全取決于空中的電場(chǎng)和電荷分布，而通常只在離地面十幾米至百米高度時(shí)，才受到地面狀況的影響。 18 一般說來，地面導(dǎo)電性能好，有突出的高大物體等，都易遭受雷擊。例如導(dǎo)電性能好的金屬礦物地質(zhì)條件就比一般地質(zhì)條件更易遭雷擊，濕土的雷擊機(jī)會(huì)就比干土、沙地和巖石地面要多，水面比旱地易遭雷擊，高樓、煙囪這些突出建筑物就比平地易遭雷擊，山地就比谷地易遭雷擊。 19防靜電基本知識(shí) 防靜電主要是防止靜電放電。 控制靜電放電要從控制靜電的產(chǎn)生和控制靜電的消除兩方面入手。 控制靜電的

7、產(chǎn)生主要是控制工藝過程和工藝過程中材料的選擇； 控制靜電的消除主要是加速靜電的泄露和中和。 這兩點(diǎn)共同作用才能使靜電電壓不超過安全閾值，以達(dá)到靜電防護(hù)的目的。 20 靜電防護(hù)材料接地方法： 將靜電防護(hù)材料(如于作臺(tái)面墊、地墊、防靜電腕帶等)通過1M的電阻接到通向獨(dú)立大地線的導(dǎo)體上。 串接1M電阻是為了確保對(duì)地泄放5mA的電流，稱為軟接地。 設(shè)備外殼和靜電屏蔽罩通常是直接接地，稱為硬接地。21 人體防靜電系統(tǒng)包括： 防靜電腕帶、工作服、帽、手套、鞋、襪等22 防靜電地面： 防靜電水磨石地面、防靜電橡膠地面、PVC防靜電塑料地板、防靜電地毯、防靜電活動(dòng)地板等。23 防靜電操作系列： 包括防靜電工作

8、臺(tái)墊、防靜電包裝袋、防靜電物流小車、防靜電烙鐵及工具等。 24 使用和維護(hù)過程中，在觸及電路板內(nèi)任何電路時(shí)，記住先碰一下金屬機(jī)殼以釋放身體上的靜電！25漏電的基本知識(shí) 漏電是用電器外殼和市電火線間由于某種原因連通后和地之間有一定的電位差產(chǎn)生的。 區(qū)分漏電和靜電的最好方法就是用電筆接觸帶電體，如果氖泡亮一下立刻就熄滅，證明帶電體帶的就是靜電；如果長(zhǎng)亮定是漏電無疑。因?yàn)殪o電不可能提供持續(xù)的電流供氖泡長(zhǎng)時(shí)間發(fā)光。26電擊 電擊是指超過一定數(shù)量的電流通過人體而引起的各種傷害。我們知道，人體大多數(shù)組織的含水比例很高，是一種良好的導(dǎo)電體，當(dāng)人體成為電路的一部分時(shí)，就有電流通過人體組織，主要以三種方式產(chǎn)生影

9、響：組織的電阻性發(fā)熱；易興奮組織的電興奮；電化學(xué)燒傷。27 電擊事故的主要原因有以下四個(gè)方面：金屬外殼沒有接地或接地不良往往是造成電擊事故的主要原因接地方法不正確是造成微電擊事故的一個(gè)直接原因泄漏電流是引起電擊事故的一個(gè)容易忽視的原因皮膚電阻減小或消失更加容易形成電擊事故28對(duì)付漏電的方法 三種方法，供大家參考：最簡(jiǎn)單的做法就是交換火線和零線的位置（如將兩相插頭轉(zhuǎn)180度后再插入插座），這種方法一般很有效。因?yàn)橛行╇娖鞅仨氉裱白罅阌一稹钡脑瓌t，插反后就會(huì)出現(xiàn)外殼漏電的現(xiàn)象。尤其是電腦及打印機(jī)等更要嚴(yán)格遵循這個(gè)原則。清掃電路板的灰塵，尤其是電源主板的灰塵。因?yàn)槿绻覊m多了有時(shí)就會(huì)導(dǎo)電（特別是受

10、潮時(shí)），把高壓和低壓部分連通后外殼就可能帶電。這種情況應(yīng)清理電路板上的灰塵，如果受潮后的灰塵不易除去，則用無水酒精清洗，完了以后用電吹風(fēng)吹干驅(qū)除潮氣。如果以上方法都不行，那么最有效的方法就是將外殼接地。把這些電引到地，人就不會(huì)被“電”了。29電磁兼容理論的應(yīng)用 EMC問題來源 ： 所有電器和電子設(shè)備工作時(shí)都會(huì)有間歇或連續(xù)性電壓電流變化，有時(shí)變化速率還相當(dāng)快，這樣會(huì)導(dǎo)致在不同頻率內(nèi)或一個(gè)頻帶間產(chǎn)生電磁能量，而相應(yīng)的電路則會(huì)將這種能量發(fā)射到周圍的環(huán)境中。 30 EMI有兩條途徑離開或進(jìn)入一個(gè)電路：輻射和傳導(dǎo)。 信號(hào)輻射是通過外殼的縫、槽、開孔或其他缺口泄漏出去； 信號(hào)傳導(dǎo)則通過耦合到電源、信號(hào)和控

11、制線上離開外殼，在開放的空間中自由輻射，從而產(chǎn)生干擾。31保持電磁兼容性的方法導(dǎo)線的屏蔽：在屏蔽電纜的情況下，導(dǎo)線與屏蔽之間構(gòu)成同軸電纜的結(jié)構(gòu)。功能：如果屏蔽內(nèi)有干擾源，可以減弱有限部分空間或周圍空間的電磁場(chǎng)；如果屏蔽內(nèi)沒有干擾源，則減少外界電磁干擾的作用，減低設(shè)備的電磁敏感性。兩端接地，減少輻射回路面積。32雙絞線減少回路面積減少差分電路的共模干擾33分組配線 把承載大功率的干擾源有關(guān)的導(dǎo)線與對(duì)電磁干擾敏感的設(shè)備有關(guān)的導(dǎo)線分開，把同等級(jí)的線分在一組內(nèi)。 在空間上把不同等級(jí)的線盡可能采取交叉布置的方法 34接地 接地導(dǎo)線以及公共母線的阻抗應(yīng)該是最小的； 接地導(dǎo)線采用橫截面為管形的接地線。管形的

12、接地線同其它具有同樣截面積的導(dǎo)線相比，具有最小的全阻抗； 接地線的電氣連接質(zhì)量：最小的接地電阻；防止接地點(diǎn)形成氧化層；防止腐蝕；避免利用公共導(dǎo)線。35卡斯柯總體防雷方案圖36鐵通通信通道防雷解決方案鐵通通信通道防雷解決方案 對(duì)于CTC/DMIS/MMS工程中，通道設(shè)備（包括：2M或64K數(shù)字通道，XDSL，MODEM等實(shí)回線。通道接口方式為RJ45，RJ11，2M同軸等），建議安裝相應(yīng)接口的外購專用通道防雷器。同時(shí)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)時(shí)，應(yīng)按照國標(biāo)和鐵標(biāo)的相關(guān)防雷規(guī)范，要求通道線路的提供方，施工方做到以下幾項(xiàng)：a、從室外進(jìn)入信號(hào)機(jī)械室的通道線路，在室外部分應(yīng)穿金屬管埋地，沒有條件埋地時(shí)，通道線路應(yīng)穿金屬管

13、或帶外金屬屏蔽層，將屏蔽層的首尾兩端接車站共用地線或CTC/DMIS/MMS專用設(shè)備地。b、對(duì)于在室內(nèi)，但不是一個(gè)房間的較長(zhǎng)（10米以上）的通道線纜，應(yīng)帶外金屬屏蔽層，屏蔽層的兩端接車站共用地線或CTC/DMIS/MMS專用設(shè)備地。如果車站沒有共用地線，并且通訊機(jī)械室一側(cè)設(shè)備屏蔽線無法接到CTC/DMIS/MMS專用地時(shí)，應(yīng)保證線纜的屏蔽層一端接地。當(dāng)車站有共用地線時(shí)，1、2、3、4、5連接在一起。當(dāng)通訊機(jī)械室和信號(hào)機(jī)械室不共用一個(gè)接地極時(shí)，4，和5應(yīng)只有一端接地。37通道防雷器的安裝示意圖通道防雷器的安裝示意圖 CTC/DMIS機(jī) 柜MODEMXDSL2M同 軸 口專 用防 雷 器通 訊機(jī)

14、械 室信 號(hào) 機(jī) 械 室匯 流 排 地 線通 訊 機(jī) 械 室匯 流 排 地 線123451-機(jī) 柜 接 地 端2-設(shè) 備 保 護(hù) 地3-防 雷 器 接 地 端4-屏 蔽 線 接 地 端 A5-屏 蔽 線 接 地 端 B38串口通道防雷解決方案串口通道防雷解決方案 對(duì)于新建對(duì)于新建CTC/DMIS/MMS工程，對(duì)于與其工程，對(duì)于與其它經(jīng)過室外連接設(shè)備（如無線車次號(hào)、無它經(jīng)過室外連接設(shè)備（如無線車次號(hào)、無線調(diào)度命令等）相連線調(diào)度命令等）相連RS422/485/232串口通串口通道，建議全部采用串口光電隔離器串口道，建議全部采用串口光電隔離器串口防雷模塊的方案防雷模塊的方案. 第一級(jí)采用外購的第一級(jí)采用外購的2線或線或4線串口防雷器，線串口防雷器，第二級(jí)采用串口光電隔離器徹底隔離電氣第二級(jí)采用串口光電隔離器徹底隔離電氣連接，進(jìn)一步保護(hù)自律機(jī)或連接，進(jìn)一步保護(hù)自律機(jī)或DMIS的的NPC設(shè)設(shè)備。備。 39無線車次號(hào)防雷示意圖無線車次號(hào)防雷示意圖 串口光電串口光電隔離器隔離器串口串口防雷防雷輸入輸入輸出輸出40 對(duì)于與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的接口（RS232或RS422）相連接口，如果是與聯(lián)鎖控顯機(jī)接口的CTC系統(tǒng)，采用光MODEM方式連接，如圖4所示，實(shí)現(xiàn)電氣徹底隔離。如果是與