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电磁骚扰

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  • 发布时间:2015/1/12 9:51:46
  • 作者:银河电气
定义
电磁骚扰是任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对生物或非生物产生不良影响的电磁现象。
参见:GB/T 4365-2003 电工术语 电磁兼容
注:电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。
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电磁骚扰和电磁干扰的区别

  电磁干扰的定义为:电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能下降。

  从两者定义可知,电磁骚扰和电磁干扰为因果关系。电磁骚扰是产生干扰的现象,没有造成一定后果,而电磁干扰则是电磁骚扰引起的后果。

  就像我们在音响旁边打电话,手机发射的电磁波是电磁干扰,而音响被电磁波影响后产生了杂音就是电磁干扰。

  所以我们常说的防止、避免或屏蔽干扰其实也就是阻止电磁骚扰对敏感设备产生电磁干扰而对所需工作产生不良后果。两者是不能混为一谈的。

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电磁骚扰源的分类

2.1按传播形式分类

  (1)传导骚扰;

  (2)辐射骚扰。

2.2按频谱分类

  (1)工频骚扰(50Hz)波长为6000Km;

  (2)甚低频骚扰(30KHz以下)波长大于10Km;

  (3)载频干扰10-300KHz,波长大于1Km(包括高压交直流输电谐波骚扰);

  (4)射频、视频骚扰(300KHz-300MHz)波长在1-1000m之间(功课医疗设备、输电线电晕放电、高压设备火花放电内燃机、电动机、家用电器、照明电器等都在此范围);

  (5)微波骚扰(300MHz-300GHz)波长在1mm-1m(包括特高频、超高频、极高频骚扰);

  (6)雷电及核电磁脉冲骚扰(由吉赫直至接近直流,范围很宽)。

2.3按搔扰源性质分类

  (1)自然骚扰源:包括大气噪声、雷电、宇宙噪声、雨滴的静电噪声、太阳噪声等。

  (2)人为搔扰源:包括功能性发射机非功能性发射。

  功能性发射骚扰包括利用电磁能量发射实现其功能(如通信系统、电视广播系统、雷达等)、武器装备(如核致电磁脉冲、电子对抗机、电磁脉冲炮弹等)。

  非功能性发射包括高压电网设备、工业、科学及医疗设备、机器及工具、运输工具、消费电子设备、静电放电等。

  通过对各类搔扰源的分析我们知道,每一类搔扰源都具有其固有的频段,当系统的工作频段与电磁搔扰源的频段有较大的间隔时,系统将不会受到电磁干扰;而当系统的工作频段与电磁搔扰源的频段相同或相近时,系统的正常工作将会受到电磁干扰。

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电磁骚扰的传播途径

  干扰的产生必须具备三个要素:干扰源、干扰途径和受扰目标。分析各类电磁搔扰源,其实产生的干扰归根结底都是电磁波,因此电磁波传播的途径也便是干扰途径,共有以下三种:

  辐射:搔扰源如果不是在一个全封闭的金属外壳内,它就可以通过空间向外辐射电磁波,其辐射场强取决于装置的骚扰电流强度、装置的等效辐射阻抗以及搔扰源的发射频率,如果搔扰源的金属外壳带有缝隙与孔洞,则辐射的强度跟骚扰波长有关,当孔洞的大小与波长可比拟时,则可形成骚扰子辐射向四周辐射;

  传导:搔扰源可通过与其相连的导线向外部发射,也可通过公共阻抗或接地回路耦合,将骚扰带入其他回路;

  感应耦合:感应耦合是介于辐射途径与传导途径之间的第三条途径,当搔扰源的频率很低时其辐射能力相当有限,若搔扰源也不直接同其它导体连接,此时电磁骚扰能量可通过与其相邻的导体产生感应耦合将电磁能转移到其他导体上。


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应对电磁骚扰的措施

  我的工作处在一个充斥着电磁波的环境,设备要良好的运作就得需要有一个良好的电磁兼容环境。通过分析电磁骚扰而产生干扰的三个要素可以得知较少干扰源、截断干扰途径、提高受扰目标的抗干扰性能,都可以降低干扰对系统产生的影响。在实际工作中,通常采取以下两种措施。

4.1滤波,通过抑制系统中的各类谐波及过电压来减少干扰源

  建筑内存在有大量产生高次谐波的电气设备及电气元件,如气体放电灯及电子整流器、计算机显示器、不间断电源、整流器、电机变频调速器及软起动器等。大量的谐波是产生电磁骚扰的主要因素之一,而且谐波除了产生电磁骚扰外还将带来诸多不利影响,如:产生过高的中线电流;过高的频率导致趋肤效应显著,使得导体的载流量降低等等。 

  为降低系统中的谐波含量,在系统的适当位置安装瞬变干扰吸收器(如避雷器、压敏电阻、固体放电管等)、电源线路滤波器、隔离变压器、电压调整器、电源净化器等,并对建筑内的大功率整流设备采取如下措施: 

  提高整流变压器二次侧的相数并增加整流器的整流脉冲数;多台相数相同的整流装置其整流变压器二次侧应有适当的相角差,以便各次谐波电流的相量和的幅值可因相角差而减小甚至为零。 

  而对应用于系统中的不间断电源、变频器及软起动器、整流设备、计算机显示器、复印机、光源整流器等可能会产生谐波的设备或元件应严格考察其谐波含量及电磁兼容性。 

  为抑制电容器或电容器组投切时产生的振荡过电压,并联电容器回路中应串联电抗器。通过上述种种措施,系统中的谐波含量将大大降低,电磁骚扰源的数量及其骚扰的强度也随之大幅度减少。

4.2接地及屏蔽

  良好的接地及屏蔽可以有效的截断干扰的途径,同时提高受扰目标的抗干扰能力。

    a、构筑物防雷及接地 

  利用建筑物结构屋面板内的钢筋在整个屋面组成避雷网,突出屋面的所有金属物体均与避雷网电气联结;

  利用建筑外侧柱内的钢筋作为引下线,上端与防雷网、下端与接地网电气联结; 

  利用结构底板内的钢筋电气联结成接地网,并利用建筑每层楼板(除屋面板与基础底板外)内的钢筋电气联结成辅助等电位联结网; 

  每层楼板的辅助等电位联结网均与所有防雷引下线电气联结。 

  这样形成的防雷接地网如同一个法拉第笼,可将大量建筑外的电磁骚扰阻挡并阻止建筑内的电磁骚扰穿越建筑物影响建筑外的电磁环境。 

  b、建筑内的等电位联结 

  建筑内所有正常情况下不带电的金属物包括各类金属管道、金属构件、设备金属外壳、变压器低压侧中性点、发电机中性点、玻璃幕墙的金属支架、电梯井道的金属支架等等均应与防雷接地网电气联结; 

  各条进出建筑的金属管线均应在穿越建筑基础处与防雷接地网电气联结,且各条金属管道及金属物体在穿越两个防雷区的界面处亦应做如上联结; 

  由配电箱引出敷设至屋顶用电设备的线路穿钢管保护,钢管一端与配电箱外壳电气联结,另一端与设备金属外壳电气联结并就近与防雷装置电气联结,中断处应跨接,配电箱内在回路保护开关电源侧与外壳之间设过电压保护器。 

  建筑内的等电位联结大大减小了在同一区域、空间内可能存在的电压降,有效的避免了由于各种可能发生的故障导致各金属外壳、管道等因过大的电压降而形成静电放电从而产生的电磁骚扰。 

  c、重要区域的重点防范 

  对于安装有大量电气、电子系统设备的区域如消防值班室、弱电控制中心等,由于其内部安装的系统正常工作要求避免电磁干扰,且系统也会在正常工作的同时产生电磁骚扰而可能会影响外部系统设备,因此对该类区域将需要做重点防范。通常的做法有:设专用接地干线,接地干线直接与室外接地体相连,避免谐波通过接地线对系统产生电磁干扰;安装防静电架空地板,架空地板的支座与接地系统电气联结,地板的泄露电阻为1X105~1X108欧姆;在墙壁、顶板、地板内设置轻质金属网做电磁屏蔽等。

  总之,在工程中是系统及设备远离频段与工作频段相同或相近的搔扰源,并通过适当的技术措施和良好的屏蔽、接地手进一步减少电磁骚扰,采用电磁兼容性能过硬的设备,才能创造一个良好的电磁兼容环境,才能让系统及设备良好的运转。


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