電磁兼容
時(shí)間:2025-03-23 18:07:10
電磁兼容(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在所處的電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何其他事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。所以它包括兩個(gè)方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。在當(dāng)今信息社會(huì),隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,一個(gè)系統(tǒng)中采用的電氣及電子設(shè)備數(shù)量大大增加,而且電子設(shè)備的頻帶日益加寬,功率逐漸增大,靈敏度提高,聯(lián)接各種設(shè)備的電纜網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜,因此,電磁兼容問題日顯重要。
基本概念
1. 電磁環(huán)境
電磁環(huán)境是指設(shè)備或系統(tǒng)在正常工作時(shí),可能遇到的輻射或傳導(dǎo)電磁發(fā)射電平在不同頻率范圍內(nèi)功率和時(shí)間的分布。
2. 電磁騷擾
電磁騷擾是指任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能下降,或者對(duì)有生命或無(wú)生命物產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾是客觀存在的一種物理現(xiàn)象,其產(chǎn)生原因可能是外界因素,也可能是本身的變化。根據(jù)其來源,可分為自然騷擾和人為騷擾兩大類。自然騷擾以其發(fā)生源不可控為特點(diǎn),例如電子噪聲、天電噪聲、地球外噪聲、沉積靜電等。人為騷擾以其發(fā)生源可知并且可控為特點(diǎn)。例如:高頻及微波設(shè)備、高壓設(shè)備、開關(guān)設(shè)備、火花設(shè)備、核電磁脈沖等。
3. 電磁干擾
電磁干擾是指電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。電磁干擾是電磁騷擾的后果,引起電磁干擾的可能是另一設(shè)備或系統(tǒng)的有用電磁信號(hào),也可能是某種電磁噪聲。
4.電磁兼容性
電磁兼容性是指器件、設(shè)備或系統(tǒng)在所處的電磁環(huán)境中正常工作,并不對(duì)其環(huán)境產(chǎn)生任何難以承受的電磁騷擾的能力。包含以下兩的含義: 設(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)具有抵抗給定電磁騷擾的能力和設(shè)備或系統(tǒng)不產(chǎn)生超過規(guī)定限度的電磁騷擾。
技術(shù)
1.電磁干擾耦合路徑。
弄清干擾源產(chǎn)生的電磁搔擾通過何種路徑到達(dá)被干擾的對(duì)象。一般來說,干擾可分為傳導(dǎo)型干擾和輻射型干擾2大類。傳導(dǎo)干擾是指電磁搔擾通過電源線路,接地線和信號(hào)線傳播到達(dá)對(duì)象所造成的干擾,例如,通過電源線傳入的雷電沖擊源產(chǎn)生的干擾;輻射干擾是指通過電磁源空間傳播到達(dá)敏感設(shè)備的干擾。例如,輸電線路電暈產(chǎn)生的無(wú)線電干擾或電視干擾即屬于輻射型的干擾。研究干擾的耦合途徑,對(duì)制定抗干擾的措施,消除或抑制干擾有重要的意義。
2.電磁環(huán)境評(píng)價(jià)。
即通過實(shí)測(cè)或數(shù)字仿真等手段,對(duì)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)可能受到的電磁干擾水平(幅值、頻率、波形等)進(jìn)行估計(jì)。例如,利用可移動(dòng)的電磁兼容測(cè)試車對(duì)高壓輸電線路或變電站產(chǎn)生的各種干擾進(jìn)行實(shí)測(cè),或通過電磁暫態(tài)計(jì)算程序?qū)赡墚a(chǎn)生的瞬變電磁場(chǎng)進(jìn)行數(shù)字仿真。電磁環(huán)境評(píng)價(jià)是電磁兼容技術(shù)的重要組成部分,是抗干擾設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
3.電磁抗擾性評(píng)價(jià)。
研究電力系統(tǒng)中各種敏感的設(shè)備儀表,如繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電能計(jì)量?jī)x表等耐受電磁干擾的能力。一般是采用試驗(yàn)來模擬運(yùn)行中可能出現(xiàn)的干擾并在設(shè)備盡可能接近工作條件下,試驗(yàn)被試設(shè)備是否會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)或性損壞。設(shè)備的抗擾性決定于該設(shè)備的工作原理,電子線路布置、工作信號(hào)電平,以及所采取的抗干擾措施。隨著電力系統(tǒng)中各種自動(dòng)化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的廣泛采用,隨著強(qiáng)電設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備集成為一體的趨向,如何評(píng)價(jià)這些設(shè)備耐受干擾的能力、研究實(shí)用和有效的試驗(yàn)方法,制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將成為電力系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)的重要課題。
4.電能質(zhì)量。
國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議36學(xué)術(shù)委員會(huì)(電力系統(tǒng)電磁兼容)把電能質(zhì)量控制也列入電磁兼容的范疇,研究頻率變化、諧波、電壓閃變、電壓驟降等對(duì)用戶設(shè)備性能的影響。
5.抗干擾措施,電磁干擾的產(chǎn)生和耦合。
敏感設(shè)備是不可能完全避免電磁搔擾的。因此,往往比較經(jīng)濟(jì)合理的解決辦法是在敏感設(shè)備上應(yīng)用抗干擾措施。例如,電力調(diào)度大樓遭受雷擊是不可避免的。但通往系統(tǒng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的安全運(yùn)行可通過正確的接地、屏蔽、隔離措施加以保證。研究有效經(jīng)濟(jì)和適用的抗干擾措施也是未來電磁兼容領(lǐng)域的重要任務(wù)。
標(biāo)準(zhǔn)
1.基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)
基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不涉及具體的產(chǎn)品,僅就現(xiàn)象、環(huán)境、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)儀器和基本試驗(yàn)配置等給出定義及詳細(xì)描述。這類標(biāo)準(zhǔn)不給出指令性的限值,以及對(duì)產(chǎn)品性能的直接判據(jù),但它是編制其他各級(jí)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。屬于基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)例有:GB4365《電磁兼容術(shù)語(yǔ)》;GB/T6113《無(wú)線電騷擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備規(guī)范》;GB/T6113.2《無(wú)線電騷擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備規(guī)范和測(cè)量方法? 第二部分:騷擾和抗擾度測(cè)量方法》;以及如GB/T17626有關(guān)產(chǎn)品抗擾度測(cè)量的系列標(biāo)準(zhǔn)等。
2.通用標(biāo)準(zhǔn)
通用標(biāo)準(zhǔn)給通用環(huán)境中的所有產(chǎn)品提出一系列的電磁兼容性要求(包括必須進(jìn)行的測(cè)試項(xiàng)目和必須達(dá)到的測(cè)試要求)。通用標(biāo)準(zhǔn)中提到的測(cè)試項(xiàng)目及其試驗(yàn)方法可以在相應(yīng)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)中找到,而無(wú)須在通用標(biāo)準(zhǔn)中作任何介紹。通用標(biāo)準(zhǔn)給出的試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)要求可以成為產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)和專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的編制導(dǎo)則。同時(shí)對(duì)于暫時(shí)尚未建立電磁兼容性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,可以參照通用標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行其電磁兼容性能的摸底。
3. 產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)
這是根據(jù)特定產(chǎn)品類別而制定的電磁兼容性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。它包含產(chǎn)品的電磁騷擾發(fā)射和產(chǎn)品的抗擾度要求的兩方面內(nèi)容。產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的試驗(yàn)內(nèi)容及限值應(yīng)與通用標(biāo)準(zhǔn)相一致,但與通用標(biāo)準(zhǔn)相比較,產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)產(chǎn)品的特殊性,在試驗(yàn)內(nèi)容的選擇、限值及性能的判據(jù)等方面有一定特殊性(如增加試驗(yàn)的項(xiàng)目和提高試驗(yàn)的限值)。
4. 專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)通常不單獨(dú)形成電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),而以專門條款包含在產(chǎn)品的通用技術(shù)條件中。專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電磁兼容的要求與相應(yīng)的產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)相一致,在考慮了產(chǎn)品的特殊性之后,也增加試驗(yàn)項(xiàng)目和對(duì)電磁兼容性能要求作某些改變。與產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)相比,專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電磁兼容性的要求更加明確,而且還增加了對(duì)產(chǎn)品性能試驗(yàn)的判據(jù)。
設(shè)計(jì)的內(nèi)容
1.地線設(shè)計(jì):許多電磁干擾問題是由地線產(chǎn)生的,因?yàn)榈鼐€電位是整個(gè)電路工作的基準(zhǔn)電位,如果地線設(shè)計(jì)不當(dāng),地線電位就不穩(wěn),就會(huì)導(dǎo)致電路故障。地線設(shè)計(jì)的目的是要保證地線電位盡量穩(wěn)定,從而消除干擾現(xiàn)象。
2.線路板設(shè)計(jì):無(wú)論設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾發(fā)射還是受到外界干擾的影響,或者電路之間產(chǎn)生相互干擾,線路板都是問題的核心,因此設(shè)計(jì)好線路板對(duì)于保證設(shè)備的電磁兼容性具有重要的意義。線路板設(shè)計(jì)的目的就是減小線路板上的電路產(chǎn)生的電磁輻射和對(duì)外界干擾的敏感性,減小線路板上電路之間的相互影響。
3.濾波設(shè)計(jì):對(duì)于任何設(shè)備而言,濾波都是解決電磁干擾的關(guān)鍵技術(shù)之一。因?yàn)樵O(shè)備中的導(dǎo)線是效率很高的接收和輻射天線,因此,設(shè)備產(chǎn)生的大部分輻射發(fā)射都是通過各種導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)的,而外界干擾往往也是首先被導(dǎo)線接收到,然后串入設(shè)備的。濾波的目的就是消除導(dǎo)線上的這些干擾信號(hào),防止電路中的干擾信號(hào)傳到導(dǎo)線上,借助導(dǎo)線輻射,也防止導(dǎo)線接收到的干擾信號(hào)傳入電路。
4.屏蔽與搭接設(shè)計(jì):對(duì)于大部分設(shè)備而言,屏蔽都是必要的。特別是隨著電路工作的頻率日益提高,單純依靠線路板設(shè)計(jì)往往不能滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求。機(jī)箱的屏蔽設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有許多不同之處,一般如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮電磁屏蔽的要求,很難將屏蔽效果加到機(jī)箱上。所以,對(duì)于現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì),必須從開始就考慮屏蔽的問題。

