抗电磁干扰范文（精选12篇）
抗电磁干扰 第1篇
随着科学技术的发展, 人们在工作、生活中使用了各种智能化、自动化电子仪器仪表。在上述精密器件使用过程中, 存在许多的电磁干扰, 导致仪器仪表的信息传输性能降低, 无法发挥应有的功能。因此, 在研发和设计电子仪器仪表过程中实现抗电磁干扰, 以便有效地保证电子仪器仪表在电磁干扰环境中依然正常工作, 成为许多学者研究的热点。
2 电磁干扰类别及危害
2.1 电磁干扰源分类
电子仪器仪表在使用过程中将会产生各种各样的电磁干扰, 成为电子设备无法正常工作的诱因, 因此, 针对电磁干扰源进行分析和归类, 成为规避电磁干扰的首要任务。
(1) 电子仪器仪表内部干扰。电子仪器仪表内部存在多种元器件, 这些元器件通电之后将会产生各种电磁场, 因此会互相干扰。比如传输信号的导线、地线和电源之间产生阻抗耦合干扰, 或者传输信号的导线之间因互感产生的干扰;功率较大的元器件也会产生磁场, 通过耦合产生干扰, 导致其他元器件无法正常工作。
(2) 电子仪器仪表外部干扰。电子设备或者仪器仪表系统外部相关因素也会干扰线路设备或系统正常的工作。外部因素包括外部大功率设备、外部高电压设备或线路, 其可以通过耦合产生电磁干扰, 影响电子仪器仪表正常工作;电子仪器仪表工作环境的温度忽高忽低, 也会导致内部元器件参数发生一些变化, 造成干扰。
2.2 电磁干扰的传播方式
电磁干扰将会产生似稳场和辐射场两种类型。如果干扰信号的波长大于被干扰对象的结构尺寸时, 干扰信号产生似稳场, 采用感应的形式进入干扰对象的线路, 或者通过直线传导进入电子仪器仪表的线路或设备系统中。当电磁干扰信号的波长小于被干扰对象结构尺寸时, 干扰信号就会产生辐射场, 辐射产生的电磁能量将会进入被干扰对象的通路中, 干扰信号传输, 并且能够按照漏电或者耦合的形式通过绝缘支撑物, 经过公共阻抗的耦合进入到被干扰电子仪器仪表的线路、设备等系统中。
2.3 电磁干扰造成的危害
随着电子仪器仪表技术的迅速发展和进步, 其已经逐渐向精密仪器方向发展, 并且电子仪器仪表在智能化、自动化机械中得到了广泛的应用, 精度要求也越来越高。在机械正常工作过程中, 由于电磁干扰导致其精准程度发生偏差, 将会产生不可估量的损失。比如在武器制造仪器和设备中, 通常使用很多类型的电子仪器仪表, 如果仪器仪表因电磁干扰导致参数发生改变, 将会直接导致武器研制失败, 甚至产生严重的后果;比如现代导航设备中, 如果仪器仪表因电磁干扰使导航结果产生较大的偏差, 将会导致导航设备的准确性大大降低, 偏离航向, 造成极大的损害。
3 电子仪器仪表抗电磁干扰措施
3.1 屏蔽磁场降低电磁干扰
降低仪器仪表电磁干扰的最为重要的一种方法是屏蔽, 其可以有效减低电磁场的穿透能力, 屏蔽可以有效地衰减或者隔离辐射干扰, 屏蔽电磁干扰的基本原理或者屏蔽方法包括三种, 具体如下:一是电磁屏蔽, 电磁屏蔽的屏蔽体与经典屏蔽较为类似, 并且电磁屏蔽采用的金属材料也具有较低的电阻, 通过利用金属的特性, 电磁场产生的感染将会被反射或者吸收, 可以大大地降低高频电磁场的干扰;二是利用静电屏蔽, 其屏蔽体可以采用电阻非常低的金属材料设计制作而成, 并且采用接地的方法, 可以有效地降低或者消除电路之间的电磁干扰;三是实施磁屏蔽, 其可以使用高饱和、高导磁的磁性材料, 通过吸收、损耗电磁屏蔽干扰, 可以有效地防止低频磁场产生干扰。
3.2 滤波器抑制电磁干扰
可以利用具有静电防护功能的电磁干扰滤波器来防护电磁干扰, 滤波器可以在很大程度上有效地抑制电磁干扰, 大大降低电磁干扰的不良后果。作为防电磁干扰的一种重要的仪器, 滤波器具有较好的低通滤波效果, 并且具有较强的静电防护效果, 可以有效地防止电子仪器仪表内部由于噪声而导致的泄露, 抑制产生耦合电磁, 在不影响设备正常运行的情况下, 有效地阻拦电磁信号, 电磁干扰滤波器可以有效地防护静电放电产生的干扰。
3.3 接地体减少电磁干扰
随着电子仪器仪表集成电路的发展, 极大地扩充了电子仪器的使用范围, 在设计电子仪器仪表的过程中, 可以采用具有较好接地措施的电子仪器仪表, 也是一种抑制电磁干扰的有效的手段和方法。利用接地体降低电磁干扰, 是指充分利用大地这个巨大的电阻, 将电流通过接地体引入到大地中, 使得产生电磁干扰的电流降低到忽略不计的程度, 减少电磁干扰的产生。在实施接地体设计过程中, 需要注意以下事项, 分别是将直流电源和交流电源分开, 将数字电路和模板电路的电源地、功率地和弱电地独立分开, 因为实际应用过程中, 接地体并不是绝对的零电位和零阻抗, 其与期望值存在差距, 因此需要确保接地体的地线保持一定的粗度。
4 结束语
近年来, 智能电子仪器仪表因其体积小, 功能强, 并且具有较低的功耗等优势, 已经在工业、生活电器中得到了广泛的应用, 给人们的工作和生活带来了极大的便利。但是, 电磁干扰非常容易导致电子仪器仪表不能够正常工作, 导致精密仪器的工作发生错误。在电子仪器仪表研发过程中, 设计一种具有抗电磁干扰的仪器仪表具有较好的意义, 可以避免发生不必要的损失, 因此随着科技的发展, 抗电磁干扰技术也将得到长足的进步, 得到广泛的应用。
参考文献
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[2]赵明.电磁干扰的产生及简单抑制方法[J].科技信息, 2010 (09) .
抗电磁干扰 第2篇
电磁兼容性(EMC)是指电子设备或系统在规定的电磁环境电平下不因电磁干扰而降低性能指标，同时它们本身产生的电磁辐射不大于规定的极限电平，不影响其它电子设备或系统的正常运行，并达到设备与设备、系统与系统之间互不干扰、共同可靠地工作的目的。
世界各国都相应制定了自己的EMC标准。比如国际电工委员会的1EC61000及(C1SPR系列标准、欧洲共同体的FN系列标准、美国联邦通信委的FCC系列标准和我国现行的GT3/T13926系列EMC标准等。随着国际电磁兼容法规的日益严格，产品的电磁兼容性能越来越受到重视。
开关电源作为一种电源设备，其应用越来越广泛。随着电力电子器件的不断更新换代，开关电源的开关频率及开关速度不断提高，但开关的快速通断，引起电压和电流的快速变化。这些瞬变的电压和电流，通过电源线路、寄生参数和杂散的电磁场耦合，会产生大量的电磁干扰。
二、开关电源的干扰源分析
开关电源产生的电磁干扰(EMI)，按耦合通道来分，可分为传导干扰和辐射干扰;按噪声干扰源种类来分可分为尖峰干扰和谐波干扰。开关电源在工作过程中所产生的浪涌电流和尖峰电压就形成了干扰源，工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换以及输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。
三、电磁干扰的抑制措施
电磁干扰由三个基本要素组合而产生：电磁干扰源;对该干扰能量敏感的设备;将电磁干扰源传输到敏感设备的媒介即传输通道或藕合途径。
对开关电源产生的电磁干扰所采取的抑制措施，主要从两个方而考虑：一是减小干扰源的干扰强度;一是切断干扰传播途径。
常用的抗干扰措施包括电路的隔离、屏蔽、接地、加装EMI滤波器以及PCB板的合理布局与布线。
1.电路的隔离
在开关电源中，电路的隔离主要有：模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离。主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。对于开关电源的模拟信号控制系统的隔离，交流信号一般采用变压器隔离，直流信号一般采用线性隔离器(如线性光电耦器)隔离。
数字电路的隔离主要有:脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离等。其中数字量输入隔离方式主要采用脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离;而数字量输出隔离方式主要采用光电耦合器隔离、高频变压器隔离。
2.屏蔽
屏蔽一般分为两类，一类是静电屏蔽，主要用于防止静电场和恒定磁场的影响;另一类是电磁屏蔽，主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。屏蔽是抑制开关电源辐射干扰的有效方法。可以用导电良好的材料对电场屏蔽，而用导磁率高的材料对磁场屏蔽。
3.接地
为防止各种电路在工作中产生互相干扰，使之能相互兼容地工作，根据电路的性质，将工作接地分为不同的种类。比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。在电路的设计中，应将交流电源地与直流电源地分开，模拟电路与数字电路的电源地分开，功率地与弱电地分开。
4.加装EMI滤波器
开关电源产生电磁干扰的抑制 第3篇
我们在使用计算机、电视机时，只要接通市电，打开开关即开始工作。实际上这些设备里面已经做了电源变换，将正弦波交流市电转换成各自需要的直流高压电，让设备即可工作。在这些设备的高可靠性电源中，开关电源起着关键作用。
随着经济发展和科学技术的进步，节约能源、提高效率、保护环境已被社会各界所重视，而开关电源是节约电能的重要环节，经过电力电子和开关电源技术处理后的电力供应，其节电效果是明显的。
开关频率达兆赫级的开关电源，为高频变换电池提供技术基础，促进现代电源技术的繁荣与发展，高频化带来的好处是，降低材料消耗，装置小型化，加快系统的动态反应，从而进一步扩展应用范围。然而这种高频化，其基波本身就构成一种干扰源，能发一种较强的传导干扰波。此外，通过元件的改进达到高频化的同时，也会因辐射干扰波而产生一种杂散的信号，这些信号就构成电磁干扰。为此，必须采取有效措施，抑制这种电磁干扰，使之符合电磁兼容为特征的绿色能源技术的要求，使无线电波免遭电磁干扰的影响。
1 电磁干扰的产生与特征
开关电源功率变换器中的功率半导体器件，其开关频率通常很高，功率开关器件在频繁的接通与断开过程中，不可避免地要产生电磁干扰。开关电源电磁干扰的产生与特征：电磁干扰的干扰源主要集中在功率开关器件、二极管以及与之相连的散热器和高频变压器上；作为开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高，因而产生电磁干扰的噪声信号强度大，而且频率范围宽。此外，印制电路板的布线，若有存在欠妥之处，也是产生电磁干扰的原因。
开关电源电磁干扰对通讯设备等各类电子设备的干扰途径是：传导干扰和辐射干扰。为此，在开关电源输入和输出电路中，加装滤波器是抑制电磁干扰的最有效方法。
2抑制电磁干扰滤波器的选用与安装
抑制开关电源电磁干扰的技术是滤波技术，它可以把不需要的电磁能量，即传导干扰噪声信号减少到满意的程度，所以在抑制传导干扰方面，滤波技术是有效的手段。
2.1滤波器的选用
电磁干扰滤波器的选用，应根据干扰源的特性、频率范围、电压、阻抗等参数及负载特性的要求进行综合考虑后确定，一般应满足如下要求：(1)滤波器工作频率范围应满足负载衰减特性的要求，并能在宽频带内获得良好的衰减特性。(2)若抑制频率与有用信号频率非常接近时，则需选用频率特性非常陡峭的滤波器。(3)滤波器的阻抗必须与它相连接干扰源的阻抗和负载阻抗相匹配。(4)滤波器电压应根据电源和干扰源的额定电压来确定，使之具有一定耐压能力，并能够承受输入瞬时高压的冲击。万一发生电压击穿，它应处于开路状态，而不会使机壳带电。(5)滤波器允许通过的电流应与电路中连续运行的额定电流相一致。(6)滤波器工作在高电压、大电流、恶劣的电磁干扰环境中。其电感器、电容器等必须具有更良好的安全性能。(7)滤波器应具有足够的机械强度。并且结构简单、体积小、重量轻、安装方便、性能可靠，给用户带来低成本。
2.2滤波器的安装
高速旋转试验机抗电磁干扰设计 第4篇
由工控机控制工业变频器,再由变频器驱动并控制旋转机构的转速,旋转机构带动化学电池旋转,在达到设定转速后,点爆点火头,化学电池开始放电,数据采集系统开始采集电池放电信号,测速传感器在整个过程中一直监测旋转机构的转速。数据采集卡采得的电池信号,由软件进行显示、打印和后期的保存等处理。
由于此系统需要在强电磁环境下采集弱信号(电池放电产生的噪声信号,毫伏级),因此对整机系统的电磁兼容性能要求较高。系统信号说明如图1所示。
1 电磁干扰源分析
本系统的电磁干扰主要来源于3个方面:市电、工作环境和变频器。
1.1 市电
发电厂生产的市电在电网的长距离送电过程中,输电线就像天线一样沿途拾取了大量各种频率的射频干扰,包括能量较大的高次谐波干扰、干扰脉冲和高频数据信号等。它们以各种方式把自己的能量传播出去,形成干扰信号。在本系统中,主要会形成对数据采集系统不利的干扰信号。
1.2 工作环境
在实验机系统的工作环境内,存在着交流电源、大功率设备和各种无线发射装置。它们在运行过程中所发射的电磁能量充满了系统的工作空间,从而会对系统形成干扰。其干扰信号主要是通过电磁辐射的形式来传播的。
1.3 变频器
变频器主要通过电磁辐射与感应耦合来传播干扰信号。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载,它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。Delta变频器的逆变器采用PWM技术,当工作于开关模式且作高速切换时,会产生大量耦合性噪声,而且变频器的输入和输出电流中,含有很多大功率、高频率的谐波信号。因此,它会对数据采集系统、开关量信号以及通讯线路产生电磁噪声和感应耦合;对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;对直接驱动的电机产生电磁噪声,使得电机铁耗和铜耗增加,并将干扰传导到电源,通过配电网络传导给系统其他设备。
(1)电磁辐射。
变频器如果不是装在全封闭的金属外壳内,就可以向外空间辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载,它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。Delta变频器的逆变桥采用PWM技术,当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时,其输出的电压和电流的功率谱是离散的,并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换所引起的辐射干扰问题相当突出。
当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞,则辐射强度与干扰信号的波长有关,当孔洞的大小与电磁波的波长接近时,会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。
(2)感应耦合。
感应耦合是干扰传播的另一条途径。当干扰源的频率较低时,干扰的电磁波辐射能力相当有限,而该干扰源又不直接与其它导体连接,但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合,在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以导体间电容耦合的形式出现,也可以电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现,这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。
2 系统抗干扰措施
2.1 一般抗干扰措施
形成电磁干扰(EMI)须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰,可采用软硬件抗干扰措施。其中,硬件抗干扰是应用措施中最基本和最重要的,一般从“抗”和“防”两方面来抑制干扰,其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统干扰信号的敏感性。一般来说,抗干扰的措施主要有以下几种:
⑴电路的屏蔽。屏蔽是将金属物件置于空间的两个区域中,以控制某一区域的电场或磁场不任意散播到另一区域中。金属屏蔽物可用来覆盖噪声源,使其电磁场不至于外泄,也可用于防止噪声干扰到某一特定区域。按屏蔽机理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
⑵接地技术。接地技术同样也是抑制电磁干扰、提高电子设备电磁兼容性的基本方法。接地按其作用可分为两类:安全接地(保险接地)保护人和设备不受损害;信号接地抑制干扰。良好的接地目标在于:尽量降低数个电路共同使用的接地阻抗所产生的噪声电压;避免产生不必要的地环路,以免感应到外来磁场噪声或者生成不同接地点而有电位差存在。系统良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合,防止外部干扰的侵入,提高系统的抗干扰能力。
⑶滤波。滤波是从复杂信号中提取对自己有用信号的一种抗干扰方式,一般分为软件滤波与硬件滤波。
⑷隔离。电磁干扰的隔离,就是从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来,使它们不发生电的联系。常用的电磁隔离技术主要有磁电、光电和机电等。
其它的一些措施还有电路的分离、电路阻抗的控制、利用电缆抑制噪声、在频域或时域上消除噪声。在本项目中,采用的具体措施有屏蔽、接地、隔离、滤波、电路阻抗的控制等。
2.2 市电干扰的解决措施
在本课题中,有很多电子设备对交流电源的噪声非常敏感,所以对系统的抗干扰能力要求比较高。可以通过在交流电源后串接EMI电源滤波器的方法来解决。EMI电源滤波器是抑制传导干扰信号最有效的手段。它又被称为电网滤波器、进线滤波器等,电源滤波器可以毫无衰减地把直流、50Hz和400Hz等工业上常用的电源功率传输到设备上,但却能够大大地衰减电源线上的各种EMI干扰信号,最大限度地保护设备免受其害。同时,它也能有效地抑制设备本身产生的EMI干扰信号,防止干扰信号进入电网,污染电磁环境,危害其他设备。本课题中采用的电源滤波器如图2所示。
2.3 变频器干扰的解决措施
工作环境所产生的干扰形式与变频器相同,因此两者干扰的解决措施,基本相同。
⑴本系统采用的屏蔽措施。
对于变频器而言,采用最常见的电场屏蔽,即用金属导体把被屏蔽的元件、组合件和信号线包围起来。而屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。本项目选用的Delta变频器本身有铁壳屏蔽,不让其电磁干扰泄漏。为使屏蔽有效,将屏蔽罩可靠接地,而将变频器的输出线装于专用的屏蔽管内。Delta变频器控制信号线采用双芯屏蔽,并且主电路及控制回路完全分离,不能放于同一配管或线槽内。
变频器本身的铁壳屏蔽,可以将其大部分干扰信号屏蔽,但就算是剩下的部分泄露,系统也是无法容忍的。所以还需要对信号传输线路及其它易受干扰的线路屏蔽。
为了消除变频器对开关信号的干扰,将所有开关信号的输入、输出端子都安装在一块绝缘胶木板上,然后将该木板安装在封闭的铁盒中,铁盒可靠接地。所有的开关信号输入、输出线经过屏蔽铁管到达目的地,屏蔽铁管与密封的铁盒之间用专用的接头连接,使之良好接触,整个屏蔽环境紧密封闭,使得所有信号端子都屏蔽在电磁干扰之外。
为了消除变频器对化学电池电压信号的干扰,将电池传输线都放于屏蔽管内,接头处采用专用接头,使得电池电压信号在传输过程中不会受到变频器电磁干扰。
屏蔽端子板的铁盒以及屏蔽传输线的铁管都要保证可靠接地,接地阻抗小于20Ω。
为了降低信号传输线路对电磁干扰的敏感程度,最大程度地降低了信号传输线的电阻。传输线的长度在满足要求的情况下,尽可能缩短,将线径尽可能加大,选用电阻最小的导线。
⑵系统接地方式设计。
信号接地有单点接地和多点接地两种,单点接地又可分为串联单点接地(见图3)和并联单点接地(见图4)。
从噪声观点来看,图3的串联单点接地是最差的接地方法。因任何导线都会有电阻,故流经这些导线的电流会使导线产生压降。若R1、R2和R3分别为各接地导线的电阻,而I1、I2与I3分别为电路1、2与3的地电流,则A、B、C各接地点的电位分别为:
三处接地点的电位相差很多,但由于省工省料,常被指标要求较宽的系统采用。这种接地法绝对不可用于功率强度相差甚远的系统之间,因信号功率较大系统将会严重影响功率较小的系统。
图4的并联单点接地是低频电路最佳的接地方法。由图可看出,接地点A、B与C的电位分别为:
因不同电路间的电流互不干扰,故各接地点的电位也不受其它接地点电位的影响。并联单点接地在高频应用上会有缺点:导线在高频时所表现的电感,使其高频阻抗升高;接地导线会产生电感性干扰的问题。多点接地经常应用于高频电路(1MHz以上),以降低长导线所产生的接地阻抗。
本系统是一个较低频的系统,采用的接地方法综合串联单点接地及并联单点接地的优点,使其效果合乎低噪声的要求,并免除过于复杂的连线方式。综合方式以能量或功率的大小为分类基点。因此不同能量或功率的信号与不同噪声强度电路的接地点不可在同一点。低功率或低能量的电路可以共用同一个接地点,而高功率的电路必须使用其它接地点。
本系统的接地方式(如图5所示):信号接地点,用于低功率或低能量的电子电路,而不能与变频器和电动机电路高噪声接地点混合使用;高噪声接地点,主要针对高功率或高能量的变频器、电动机和其他高功率电路;机壳或机架接地点;总接地点,与以上3个接地点接于同一个接点上,接入大地。
⑶系统的隔离。
在本课题控制系统中,将所有开关量的输入信号采用光电耦合器件进行隔离输入;将所有输出的开关量用固态继电器(SSR)控制,实现隔离。大多数固态继电器是一个零电压开关,在零电压处导通、零电流处关断,减少了电流波形的突然中断,从而减少了开关瞬态效应。固态继电器对过载有较大的敏感性,所以用快速熔断器或RC阻尼电路对其进行过载保护。
经过隔离后,整个系统的稳定性明显提升,可以长时间地稳定工作。
⑷滤波器与电抗器。
为抑制变频器输入侧的谐波电流,改善功率因数,在变频器输入端串联了交流电抗器;为改善变频器输出电流,减少高速电主轴运行噪声,在变频器输出端串联交流电抗器;为了限制变频器高次谐波对外界的干扰,在变频器输出侧安装滤波器。变频装置的滤波器与电抗器连接如图6所示。
3 采用抗干扰措施后的效果
图7和图8分别为未采取和采取抗干扰措施后的信号检测情况(实验中被测电压为直流10V)。对比两幅图可以看出,采取抗干扰措施后,系统对各种干扰信号消除的比较理想,采集的精度也达到了指标要求。
摘要：介绍对高速旋转试验机造成影响的各种干扰源,提出抗干扰措施。
关键词：高速旋转试验机,电磁干扰,抗干扰措施
参考文献
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开关电源电磁干扰抑制技术 第5篇
0 引言
随着现代电子技术和功率器件的发展，开关电源以其体积小，重量轻，高性能，高可靠性等特点被广泛应用于计算机及外围设备通信、自动控制、家用电器等领域，为人们的生产生活和社会的建设提供了很大帮助。但是，随着现代电子技术的快速发展，电子电气设备的广泛应用，处于同一工作环境的各种电子、电气设备的距离越来越近，电子电路工作的外部环境进一步恶化。由于开关电源工作在高频开关状态，内部会产生很高的电流、电压变化率，导致开关电源产生较强的电磁干扰。电磁干扰信号不仅对电网造成污染，还直接影响到其他用电设备甚至电源本身的正常工作，而且作为辐射干扰闯入空间，造成电磁污染，制约着人们的生产和生活。国内在20世纪80一90年代，为了加强对当前国内电磁污染的治理，制定了一些与CISPR标准、IEC801等国际标准相对应的标准。自从2003年8月1日中国强制实施3C认证(china compulsory certification)工作以来，掀起了“电磁兼容热”，近距离的电磁干扰研究与控制愈来愈引起电子研究人员们的关注，当前已成为当前研究领域的一个新热点。本文将针对开关电源电磁干扰的产生机理系统地论述相关的抑制技术。
l 开关电源电磁干扰的抑制 形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。因而，抑制电磁干扰应从这三方面人手。抑制干扰源、消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射、提高受扰设备的抗扰能力，从而改善开关电源的电磁兼容性能的目的。1．1 采用滤波器抑制电磁干扰 滤波是抑制电磁干扰的重要方法，它能有效地抑制电网中的电磁干扰进入设备，还可以抑制设备内的电磁干扰进入电网。在开关电源输入和输出电路中安装开关电源滤波器，不但可以解决传导干扰问题，同时也是解决辐射干扰的重要武器。滤波抑制技术分为无源滤波和有源滤波2种方式。
1．1．1 无源滤波技术 无源滤波电路简单，成本低廉，工作性能可靠，是抑制电磁干扰的有效方式。无源滤波器由电感、电容、电阻元件组成，其直接作用是解决传导发射。开关电源中应用的无源滤波器的原理结构图如图1所示。
由于原电源电路中滤波电容容量大，整流电路中会产生脉冲尖峰电流，这个电流由非常多的高次谐波电流组成，对电网产生干扰；另外电路中开关管的导通或截止、变压器的初级线圈都会产生脉动电流。由于电流变化率很高，对周围电路会产生出不同频率的感应电流，其中包括差模和共模干扰信号，这些干扰信号可以通过2根电源线传导到电网其他线路和干扰其他的电子设备。图中差模滤波部分可以减少开关电源内部的差模干扰信号，又能大大衰减设备本身工作时产生的电磁干扰信号传向电网。又根据电磁感应定律，得E=Ldi／dt，其中：E为L两端的电压降；L为电感量；di／dt为电流变化率。显然要求电流变化率越小，则要求电感量就越大。脉冲电流回路通过电磁感应其他电路与大地或机壳组成的回路产生的干扰信号为共模信号；开关电源电路中开关管的集电极与其他电路之间产生很强的电场，电路会产生位移电流，而这个位移电流也属于共模干扰信号。图1中共模滤波器就是用来抑制共模干扰，使之受到衰减。1．1．2 有源滤波技术
有源滤波技术是抑制共模干扰的一种有效方法。该方法从噪声源出发而采取的措施(如图2所示)，其基本思想是设法从主回路中取出一个与电磁干扰信号大小相等、相位相反的补偿信号去平衡原来的干扰信号，以达到降低干扰水平的目的。如图2所示，利用晶体管的电流放大作用，通过把发射极的电流折合到基极，在基极回路来滤波。R1，C2组成的滤波器使基极纹波很小，这样射极的纹波也很小。由于C2的容量小于C3，减小了电容的体积。这种方式仅适合低压小功率电源的情况。另外，在设计和选用滤波器时应注意频率特性、耐压性能、额定电流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。滤波器的安装位置要恰当，安装方法要正确，才能对干扰起到预期的滤波作用。1．2 屏蔽技术和接地技术 采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。屏蔽一般分为2种：一种是静电屏蔽，主要用于防止静电场和恒定磁场的影响；另一种是电磁屏蔽，主要用于防止交变电场、磁场以及交变电磁场的影响。屏蔽技术分为对发出电磁波部位的屏蔽和受电磁波影响的元器件的屏蔽。在开关电源中，可发出电磁波的元器件是指变压器、电感器、功率器件等，通常在其周围采用铜板或铁板作为屏蔽，以使电磁波产生衰减。此外，为了抑制开关电源产生的辐射向外部发散，为了减少电磁干扰对其他电子设备的影响，应采取整体屏蔽。可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩，然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体，就能对电磁场进行有效的屏蔽。然而在使用整体屏蔽时应充分考虑屏蔽材料的接缝、电线的输入／输出端子和电线的引出口等处的电磁泄露，且不易散热，结构成本大幅度增加等因素。为使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用，加强屏蔽效果，同时保障人身和设备的安全，应将系统与大地相连，即为接地技术。接地是指在系统的某个选定点与某个接地面之间建立导电的通路设计。这一过程是至关重要的，将接地和屏蔽正确结合起来可以更好地解决电磁干扰问题，又可提高电子产品的抗干扰能力。1．3 PCB设计技术 为更好地抑制开关电源的电磁干扰，其印制电路板(PCB)的抗干扰技术尤为重要。为减少PCB的电磁辐射和PCB上电路间的串扰，要非常注意PCB布局、布线和接地。如减少辐射干扰是减小通路面积，减小干扰源和敏感电路的环路面积，采用静电屏蔽。而抑制电场与磁场的耦合，应尽量增大线间距离。在开关电源中接地是抑制干扰的重要方法。接地有安全接地、工作接地和屏蔽接地等3种基本类型。地线设计应注意以下几点：交流电源地与直流电源地分开；功率地与弱电地分开；模拟电路与数字电路的电源地分开；尽量加粗地线。1．4 扩频调制技术 对于一个周期信号尤其是方波来说，其能量主要分布在基频信号和谐波分量中，谐波能量随频率的增加呈级数降低。由于n次谐波的带宽是基频带宽的n倍，通过扩频技术将谐波能量分布在一个更宽的频率范围上。由于基频和各次谐波能量减少，其发射强度也应该相应降低。要在开关电源中采用扩频时钟信号，需要对该电源开关脉冲控制电路输出的脉冲信号进行调制，形成扩频时钟(如图3所示)。与传统的方法相比，采用扩频技术优化开关电源EMI既高效又可靠，无需增加体积庞大的滤波器件和繁琐的屏蔽处理，也不会对电源的效率带来任何负面影响。
抗电磁干扰 第6篇
【关键词】电子工程；电磁干扰；控制技术
0.前言
面对电子工程系统中的电磁干扰，找到干扰源，进行有效的防治是非常重要的。另外设备的生产过程中也应该考虑到这一问题，并且提出解决方案，以免发生问题。在造成损失后“亡羊补牢”式的处理，在根本上是无法解决已经发生的问题的。
1.电子工程系统中电磁干扰的诊断
1.1辐射的干扰
本质上干扰的能量是来自于辐射源的，它通过介质，以电磁波的形式传播。而是会否构成辐射干扰，应由构成辐射干扰的三要素来考虑，辐射干扰源向外辐射能量的途径，辐射的强度、辐射是否造成问题。而对于潜在的威胁也不要忽略掉，做好预防工作。
1.2分析干扰的来源
最重要的一个问题是判断干扰的来源，只有准确将干扰源定位后，才能够提出解决干扰的措施。既可以通过干扰的性质以及强度，来分析干扰来源，也可以根据信号的频率来确定干扰源，这两项均是确定干扰源头的重要的数据，只要知道了干扰信号的发生的原因，就能够推测出干扰是哪个部位产生的。由于频谱分析仪的中频带宽较窄，因此能够将与干扰信号频率不同的信号滤除掉，精确地测量出干扰信号频率，从而判断产生干扰信号的电路。
1.3传递干扰的电磁通道
传导干扰的电磁传输通道可以分成为，电容传导耦合、电阻传导耦和电感传导耦合。电容传导耦合或称电场耦合，是干扰源和接收器之间，通过导线以及部件的电容相互交联而构成的电磁传导耦合。电阻传导耦合或称公共阻抗耦合，是干扰源和接收器之间，通过公共阻抗上的电流或电压交链而构成的电磁传导耦合。电感传导耦合或称互感耦合，实际上是磁场耦合，即干扰源和接收器之间通过干扰源电流产生磁场相交链而构成电感传导耦合。
1.4专业的检测设备
精密、准确的检测设备也是很重要的，它能很快的帮助找出干扰源，以更快的解决，防止危害进一步扩大，造成巨大损失。要做好日常的检测，积极维护。不要发现问题才想起解决，要及时发现，及时处理。另外要做好隔离工作，把一切可能的干扰源做好记录，能处理的要妥善安排，不能处理的也要找出安全的解决方案，尽一切的可能让会出现的威胁在根源上去除掉。
2.电子工程系统中电磁干扰的控制技术
2.1线缆的静电屏蔽和电磁屏蔽
在电子工程系统中采用双绞屏蔽电缆来抑制信号传输过程中对噪声的电容性耦合和电感性耦合。但是在相应的国家标准和行业标准里，对采用双绞电缆其绞距的选择没有作出规定。其中的噪声衰减度系指平行导线时的干扰磁场值和采用双绞线后的干扰磁场值之比。双绞线的屏蔽效果随每单位长度的绞合数的增加而提高。但绞距愈短，电缆的成本费用也愈高。采用绞距为50mm左右的双绞电缆为宜。对电缆屏蔽层的接地，许多行业规范原则上是规定一端接地，另一端悬空。但单端接地只能防静电感应，在雷击时抑制不了雷电波的侵入。为此，除了内屏蔽层的一端接地外，还应增加有绝缘隔开的外屏蔽层，外屏蔽层应至少在两端做等电位接地。在雷击时外屏蔽层与地构成了环路，感应出一电流，该电流产生的磁通抵消或部分抵消雷击时的源磁场的磁通，从而抑制或部分抑制无外屏蔽层时所感应的电压。通常，可利用金属走线槽或穿金属管作为外屏蔽层，但必须保证槽与槽之间或金属管与金属管之间的连接良好且两端接地。
2.2模拟电路的加固
把所有电路视为射频电路。将电缆屏蔽层单端接地虽然能够防止电路受到低频地环路的影响，但会使电缆受到四分之一波长频率以上频率的远场感应电压影响。必须使射频防护措施在整个试验频段内（150kHz～1GHz）都有效。
仅在一端接地屏蔽体。在高频时干扰差不多都是以共模形式出现或在元件引脚至地（或机壳）间，而元件引脚与引脚之间则没有。因此，元件引脚至地间的回路需要加以处理。高频时外部电场在屏蔽电缆上感应出电流。电流和电压的最大值出现在四分之一波长为电缆长度的频率点上。在电缆谐振频率以上，电缆的屏蔽层开始失效。
屏蔽体两端接地。如果电缆屏蔽层在两端接地，其主要受干扰频率将发生在半波长等于电缆长度的频率上。如果屏蔽层的端接不是同轴方式，而是依靠小辫端接，则在谐振频率的奇数倍的频率上，屏蔽层将失去作用。单根小辫的屏蔽层端接意味着，最大的半波电流将仅通过小辫流动，从而在小辫周围产生极强的磁场。
端接同轴电缆屏蔽层。只有使屏蔽层上的电流通过多点接地，这些电流产生的磁场才会相互削弱，从而保护连接器中的信号针。所有连接器应是金属的，并应通过直接的金属与金属接触连接到机箱上（连接器和机箱都应是导电光洁表面）。应使用屏蔽护套，如镀锡的“压纹”D型连接器，最好不用DIN和小DIN连接器。
将屏蔽与非屏蔽引线安排到不同的连接器中。所有准备用滤波的方式来加固的信号插针应布置在同一个连接器中。连接器中的所有插针都应滤波。各滤波电容的容量差别不超过10倍。屏蔽和非屏蔽引线不要穿过同一连接器。所有的屏蔽引线应绑扎在一起，这样可采用标准的端接方法来处理。对于多层屏蔽电缆，可通过一金属导电带短接在一起，或者使用专门的连接器护套，将每一层屏蔽都连接到连接器的外壳上。
3.滤波电容值
如果在信号引线上采用线到机壳的滤波，那么其电容量会受到允许的泄漏电流的限制。滤波器中的共模电感的电感量如果较大，则电容的容量可以小些，同时仍然能够满足大多数电路所需要的低通滤波插损值。对低频模拟电路采用编织网屏蔽电缆。通常模拟电路设计人员们有一个共识，屏蔽电缆的屏蔽层只能在一端接地。这样做的目的是防止屏蔽层中的地环路电流，这些电流会在负载电阻上感应出噪声电压。绞线可以有效地减小“地环路”磁场耦合。因此，为了提高灵敏模拟电路的抗扰性，应采用每吋18绞距的双绞屏蔽电缆，并且屏蔽层两端都接地。
4.结论
经验告诉大家，在电子工程系统设计阶段考虑干扰的抑制问题，采用的技术方法多而且又非常直接簡单，费用也低廉。如果待到投运过程中发现了问题再去解决，那就要花更高的代价和精力，有时甚至可能会无法彻底解决。
【参考文献】
抗电磁干扰 第7篇
1 500k V串联补偿装置的系统结构模型
为了实现对500k V串联补偿装置的电磁干扰抑制, 首先进行500k V串联补偿装置的系统结构模型设计, 进行了500k V串联补偿装置的电磁耦合器的等效电路设计, 构建电磁耦合器控制的约束参量模型, 500k V串联补偿装置的等效电路结构如图1所示。
500k V串联补偿装置是实现变电的重要器件, 在高压电力传输中具有重要的应用价值。500k V串联补偿装置由感应电能组件、电磁耦合器、控制器组成, 500k V串联补偿装置在谐振条件下永磁无刷极对数P, 极弧系数β, 磁导率H/m, 500k V串联补偿装置的发射线圈电流有效值为Ip, 全磁场有效电流值Is为:
2电磁干扰滤波抑制
在上述构建500k V串联补偿装置的系统结构基础上, 进行电磁干扰的信号分析, 在500k V串联补偿装置输出端口, 存在N个与磁场垂直的导体, 得到输出的电磁干扰信号为:
其中,
通过上述分析, 实现500k V串联补偿装置的抗电磁干扰滤波。
3实验分析
为了测试本文设计的500k V串联补偿装置的电磁干扰滤波的性能, 进行仿真实验, 500k V串联补偿装置的磁密在2.2到4.5之间取值, 转矩输出为23 N.m总损耗为56.7W, 得到采用本文方法进行电磁干扰抑制滤波后的变电输出参量如图2所示。
仿真结果表明, 采用该方法进行500k V串联补偿装置抗电磁干扰设计, 输出的变电损耗较低, 输出参量可靠稳定。
4结束语
本文进行500k V串联补偿装置的电磁抗干扰处理, 进行电磁干扰的信号分析, 采用级联滤波进行磁损耗抑制, 实现抗电磁干扰滤波, 采用本文方法具有较高的抗干扰能力, 提高了变电器的稳定性和抗干扰性。
摘要：对500k V串联补偿装置抗电磁干扰设计, 对变电运维和串补装置运维具有较好的抗干扰稳定作用。提出基于磁损耗抑制的抗电磁干扰滤波器设计, 实现电磁干扰抑制。构建500k V串联补偿装置的系统结构模型, 进行电磁干扰的信号分析, 采用级联滤波进行磁损耗抑制, 实现抗电磁干扰滤波, 仿真结果表明, 采用该方法进行500k V串联补偿装置抗电磁干扰设计, 输出的变电损耗较低, 提高了变电器的稳定性和抗干扰性。
关键词：500kV串联补偿装置,电磁干扰,抑制
参考文献
[1]刘刚, 肖烨然, 孙庆文.基于改进反电势积分的永磁同步电机位置检测[J].电机与控制学报, 2016, 20 (02) :36-42.
抗电磁干扰 第8篇
中波广播的频率范围为526.5k Hz ~ 1605.5k Hz, 波长范围约为570m ~ 187m。现阶段中波广播发射机的功率都比较大,地市级的发射台站多采用10k W ~ 50k W发射机,省级台站和国家级台站多采用50k W ~ 200k W发射机。以10k W发射机为例,在天线半径200m范围内的电磁波场强可达到100d Bμv以上,如果有多部10k W发射机,那么该台站附近的电磁波场强可达到110d BμV左右。在这样强大的电磁环境下,各种电气设备、发射机和微控电子设备都会受到干扰而无法正常工作,甚至烧毁。对于台站内较长的电力线、电缆、电话线、裸露的金属丝等,在高频电磁辐射环境中,相当于电磁波接收天线,会感应较强的高频电压,如果触碰到人体或其他设备时会发生高频电压放电而形成电击事故,造成人体灼伤和其他设备损坏。对于发射机和音频信号线,如果不采取抗电磁干扰措施,会在传输的信号线和发射机匹配网络中感应到无用的干扰信号,严重影响所发射节目的收听效果。电话线和网线中受到的电磁辐射干扰会使电话机中出现广播节目的串音、电话无法拨号、电脑无法上网、电脑显示屏花屏等故障。由于各个发射台站存在或多或少的多频共塔情况,同塔的发射机所发的不同频率电磁波会通过馈线反射至另外的发射机内造成破坏。发射塔既是发射天线又是接收天线,其接收的电磁波辐射同样会对发射机造成影响。因此,需要对中波发射台站的各种设备采取有效的抗电磁干扰措施。
2电磁辐射的防护措施
针对不同的电磁辐射干扰,应采用不同的措施进行防护,常用的抗干扰技术有滤波法、接地法、屏蔽法、 隔离法、吸收法等。
1)滤波法:滤波的作用是将混有噪声和干扰的信号通过提取有效信号而剔除掉无用的干扰信号达到抗电磁干扰。主要用于防止传导干扰,其作用机理是限制接收装置的频带(如高频带、低频带等),使得有用信号频带内的信号畅通,无用信号频带内的信号受到抑制, 以达到去除干扰的目的。
2)屏蔽法:屏蔽是将两个不同空间的电器或电路用金属物进行隔离,以控制电磁场由一个区域向另一个区域感应和传递。通常由金属板或金属膜将需要隔离的电路、电器、电缆等包围起来防止电场和磁场耦合干扰。 将辐射源进行屏蔽使之不对限定范围外的电路设备产生影响称之为主动场屏蔽或有源场屏蔽,将需保护的电路设备进行屏蔽以排除外部电磁干扰的影响称之为被动场屏蔽或无源场屏蔽。
3)接地法:接地法是将屏蔽部分或屏蔽体本身产生的感应电流引入大地,以避免其成为二次辐射源。比如裸露的金属线接地后,金属线上聚集的电荷通过接地线流入大地,不会再产生电击放电现象;滤波器接地后, 滤波器起到抑制共模干扰的作用。
4)隔离法:隔离是将电磁干扰的传播途径进行改变或切断,以达到抑制干扰的目的。电磁干扰主要途径是空间电磁波和金属导线,因此将需要传送的信号改变其传播方式就是运用隔离法。常见的将导线传输转变为光纤传输,在电路中使用光电耦合器、变压器、继电器等都是隔离法抗电磁干扰的措施。
5)吸收法:吸收法是依据匹配、谐振的原理,选用适宜的能够吸收电磁波能量的材料,将泄露的能量衰减、吸收并转化成热量,从而达到抗电磁辐射干扰的方法。石墨、铁氧体、活性炭等都具有较好的吸收效果, 可用于高频设备内的屏蔽材料使用。
3中波广播发射台站抗电磁辐射干扰措施的选用
1)中波发射机房通常是距离发射天线最近的建筑, 处于电磁辐射干扰最严重的区域,机房内的发射机和电子设备等容易受高强度电磁辐射的干扰和影响,因此需要对机房和值班室进行屏蔽,以确保此类设备的正常工作。根据屏蔽原理,用铜网对机房和值班室的四墙、地板、天花板进行铺设,并连接在一起形成完整的屏蔽罩, 同时最好使用铁门和在窗户上安装铁丝网,并将铁门和铁丝网与铜网相连,最后通过宽铜带将整个屏蔽层与接地井连接。接地井需要保证良好的接地效果,接地阻值不能大于4Ω,如果屏蔽层接地效果不好或未接地屏蔽层吸收的电磁辐射能量无法泄放,会产生大量热量,效果也会大打折扣。通过这样的抗干扰措施,经实际测试, 机房外电磁波场强是100d BμV,机房内电磁波场强下降至50d BμV左右,大大降低了机房和值班室内电磁辐射干扰强度,为发射机和各种电子设备创造了纯净的电磁环境。机房内的电子设备应放置于机柜内,机柜尽量选用全金属外壳的屏蔽机柜。各个设备的外壳接地端与屏蔽机柜柜体相连,通过同一根铜带与接地井相连,保证不存在涡流干扰。
2)发射台站的各种长线缆也容易受到电磁辐射的干扰。(1)长距离的照明线、视频监控的供电线可以用带屏蔽的音频线代替,另外在输出端装上电源滤波器, 音频线的屏蔽层和滤波器外壳接地,用此屏蔽、接地加滤波的办法,能有效滤除220V交流电中混杂的高频感应电;(2)传输发射机信号的带屏蔽音频线接卡侬头时, 卡侬头“1”脚接音频线屏蔽层,“2”脚接音频线正端,“3” 脚接音频线负端,同时需要将音频线的屏蔽层与卡侬头的外壳连接起来,使音频线所接设备、音频线、卡侬头形成完整的屏蔽,从而达到最佳抗干扰效果;(3)内线电话线同样采用带屏蔽音频线代替,屏蔽层接地后对电磁干扰有一定屏蔽作用,但电话内串音和杂音只是减弱而没有完全消除。将电话线路的“+”端和“-”端并联一个高频电容和绕线磁环组成吸收网络,对高频干扰进行吸收,能取得良好效果;(4)外线电话线的受干扰程度严重,需要采用隔离法进行电磁辐射隔离。使用光纤电话线路,然后通过光端机将光信号转换成电信号,能有效隔离电磁干扰;(5)视频监控摄像头相对分散,数据线长,采用光纤代替数据线,光纤两端的光端机、电源、摄像头等用屏蔽罩进行屏蔽,用数字摄像头和网络硬盘录像机取代模拟摄像头和录像机,通过这样的措施, 能有效消除电磁干扰模拟线路和摄像头引起的监控画面丢失、死机花屏故障;(6)与互联网的连接通常采用光纤连接,不易受到电磁辐射的干扰,台站的内部局域网连接需要采用带屏蔽网的超五类网线连接。对于距离超过50m的网线,屏蔽网所起的屏蔽作用下降,需要在网线中连接集线器进行放大和隔离,连接集线器后网线的有效连接距离由30m扩大至80m。在实际应用中,网线的屏蔽层不能两端接地,只能在靠近电磁辐射源的一端将屏蔽网接地,这是因为在电磁辐射区域两端存在电位差,会影响到屏蔽的效果;(7)电脑显示屏在受到电磁干扰或者在视频连线受到电磁干扰时会出现水波纹和横纹,采用吸收法在视频线上安装磁环进行吸收就会取得效果。有时将显示屏或连线改变方向和位置,干扰就会消除,这是因为中波发射机发射的电磁波是垂直极化方式,躲开电磁波极化方向就能减少电磁辐射影响,阻断电磁干扰路径,消除干扰。
3)同塔的发射机发射的电磁波会通过馈线传入另一部发射机,影响非常大,因而需要在发射机的匹配网络中加入阻塞网络,相当于使用带通滤波器,使有用波能够传输出去而阻止无用波的传入。天线既能发送电磁波又能接收电磁波,接收的电磁波会影响发射机的正常工作,因此在调配网络中加入吸收网络,作用同样相当于带通滤波器。与阻塞网络不同的是,吸收网络一端接地,对无用波形成对地通路而防止有用波的对地泄放。
4结论
电磁辐射干扰形成的原因非常多,在复杂的电磁环境下,不同的干扰情况需要采用不同的措施进行消除, 必要时采用多种措施综合运用才能达到良好的抗电磁干扰效果。当前,中波发射台发射的频率越来越多,功率越来越大,对电子设备的影响愈加明显,在采用抗干扰措施使更需多方考虑,以期用最简便有效的方法达到最佳效果。
参考文献
抗电磁干扰 第9篇
关键词：电力系统,PLC,抗电磁干扰技术
一、PLC抗电磁干扰技术
PLC日益向计算机化、智能化、网络化发展, 它的硬件结构基本上与微型计算机相同, 基本构成分为电源、中央处理器、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块六大方面。当可编程逻辑控制器投入运行后, 其工作过程一般分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。在输入采样阶段, 可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据;在用户程序执行阶段, 可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序。
在PLC的开发过程中, 根据影响方式, 将干扰分为共模和差模两种模式。电压和电流的变化通过导线传输时有二种形态, 我们将此称做“共模”和“差模”。其中, 共模干扰是在信号线与地之间传输, 属于非对称性干扰;差模干扰是线与线之间的干扰, 是在两根信号线之间传输, 属于对称性干扰。差模干扰也是指作用于信号正端和负端之间的干扰电压, 主要有空间电磁场的耦合感应及共模干扰被不平衡电路转换后形成的差模电压, 这种干扰加载在有用信号上, 将会直接影响测量与控制的精度。对差分放大器, 两路输入的干扰信号, 如果是大小不相等, 或方向不相同, 即为差模干扰信号。根据之前的工作经验, 在PLC系统中的电磁兼容性问题大多是共模干扰问题。
MB系列的i PLC不仅具有传统普通的PLC的所有特点, 还在该基础上, 发展了其独特的特点, 因此, MB系列的i PLC不仅解决了传统PLC的一些缺点, 如调试困难、不直观等, 还可以通用于多种工业控制平台, 在应用中更加方便、灵活。MB系列的i PLC具有类型丰富的模块, 不仅提供了多种类型的输入输出端口模块及各种可以满足特殊要求的模块, 还有全智能的输入输出端口模块, 以太网通信接口, 支持双以太网冗余配置, 提供了串口通信模块, 具有串口通信功能, 开出回路采用密码锁设计, 输出时具有反读校验功能, 另外, 还有双机热备冗余设计, 监控模块之间可以实现实时自动备份数据等一系列特点。根据监测显示, MB系列的i PLC在干扰信号强度为±4千伏, 信号重复频率为5千赫兹时, 电快速瞬变脉冲抗扰度的试验等级为4级;在空气放电±15千伏, 接触放电±8千伏时, 静电放电抗扰度为4级;在共模信号强度为2、5千伏, 差模信号强度为1千伏, 信号频率为1兆赫兹、100千赫兹时, 阻尼震荡波抗扰度为3级。实验表明, MB系列的i PLC的电磁兼容性指标远远超过传统的PLC的指标, MB系列的i PLC已在国内多家水电厂得到广泛应用。
二、电力系统应用中的注意事项
在PLC系统设计时, 首先应确定控制方案, 下一步工作就是可编程逻辑控制器工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间, 因此, 工程设计选型和估算时, 应详细分析工艺过程的特点、控制要求, 明确控制任务和范围确定所需的操作和动作, 然后根据控制要求, 估算输入输出点数、所需存储器容量、确定可编程逻辑控制器的功能、外部设备特性等, 最后选择有较高性能价格比的可编程逻辑控制器和设计相应的控制系统。
1. 输入输出点数的估算
输入输出点数的估算应考虑适当的余量, 输入点是指开关量输入, 一般是24V电压直流输入。不同的PLC输入的电压是正还是负不一样, 是用本机带的24V输入还是用外置电源供电也不同。输入与输出信号全是开关量, 即1为开, 0为关。
2. 存储器容量的估算
存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小, 程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小, 因此程序容量小于存储器容量。设计阶段, 由于用户应用程序还未编制, 因此, 程序容量在设计阶段是未知的, 需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算, 通常采用存储器容量的估算来替代。
3. 电源
可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的, 因此, 可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。解决PLC中电磁兼容性问题, 可以在电源线上添加隔离变压器或滤波器, 从而真正做到从源头上确保PLC的供电干净。
三、结论
本文主要分析电磁干扰的来源、影响因素及如何可以抑制电磁干扰, 并详细介绍了MB系列中PLC开发过程中的抗电磁干扰技术及在电力系统应用时应当注意的事项, 希望对PLC工程应用中的抗电磁干扰技术有所帮助。电磁兼容性问题是PLC设计中的一大重点和难点, 应该加强对员工的专业知识培训, 加强对技术的创新与应用, 制定相关的监督制度, 防患于未然, 不能等到出现问题后在解决电磁兼容性问题, 从而做到更好地解决电力系统中的PLC电磁干扰问题。
参考文献
[1]王善永, 陈思宁, 施冲, 等.MB系列智能可编程逻辑控制器[J].电力系统自动化, 2005, (10) :82-84.
抗电磁干扰 第10篇
1 电磁干扰的类型
广播中的电磁干扰可以分为传导干扰、辐射干扰。其中传导干扰指的就是在中短波广播发射信号的传输过程中电磁信号利用传输介质进行干扰, 这属于比较少见的干扰情况。而辐射干扰确是日常生活中短波广播发射信号最常见的一种类型, 重要指的就是干扰源利用空间形成的信号对中短波广播发射信号的干扰。辐射干扰主要是利用电磁干扰源对信号进行控制, 然而电磁干扰源又可以分为人为干扰和自然干扰这两种方式。人为干扰指的就是各种电磁设备之间产生的信号干扰因素, 自然干扰主要指的就是大自然中原本就存在着的自然噪声。同时还可以根据电磁干扰的属性进行划分, 可以分为功能型, 以及非功能型。
2 中短波广播发射中电磁干扰的主要类型分析
2.1 被测信号的干扰。
从日常生活中, 可以清楚地了解到目前被测信号的干扰是中短波广播发射中的电磁干扰主要类型之一。这一类型可以分为共模干扰、常态干扰。从理论上来讲, 共模干扰指的就是说在转换器的端口上, 它存在着两个共同的干扰电压, 并且造成这种干扰的原因有直流电压、交流电压。常态干扰指的就是造成干扰的噪声, 同时在被测信号上出现叠加的现象。这里指的干扰噪声是出现的频率快并且没有任何规律的交变信号。而被测信号指的就是出现的频率波动不大的交流信号, 或者是能起到作用的直流信号[1]。被测信号在干扰过程中, 所得的分析就是让技术人员重视在整个监控系统中, 并且是在共模干扰的情况下, 如果被测信号为单端输入, 那么其电压将会变成常态干扰。从这里就可以清楚地知道, 想要避免常态干扰信号的形成, 就必须使用两个输入端口的方式预防干扰。
2.2 程序干扰。
从理论上可以知道除了被测信号的干扰, 程序的干扰也是中短波广播发射中电磁干扰的重要类型之一[2]。由于现在我国出现了许多自动化设备, 从而使得我国很多的广播发射在进行信号的传输的过程中也使用的是自动化控制的方法。由于中短波发射台一直处在一个比较复杂的电磁环境当中, 虽然箱体、编程逻辑控制器等本身都自带着抗电磁干扰的功能, 但是在实际的运行当中由于电位接地、屏蔽等工作出现了失误, 从而出现工控机、可编程控制器等都会发生电磁干扰。了解到出现这种失误的原因之后, 当再次出现这种情况时可以采用屏蔽电缆, 或者是屏蔽部分的可编程逻辑控制器等方式对中短波广播发射中的电磁干扰加以控制。
2.3 线间耦合干扰。
从理论上可以知道电容性耦合、电磁性耦合、电感性耦合都属于线间耦合干扰, 在发生中短波广播发射中的电磁干扰的时候, 这些干扰形式都会在不同的程度上影响信号的传输, 同时在回路中过程中会产生电磁场, 从而导致了电感性耦合加强了电磁场的干扰, 对中短波广播发射中的电磁产生重大的干扰[3]。
2.4 地面干扰。
属于地面发射设备, 假如这些地面发射设备本身信号就有问题, 它们的杂散指标没有在规定的范围之内, 那么信号波中肯定含有杂波, 或者含有谐波。同时由于设备当中的变频器等设备, 在设置的过程中出现问题, 也会造成信号波的噪声太大, 从而影响了中短波广播发射的传输效果。
3 中短波广播发射中的抗电磁干扰的相关技术
随着我国科技的不断发展, 中短波广播发射中的抗电磁干扰技术不断得到完善, 但是电磁干扰的现象也越来越严重, 逐渐已经成为影响中短波广播发射中的电磁干扰的主要因素, 这就要求相关的技术人员加强对中短波广播发射中的抗电磁干扰技术的不断研发。
3.1 中短波广播发射中的抗电磁干扰共模干扰技术。
从以上的可以清楚地了解到对于共模干扰技术形成的原因可以采取两种不同的抗干扰技术。其中的一种方面就是利用模数转换器的前置放大器, 从而使得双端输入的运算放大器得到使用, 这样就可以在中短波广播发射的过程中, 假如出现共模干扰的时候, 就可以通过模拟负载来识别, 并且被测信号也可以使用[4]。但是共模干扰也难以形成有效的回路, 从而使得共模干扰也被降低了。所以从实际中可以看出, 这种抗干扰模式还需要进一步的加强, 但是如果使用数字铝箔技术, 那么将会出现非常好的抗干扰效果。
3.2 中短波广播发射中的抗电磁干扰常态干扰技术。
俗话说:“擒贼先擒王, 射人先射马。”这就意味着在对中短波广播发射中的电磁干扰进行控制的时候, 应该从源头进行控制。控制措施主要是对被测信号进行控制, 将被测信号的频率控制在相应的范围之内, 这是技术人员需要注意的重中之重。当常态干扰的频率高于被测信号时, 需要将被测信号中的干扰信号通过低通滤波器进行控制, 这样在特定的情况下也是可以起到抗干扰的效果。同样的问题, 当常态干扰频率与被测信号相同时, 或者是接近时, 也可以通过滤波器来降低中短波广播发射中的电磁干扰现象的出现。
3.3 中短波广播发射中的电磁干扰的线性耦合技术。
从以上可以清楚地了解到线性耦合是通过中短波广播发射台, 它的职能控制预计监测系统发出, 或者是进出信号而进行的。从而可以将干扰源有效的控制在规定的范围之内, 从而有效的降低干扰的形成。这里的干扰源主要是将信号源控制住, 它的手段是先使用双绞线, 或者是同轴电缆将中短波广播发射中的信号传输的途径进行全面的扩大, 从而有效的避免线形形成耦合而对中短波广播发射台中的信号进行干扰。同时, 可以使用西方先进的技术手段对其生成的信号源进行屏蔽, 这样可以从根本上杜绝了电磁干扰的产生, 但是这样的方式, 成本太高, 一般情况下是不会使用的。
结束语
从以上可以看出来, 我国在中短波发射技术上虽然取得了一定的成就, 但是在电磁干扰方面还有很大的缺陷。并且中短波广播发射技术的难点就是对电磁干扰的防范。同时在很大的程度上阻碍了我国中短波信号发射技术的快速发展。因此一定要将中短波广播发射中的抗电磁干扰技术认真进行研究, 并提出有效的措施, 从而保证我国广播行业的快速发展。
参考文献
[1]田军.中短波广播发射台的电磁干扰及其应对措施[J].硅谷, 2015, 2:126, 232.
[2]蒋东华.中短波广播发射台电磁干扰及抗干扰措施[J].电子世界, 2014, 14:83.
[3]李君.浅析中短波广播发射台的电磁干扰与解决方法[J].现代工业经济和信息化, 2015, 6:41-42, 50.
抗电磁干扰 第11篇
关键词：高速铁路;电磁防护;牺牲阳极;固态去耦合器
一、高速铁路对油气管道的电磁干扰
（1）干扰的产生。当管道与强电线路距离平行接近时，其周围产生交变磁场，这个磁场会在油气管道上产生干扰电压。（2）干扰的危害。交流电可以加速管道的腐蚀层的老化，引起其脱落，使其原有的防腐措施失效。在故障状态下，其产生的感应电压可能击穿保护设备，危机操作人员的人身安全，甚至对周围的环境产生破坏。
二、干扰影响的测定
（1）土壤电阻率的测定。由于成份是多种多样的，因此不同土壤的土壤电阻率的数值往往差别很大。影响土壤电阻率的最主要因素是湿度。利用接地电阻测试仪测量土壤电阻率，接地电阻测试仪用四极法测量土壤电阻率。
图1 四极法测量土壤电阻率的示意图
表1 主要参数
（2）机车特性。本线开行CRH系统动车组，其主要参数如下：
图2 牵引特性图 图3 再生制动特性
三、电磁防护方案
（1）牺牲阳极防护方案。目前普遍采用电法保护和绝缘层保护相结合的方法。电保护法种类很多，目前国内外广泛采用的电保护法主要是阴极保护法，因为阴极保护法效率高，投资少，施工方便。由于阳极的氧化反应而使阳极金属不断腐蚀溶解，即“牺牲”掉，以实现对阴极的金属的保护。把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，这时电极电位较负的金属为阳极。
设置排流接地后，管道将能在排除电气化铁道所产生的杂散电流甚至接触网短路所造成的影响的同时，维持了原有的保护电位。
图4 牺牲阳极轴向水平卧式安装方法
（2）交流排流方案。采用的电磁干扰解决方法是在管道上安装排流装置，排流装置可以有效的解决电磁干扰问题，将管道电位限制在可靠的水平。根据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》（GB/T 50698-2011）第4.1.2条，对干扰源在正常和故障条件下管道可能受到的交流干扰进行计算。计算公式如下：
Umax=U20m·fd·Ick·αγ·α 其中，Umax—管道上磁干扰电压最大值（V）;U20m—接近距离为20m时磁干扰电压最大值
（V/kA），铁路为了减轻电气化强电线路对其它设施的电磁干扰，全线采取了桥梁和桥墩中钢筋连成整体，在距管道两端的桥墩钢筋不接地，其余的接地，接地电阻小于或等于4欧。钢轨与轨枕之间铺设绝缘垫。现行的交流排流方案有4种，比较如下：（1） 直接排流：效果好。（2）隔直嵌位式排流：效果好，无需电源。（3） 负电位排流：适用于高土壤电阻率的地方，排流效果好，可向管道提供阴极保护。（4）固态去耦合器排流：这是国外广泛采用的排流防护新技术。
图5 大乙烯管廊固态去耦合器安装图
四、结束语
抗电磁干扰 第12篇
一、干扰对变电所综合自动化系统的影响
(一) 干扰对电源回路的影响。
监控主机系统和通信管理机, 一般都采用220V交流电源。此电源来自变电站自用变压器, 从站用变压器到计算机的引线很长, 而且在站用变压器上还接有其他负荷, 电网的电压、频率波动都将直接影响到微机系统。由于电源与干扰源之间的直接耦合通道相对较多, 而且电源线直接连至系统各部分, 受干扰后往往造成计算机工作不稳定, 甚至死机。
(二) 干扰对模拟量输入通道影响。
干扰的直接后果是从电压互感器和电流互感器的二次接线引入浪涌电压, 造成采集数据错误, 影响采样精度和计算的准确性, 可能引起微机保护或自动装置误动作, 甚至损坏设备。
(三) 干扰对开关量的输入、输出通道的影响。
变电所现场的断路器、隔离开关的辅助触点处于恶劣的电磁干扰环境中, 这些辅助触点通过长引线到开关量输入电路, 必然带来干扰信息, 干扰可能使断路器或隔离开关的辅助触点抖动甚至造成分闸、合闸位置判断错误。开关量的输出通道由计算机的输出至断路器的合闸、跳闸出口回路, 除了易受外界引入的浪涌电压干扰外, 自动装置内部, 微机上电过程也容易有干扰信号, 导致误动作。
(四) 干扰对CPU和数字电路的影响。
当干扰侵入自动化系统中的数字电路后, 影响CPU的正常工作, 如果地址线受到干扰, 有可能发出错误指令, 如果CPU在传送数据的过程中, 数据线受到干扰, 会造成数据错误, 逻辑混乱, 对于微机保护或自动装置来说也可能引起误动或拒动或死机。在强干扰下, 可能引起随机存储器中部分区域的数据或标志出错, 后果严重。
二、变电所抗电磁干扰应采取的措施
抑制综合自动化系统的电磁干扰可以在硬件和软件两方面采取措施。下面仅从硬件方面谈谈抗电磁干扰应采取的措施。
(一) 隔离和屏蔽。
为防止外部浪涌影响微机系统的工作, 必须保证端子排任一点同微机部分无电的直接联系。在变电所的综合自动化系统中, 隔离、屏蔽措施有以下几种:1、模拟量的隔离与屏蔽。变电所的微机监控系统、微机保护装置及其它自动化装置所采集的模拟量, 不能直接输入到综合自动化系统, 必须经过自动化系统交流回路中的隔离变压器隔离。隔离变压器一次、二次中间必须有隔离层和屏蔽层, 而且屏蔽层必须安全接地。2、开关量输入、输出的隔离。变电所综合自动化系统开关量的输入, 主要是断路器、隔离开关的辅助触点和主变压器分接头位置等。开关量的输出, 大多数也是对断路器、隔离开关和主变压器分接头的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中, 如果与自动化系统直接相连, 必然会引起强的电磁干扰。因此要通过光耦合隔离或继电器隔离。开关量输入回路前及信号变换部分应考虑采用滤波, 开关量输入信号送给CPU之前, 可采用光电隔离。开关量输出可通过光耦合或继电器进行隔离。3、其他隔离措施。二次回路布线时, 应考虑隔离, 减少互感耦合, 避免干扰由互感耦合侵入。控制电缆尽可能离开高压母线、避雷器和避雷针的接地点、电容式电压互感器。强、弱信号电缆的隔离。强、弱信号分别由不同电缆传输, 信号电缆应尽可能避开电力电缆, 尽量增大与电力电缆的距离, 并尽量减少平行布设长度。
(二) 微机电源的抗干扰。
微机电源回路是电磁干扰最容易进入的通道, 所以电源回路必须采用比其它回路更多抗电磁干扰措施:1、在电源的输入侧安装电源滤波器, 可以滤去交流电源输入的高频干扰和高次谐波。要选用合适类型的滤波器, 必须在电源进线的最前端放置滤波器, 使滤波器之前的电源进线尽可能短。2、电源的输入侧安装隔离变压器, 隔离变压器的输出端直接向微机供电。3、通过UPS电源向微机系统供电, 可有效地抑制电网低频正常状态下的干扰。
(三) 合理布置各个插件。
浪涌电压的频率高、幅度大且前沿陡, 即使经过隔离和屏蔽还会通过电容耦合到后级电路甚至CPU回路。因此, 整个电路的布局应合理, 使微机工作的核心部分远离干扰源。
(四) 接地处理。
在变电所中, 一次系统接地对二次回路的电磁兼容有重要的影响。如果接地合适, 可以减少所内的高频瞬变电压幅值, 特别是减少电网中各点的瞬变电位差, 减低了电网中的瞬变电位升高。这对二次设备的电磁兼容很有好处。二次系统的接地, 应做到:多个电路共用接地线时, 其阻抗应尽量减少;由多个电子器件组成的系统, 各电子器件的工作接地应连在一起, 通过一点与安全接地网相连;工作接地网各点的电位应尽量保持一致。
电磁干扰可能进入综合自动化系统弱电部分的主要途径是通过微机电源, 来自电源的干扰很容易引起死机, 所以对微机电源的地线处理问题是很重要的。要尽量减少微机电源地线对机壳的耦合:尽量减少地线长度, 在允许的情况下加粗线径;微机系统的印刷电路板周围都用电源线封闭起来;印刷电路板上的要害部分不要走线过长, 特别是不要引至面板。
三、结束语
众所周知, 变电所综合自动化系统因其处于电磁干扰极其严重的强电场所, 其控制电路容易受到这些电磁的干扰, 常导致装置的误操作。采取行之有效的抗干扰措施, 对提高铁路变电所综合自动化系统的抗电磁干扰能力非常重要。
摘要：本文通过分析电磁干扰对变电所综合自动化系统中电源回路、模拟量输入通道、开关量的输入输出通道以及CPU和数字电路等的影响, 提出了在该系统中消除或抑制电磁干扰应该采取的措施。
