電磁兼容基礎(chǔ)03電容性耦合

電磁兼容基礎(chǔ)03電容性耦合第一頁，共26頁。3.1電容與電容性耦合1.電容

在電路中，電容是一種儲存電場能量的電路元件。從電磁場的角度理解，任意兩個(gè)絕緣的導(dǎo)體，帶上等量異號電荷后，會在空間形成電場，該電場對應(yīng)著兩導(dǎo)體之間的電位差（電壓），而電荷量與電壓的比值是與電荷量無關(guān)的常數(shù)。這樣的兩個(gè)導(dǎo)體組成的電場系統(tǒng)被稱為電容器，而該比例常數(shù)則被稱為電容。2第二頁，共26頁。3.1電容與電容性耦合2.部分電容

一個(gè)由（n+1）個(gè)導(dǎo)體組成的靜電獨(dú)立系統(tǒng)，即系統(tǒng)的電場分布只與系統(tǒng)內(nèi)各帶電導(dǎo)體的形狀、相互位置和電介質(zhì)的分布有關(guān)，并且系統(tǒng)內(nèi)總的凈電荷等于零。為論述方便，設(shè)電位參考導(dǎo)體（電位為0）的編號為0，其他n個(gè)導(dǎo)體編號依次為1、2、…、n，相應(yīng)導(dǎo)體上的電荷和電位分別為q1、q2、…、qn和v1、v2、…、vn。由電磁場理論可知，n個(gè)導(dǎo)體上的電荷與其電位的關(guān)系為Cii為第i號導(dǎo)體的自由部分電容（實(shí)則為與0號導(dǎo)體之間的互有部分電容），Cij為第i號導(dǎo)體與第j號導(dǎo)體之間的互有部分電容。3第三頁，共26頁。3.1電容與電容性耦合2.部分電容導(dǎo)體1、2及大地組成的2+1多導(dǎo)體靜電獨(dú)立系統(tǒng)的部分電容4第四頁，共26頁。3.1電容與電容性耦合3.電容性（電場）耦合

電場耦合指敏感設(shè)備處于搔擾源所產(chǎn)生的電場之中，受該電場的影響而產(chǎn)生電荷的感應(yīng)和電位的變化。特別是，當(dāng)搔擾源的電場隨時(shí)間變化時(shí)，敏感設(shè)備電路中的感應(yīng)電荷量或其分布也會發(fā)生相應(yīng)變化，從而在其中形成騷擾電流。由于這種基于電場在耦合方式一般可以用搔擾源和敏感設(shè)備之間的互有電容來描述，故又稱為電容性耦合。5第五頁，共26頁。3.2帶電導(dǎo)體對懸浮導(dǎo)體的電容性耦合大地上方有兩根平行導(dǎo)線，導(dǎo)線1帶電壓V1，導(dǎo)線2懸浮。C1G,C12及C2G為部分電容，試求導(dǎo)線2上的對地電壓6第六頁，共26頁。3.3帶電導(dǎo)體對接地導(dǎo)體的電容性耦合R為導(dǎo)線2的接地電阻7第七頁，共26頁。3.3帶電導(dǎo)體對接地導(dǎo)體的電容性耦合討論：1）接地良好2）接地不好或高頻情況此時(shí)，容性耦合等價(jià)于在導(dǎo)線2上接入了強(qiáng)度為jωC12V1的電流源8第八頁，共26頁。3.4屏蔽體對電容性耦合的影響1）屏蔽體不接地不接地的屏蔽體不能抑制電容性耦合9第九頁，共26頁。3.4屏蔽體對電容性耦合的影響2）屏蔽體接地10第十頁，共26頁。3.4屏蔽體對電容性耦合的影響3）屏蔽體接地但屏蔽不完整-屏蔽體理想接地不完整屏蔽時(shí)存在通過泄漏電容的容性耦合11第十一頁，共26頁。3.4屏蔽體對電容性耦合的影響4）屏蔽體接地但屏蔽不完整-屏蔽體不接地，導(dǎo)體本身帶接地12第十二頁，共26頁。3.4屏蔽體對電容性耦合的影響4）屏蔽體接地但屏蔽不完整-屏蔽體不接地，導(dǎo)體本身帶接地13第十三頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合1、一般性模型地面上方n條懸空平行導(dǎo)線，看成無線長，描述它們之間的電荷量和電位（對地）之間的關(guān)系。14第十四頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合1、一般性模型u=[u1

u2…uN]T表示由各導(dǎo)線的電位組成的列向量q=[q1

q2…qN]T

表示由各導(dǎo)線的電荷量（單位長度）組成的列向量電荷量和電位之間的關(guān)系：電位系數(shù)矩陣P的各元素的計(jì)算式（由鏡像法導(dǎo)出）ri為各導(dǎo)線的半徑15第十五頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算16第十六頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算先得出電位系數(shù)矩陣17第十七頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算已知條件約定條件待求量18第十八頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算轉(zhuǎn)化為電荷量—電位關(guān)系19第十九頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算利用地線電位為零的特點(diǎn)，消除地線（舍棄與地線編號對應(yīng)的行、列）20第二十頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算將B矩陣分塊，并將子矩陣的元素相加，可將B矩陣從8階縮到5階利用子導(dǎo)線電位相等的特點(diǎn)，將同一相的分裂導(dǎo)線合并21第二十一頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算分裂導(dǎo)線合并后的結(jié)果已知條件待求量22第二十二頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算矩陣分塊已知條件待求量23第二十三頁，共26頁。3.5工程例子—輸電線路之間的容性耦合2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算矩陣分塊已知條件待求量24第二十四頁，共26頁。3.5工程例子—潛供電流2、輸電線路的容性（靜電）耦合電壓計(jì)算線路上發(fā)生單相接地故障，故障相線路兩側(cè)斷開，非故障相仍然繼續(xù)運(yùn)行，這時(shí)非故障相與斷