電氣機(jī)械系統(tǒng)電磁兼容與抗干擾技術(shù)

電氣機(jī)械系統(tǒng)電磁兼容與抗干擾技術(shù)匯報(bào)人：2024-01-19CATALOGUE目錄電磁兼容概述電氣機(jī)械系統(tǒng)電磁干擾分析電氣機(jī)械系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)電氣機(jī)械系統(tǒng)抗干擾技術(shù)電磁兼容測試與評估電氣機(jī)械系統(tǒng)電磁兼容應(yīng)用實(shí)例01電磁兼容概述電磁兼容（EMC）是指電氣電子設(shè)備在電磁環(huán)境中的正常工作能力，且不對該環(huán)境中任何其他設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。電磁兼容定義隨著電氣電子設(shè)備的大量使用和密集布置，電磁干擾問題日益嚴(yán)重。電磁兼容技術(shù)對于保障設(shè)備正常運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性、維護(hù)電磁環(huán)境安全具有重要意義。重要性電磁兼容定義及重要性干擾來源電磁干擾主要來源于自然干擾和人為干擾。自然干擾包括大氣噪聲、太陽噪聲等；人為干擾則主要來自于各種電氣電子設(shè)備，如通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療設(shè)備等。干擾分類根據(jù)干擾的性質(zhì)和傳播途徑，電磁干擾可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。傳導(dǎo)干擾是通過導(dǎo)線或電路傳播的干擾；輻射干擾則是通過空間傳播的干擾。電磁干擾來源與分類國際標(biāo)準(zhǔn)01國際電工委員會（IEC）和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）等組織制定了一系列電磁兼容國際標(biāo)準(zhǔn)，如IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)等。國家標(biāo)準(zhǔn)02各國也制定了相應(yīng)的電磁兼容國家標(biāo)準(zhǔn)，如中國的GB/T系列標(biāo)準(zhǔn)等。法規(guī)要求03各國政府還通過立法手段對電磁兼容進(jìn)行管理和規(guī)范，如歐盟的EMC指令、美國的FCC法規(guī)等。這些法規(guī)要求制造商和銷售商必須確保其產(chǎn)品符合相關(guān)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，否則將面臨法律制裁。電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)02電氣機(jī)械系統(tǒng)電磁干擾分析包括電源、電機(jī)、控制電路等，負(fù)責(zé)提供動力和控制信號。電氣部分機(jī)械部分工作原理由傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。電氣機(jī)械系統(tǒng)通過電氣部分提供動力和控制信號，驅(qū)動機(jī)械部分運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)特定功能。030201電氣機(jī)械系統(tǒng)組成及工作原理電氣機(jī)械系統(tǒng)中的電路和元件在工作時(shí)會產(chǎn)生電磁輻射，形成干擾源。電磁輻射通過電源線、信號線等傳導(dǎo)途徑，將干擾信號傳播到系統(tǒng)中。傳導(dǎo)干擾不同電路或元件之間通過電磁場耦合產(chǎn)生干擾。耦合干擾電磁干擾產(chǎn)生機(jī)理

電磁干擾傳播途徑空間輻射干擾源通過空間輻射傳播，影響周圍電路和元件。傳導(dǎo)途徑干擾信號通過電源線、信號線等傳導(dǎo)途徑傳播。接地回路不恰當(dāng)?shù)慕拥胤绞娇赡苄纬山拥鼗芈?，成為干擾傳播途徑。03電氣機(jī)械系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)抑制電磁干擾源、切斷電磁干擾傳播途徑和提高設(shè)備抗電磁干擾能力。包括電路設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)、布線設(shè)計(jì)、接地設(shè)計(jì)、濾波設(shè)計(jì)等方面。電磁兼容設(shè)計(jì)原則與方法電磁兼容設(shè)計(jì)方法電磁兼容設(shè)計(jì)原則布局設(shè)計(jì)合理布局電氣機(jī)械系統(tǒng)各部件，減小電磁干擾。例如，將干擾源遠(yuǎn)離敏感設(shè)備，減小環(huán)路面積等。布線設(shè)計(jì)采用合理的布線方式，如分開布線、絞合線、屏蔽線等，以減小信號傳輸過程中的電磁干擾。電氣機(jī)械系統(tǒng)布局與布線設(shè)計(jì)濾波與接地設(shè)計(jì)濾波設(shè)計(jì)采用濾波器對電氣機(jī)械系統(tǒng)中的電磁干擾進(jìn)行濾除，以保證信號的傳輸質(zhì)量。例如，采用電源濾波器、信號濾波器等。接地設(shè)計(jì)建立合理的接地系統(tǒng)，為電氣機(jī)械系統(tǒng)提供穩(wěn)定的參考電位，減小地電位差引起的電磁干擾。例如，采用單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地等接地方式。04電氣機(jī)械系統(tǒng)抗干擾技術(shù)用完整的金屬屏蔽體將帶電導(dǎo)體包圍起來，在屏蔽體的內(nèi)側(cè)將感應(yīng)出與帶電導(dǎo)體等量的負(fù)電荷，外側(cè)出現(xiàn)與帶電導(dǎo)體等量的正電荷，因此外側(cè)仍不會有電場。靜電屏蔽利用高磁導(dǎo)率的材料構(gòu)成低磁阻通路，使大部分磁場被集中在屏蔽體內(nèi)，起到磁屏蔽作用。磁場屏蔽主要為了防止高頻電磁場的影響，利用低阻金屬材料中的渦流，使磁場減弱或抵消。電磁場屏蔽屏蔽技術(shù)脈沖變壓器的匝數(shù)較少，而且一次繞組和二次繞組分別繞于鐵氧體磁芯的兩側(cè)，這種工藝使得它的分布電容特小，僅為幾個(gè)pF，所以可作為脈沖信號的隔離元件。脈沖變壓器隔離采用帶直流變壓器反饋的直流變換器，使得輸入、輸出之間通過變壓器磁路耦合，沒有直接電氣連接，從而實(shí)現(xiàn)輸入、輸出之間的電氣隔離。直流變壓器隔離隔離技術(shù)數(shù)字濾波技術(shù)通過一定的計(jì)算或判斷程序減少干擾信號在有用信號中的比例。指令冗余技術(shù)當(dāng)CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。若程序彈飛到某一條單字節(jié)指令上，就不會發(fā)生將操作數(shù)當(dāng)作指令的錯誤，而能自動納入正軌。軟件陷阱技術(shù)在非程序區(qū)設(shè)置攔截措施，當(dāng)程序彈飛到非程序區(qū)時(shí)，指令冗余措施便無法使其納入正軌，此時(shí)軟件陷阱便可將彈飛的程序引入一個(gè)指定的地址，由一段專門對程序出錯進(jìn)行處理的程序進(jìn)行處理。軟件抗干擾技術(shù)05電磁兼容測試與評估輻射發(fā)射測試傳導(dǎo)發(fā)射測試靜電放電抗擾度測試電磁輻射抗擾度測試電磁兼容測試方法通過測量設(shè)備在特定頻率范圍內(nèi)的電磁輻射水平，評估其對外部環(huán)境的干擾程度。模擬人體或物體帶靜電放電對設(shè)備造成的影響，檢驗(yàn)設(shè)備的靜電放電抗擾能力。測量設(shè)備通過電源線或信號線傳導(dǎo)的電磁干擾，以評估其對電網(wǎng)或其他設(shè)備的潛在影響。將設(shè)備置于強(qiáng)電磁場環(huán)境下，觀察其工作性能是否受到影響，以評估設(shè)備的電磁輻射抗擾能力。規(guī)定設(shè)備在特定頻率范圍內(nèi)的電磁輻射或傳導(dǎo)發(fā)射的最大允許水平。發(fā)射限值設(shè)備在正常工作狀態(tài)下，能夠承受的外部電磁干擾的最大電平。抗擾度電平設(shè)備在滿足發(fā)射限值和抗擾度電平要求的前提下，與外部環(huán)境或其他設(shè)備之間的電磁兼容性能裕量。兼容性裕量電磁兼容評估指標(biāo)案例一某型號開關(guān)電源在輻射發(fā)射測試中超標(biāo)，通過分析發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部布線存在不合理之處，導(dǎo)致電磁輻射泄露。通過改進(jìn)內(nèi)部布線并增加濾波措施后，再次測試符合標(biāo)準(zhǔn)要求。案例二某通信設(shè)備在進(jìn)行靜電放電抗擾度測試時(shí)出現(xiàn)故障，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)其接口電路未采取足夠的靜電防護(hù)措施。通過在接口電路增加靜電保護(hù)器件后，設(shè)備順利通過測試。案例三某醫(yī)療設(shè)備在進(jìn)行電磁輻射抗擾度測試時(shí)性能下降，分析發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部電路對外部電磁場敏感。通過優(yōu)化電路設(shè)計(jì)和增加屏蔽措施后，設(shè)備在強(qiáng)電磁場環(huán)境下性能穩(wěn)定。測試案例分析06電氣機(jī)械系統(tǒng)電磁兼容應(yīng)用實(shí)例電磁干擾源識別汽車電氣系統(tǒng)中存在多種電磁干擾源，如點(diǎn)火系統(tǒng)、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)等。為確保系統(tǒng)正常工作，需準(zhǔn)確識別并評估這些干擾源的特性。電磁屏蔽技術(shù)采用金屬屏蔽材料對關(guān)鍵電路和元器件進(jìn)行電磁屏蔽，以降低外部電磁場對系統(tǒng)內(nèi)部電路的影響。濾波技術(shù)在電氣系統(tǒng)的輸入/輸出端口設(shè)置濾波器，以濾除特定頻率范圍內(nèi)的電磁干擾信號，保證信號的純凈度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。汽車電氣系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)抗干擾電路設(shè)計(jì)針對工業(yè)自動化設(shè)備中易受干擾的電路部分，采用差分信號傳輸、增加信號線間距、降低信號線阻抗等抗干擾設(shè)計(jì)措施。定期維護(hù)與檢測對工業(yè)自動化設(shè)備進(jìn)行定期電磁兼容性能檢測與維護(hù)，確保設(shè)備在長期使用過程中保持良好的電磁兼容性能。設(shè)備布局優(yōu)化合理規(guī)劃工業(yè)自動化設(shè)備在生產(chǎn)線上的布局，減少設(shè)備間的電磁干擾。同時(shí)，考慮設(shè)備接地、屏蔽等措施以降低電磁輻射。工業(yè)自動化設(shè)備電磁兼容解決方案航空航天領(lǐng)域在航空航天器的電氣系統(tǒng)中，電磁兼容設(shè)計(jì)對于確保飛行安全和系統(tǒng)穩(wěn)定性至關(guān)重要。采用高性能的電磁屏蔽材料、優(yōu)化布線設(shè)計(jì)等措施，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。軌道交通領(lǐng)域軌道交通車輛的電氣系統(tǒng)需滿足嚴(yán)格的電磁兼容標(biāo)