电磁干扰措施（共12篇）
电磁干扰措施 篇1
摘要：变电站抗电磁干扰是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平, 降低运行维护成本, 提高经济效益及提供高质量电能服务的重要手段。故笔者结合多年工作经验, 结合电磁干扰的三个要素对变电站抗电磁干扰的措施进行了总结, 以供参考。
关键词：变电站,电磁干扰,共抗耦合,敏感度
0引言
电磁干扰源的能量通过各种途径以传导或辐射方式耦合至变电站的一次系统和二次回路, 表现为在电力线、信号线、控制回路和自动化系统上的干扰电压和干扰电流的水平或电场和磁场的水平。因此, 电磁兼容是至关重要的问题。但电磁环境是千变万化的, 要真正达到经济上和技术上的电磁兼容, 保证一、二次设备运行的可靠性, 必须根据具体情况, 灵活运用各种技术和措施。
消除或抑制干扰应针对电磁干扰的三要素进行, 即消除或抑制干扰源;切断电磁耦合途径;降低装置本身对电磁于扰的敏感度。对于变电站综合自动化系统来说, 重点应放在后两方面。
1抑制干扰源的影响
外部干扰源是变电站综合自动化系统外部产生的, 无法消除。但这些干扰往往是通过连接导线由端子串入自动化系统的, 因此可从两方面抑制干扰源的影响:
1.1屏蔽措施
1.1.1一次设备与自动化系统输入、输出的连接采用带有金属外皮 (屏蔽层) 的控制电缆, 电缆的屏蔽层两端接地, 对电场耦合和磁耦合都有显著的削弱作用
当屏蔽层一点接地时, 屏蔽层电压为零, 可显著减少静电感应 (电容耦合) 电压;当两点接地时, 干扰磁场在屏蔽层中感应电流, 该电流产生的磁通与干扰磁通方向相反, 互相抵销, 因而显著降低磁场耦合感应电压。两端接地可将感应电压降到不接地时感应电压的1%以下。
1.1.2二次设备内, 综合自动化系统中的测量和微机保护或自控装置所采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层, 这样可起电场屏蔽作用, 防止高频干扰信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件
1.1.3机箱或机柜的输入端子上对地接一耐高压的小电容, 可抑制外部高频干扰;由于干扰都是通过端子串入的, 当高频干扰到达端子时, 通过电容对地短路, 避免了高频干扰进入自动化系统内部
1.1.4变电站综合自动化系统的机柜和机箱采用铁质材料, 本身也是一种屏蔽
1.2减少强电回路的感应耦合
为了减少变电站综合自动化系统以外由一次设备带来的感应耦合, 可采用以下办法:
1.2.1控制电缆尽可能离开高压母线和暂态电流的入地点, 并尽可能减少平行长度
高压母线往往是强烈的干扰源, 因此, 增加控制电缆和高压母线间的距离, 是减少电磁耦合的有力措施。避雷器和避雷针的接地点、电容式电压互感器、耦合电容器等是高频暂态电流的入地点。控制电缆要尽可能离开它们, 以便减少感应耦合。
1.2.2电流互感器回路的A、B、C相线和中性线应在同一根电缆内, 避免出现环路
1.2.3电流和电压互感器的二次交流回路电缆, 从高压设备引出至监控和保护安装处时, 应尽量靠近接地体, 减少进入这些回路的高频瞬变漏磁通
2接地和减少共阻抗耦合
接地是变电站一、二次设备电磁兼容的重要措施之一, 也是变电站综合自动化系统抑制干扰的主要方法。在变电站设计和施工过程中, 如果能把接地和屏蔽很好地结合起来, 可以解决大部分干扰问题。下面针对一次系统和二次系统的特点, 介绍一些行之有效的接地应注意的问题和方法。
2.1一次系统接地
处理一次系统接地时, 应注意对于引入瞬变大电流的地方应设多根接地线并加密接地网, 以降低瞬变电流引起的地电位升高和地网各点电位差。例如: (1) 设备接地线要接于地网导体交叉处; (2) 设备接地处要增加接地网络互连线; (3) 避雷针、避雷器接地点应采用两根以上的接地线和加密接地网络。
2.2二次系统接地
从电磁兼容的角度, 对二次系统工作接地要求是: (1) 工作接地网 (总线) 各点电位应一致; (2) 多个电路公用接地线时, 其阻抗应尽量小; (3) 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。
降低多个电路共用地线阻抗所产生的噪声电压;避免产生不必要的地环路, 或造成不同接地点有电位差。
3降低装置本身对电磁干扰的敏感度
3.1隔离措施
采取良好的隔离和接地措施, 可以减小干扰传导侵入。在变电站综合自动化系统中, 行之有效的隔离措施有以下几种:
3.1.1模拟量的隔离
变电站的监控系统、微机保护装置以及其他自动装置所采集的模拟量, 大多数都来自一次系统的电压互感器和电流互感器, 它们均处于强电回路中, 不能直接输入至自动化系统, 必须经过设置在自动化系统各种交流输入回路中的隔离变压器隔离, 这些隔离变压器一、二次之间必须有屏蔽层, 而且屏蔽层必须接安全地, 才能起到比较好的屏蔽效果。
3.1.2开关量输入、输出的隔离
变电站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开关的控制。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, 必然会引入强的电磁干扰。因此, 要通过光电耦合器隔离或继电器触点隔离, 这样会取得比较好的效果。
3.2滤波
滤波是抑制自动化系统模拟量输入通道传导干扰的主要手段之一。对于串入信号回路的干扰采用滤波的方法可以有效地滤除。因此, 各模拟量输入回路都需要先经过一个滤波器, 以防止频率混迭。
对于电磁干扰严重的环境, 可采用电容和非线性电阻组成的并联浪涌吸收器, 以抑制暂态干扰。这种浪涌吸收器能有效地抑制共模和差模暂态干扰。因此, 常用在综合自动化系统各子系统的交流输入回路的小电压互感器和小电流互感器的二次侧, 以及直流电源的入口处。电容器的电容量一般可取0.5μF以下;非线性元件一般可用碳化硅Si C, 或氧化锌Zn O、放电管等;理想的非线性电阻应具有热容量大、响应快、电容电流及泄漏电流小、启动电压低和非线性特性好等特点。
4结束语
变电站的抗电磁干扰是一项非常复杂, 且实践性非常强的工作。一种干扰现象可能由若干种因素引起, 及时对其进行科学有效的分析, 研究清楚干扰的性质, 并采取相应的抗干扰措施, 对保证变电站安全、可靠地运行有着十分重要的意义。
参考文献
[1]程坦, 王洪林.浅议变电站内综合自动化系统的抗电磁干扰[J].内江科技.2009.
[2]侯德明.浅析变电站抗电磁干扰的措施[J].价值工程.2010.
电磁干扰措施 篇2
印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接，是目前电子器材用于各类电子设备和系统的主要装配方式。鉴于PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大，因此，PCB的设计除必须遵守一般原则之外，还应符合抗干扰设计与电磁兼容性的要求。
一． 电路板设计的一般原则 1．布局
首先应考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后，再确定元件的位置，一般来说，应把模拟信号、高速数字电路、噪声源(如继电器、大电流开关等)这三部分合理分开，使相互间的信号耦合为最小。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。在确定元件的位置时要遵守以下原则： 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。
以每个功能电路的核心元件为中心进行布局。元器件应均匀、整齐紧凑地排列，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尺可能使元器件平行排列，以利于装焊及批量生产且美观。
位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3：2或4：3，其尺寸大于200x150mm时，应考虑电路板所受的机械强度。
尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。
某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
重量超过15g的元器件应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。
2、布线
布线的原则如下：
输入、输出端用的导线应尽量避免相邻平行，最好加线间地线，以免发生反馈耦合。
导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定，当铜箔厚度为0.05mm、宽度为1～15mm时，通过2A的电流，温度不会高于3℃。因此，导线宽度为1.5mm便可满足要求。对于集成电路尤其是数字电路，通常选宽度为0.02～0.3mm的导线，当然，只要允许，还是尽可能用宽线，尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小至5～8mm。
印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量避免使用大面积铜箔，否则，长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状，这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。
二 电路板及电路抗干扰措施
印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，以下从四个方面讨论PCB抗干扰设计的措施。
1、电源线设计
根据印制线路板电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。同时使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。
2、地线设计 印刷电路板上，电源线和地线最重要。克服电磁干扰，最主要的手段就是接地。对于双面板，地线布置特别讲究，通过采用单点接地法，电源和地是从电源的两端接到印刷线路板上来的，电源一个接点，地一个接点。印刷线路板上，要有多个返回地线，并都会聚到回电源的那个接点上，就是所谓单点接地。所谓模拟地、数字地、大功率器件地开分，是指布线分开，而最后都汇集到这个接地点上来。与印刷线路板以外的信号相连时，通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号，屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆，一端接地为好。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等。地线设计的原则是：
数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分开，分别与电源端地线相连，并尽可能加大线性电路的接地面积。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。
接地线应尽量加粗。若接地线很细，则接地电位随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线宽度应在2～3mm 以上。
正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。
将接地线构成闭环路。设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。其原因在于：印制电路板上的很多集成电路元件，尤其遇到耗电多的元件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。
3、合理设置退耦电容
性能好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。去耦电容有两个作用：一方面旁路除掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0.1uF，有5nH分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1uF、10uF电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地方并一个1uF或10uF的去高频电容往往是有利的，即使是用电池供电的系统也需要这种电容。每10片左右的集成电路要加一片充放电电容，或称为蓄放电容，电容大小可选10uF。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，最好使用胆电容或聚碳酸酯电容。去耦电容值的选取并不严格，可按C=1/f计算，即10MHz取0.1uF。对微控制器构成的系统，取0.1～0.01uF之间都可以。退耦电容的一般配置原则是： 电源输入端跨接10～100uF的电解电容器。如有可能，接100uF以上的更好。原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01uF的瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可每4～8个芯片都应布置一个1～10uF的钽电容。
对于抗噪声能力弱、关断时电源变化大的器件，如RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容。
电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。
4、特殊器件的处理
在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时，操作它们时均会产生较大火花放电，必须采用RC电路来吸收放电电流。一般R取1～2KΩ，C取2.2～47uF。
CMOS的输入阻抗很高，易受感应，因此在使用时对不用端要接地或接正电源。
选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。为减小信号传输中的畸变，信号在印刷板上传输，其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。
注意印刷线板与元器件的高频特性。在高频情况下，印刷线路板上的引线、过孔、电阻、电容、接插件的分布电感与电容等不可忽略。电阻对高频信号产生的反射，会对引线的分布电容起作用，当引线长度大于噪声频率相应波长的1/20时，就产生天线效应，噪声通过引线向外发射。
三、电磁兼容性设计
对于微控制器时钟频率与总线周期特别快、含有大功率与大电流驱动电路以及含有微弱模拟信号电路与高精度A/D变换电路的系统，应特别注意抗电磁干扰。
1、印刷电路板设计中的电磁兼容性措施
数字地与模拟地分开，地线加宽，以解决公共阻抗耦合问题。
在布局时若高速、中速和低速混用时，注意不同的布局区域，且模拟电路和数字逻辑要分离。
布线时专用零伏线、电源线的走线宽度≥1mm，电源线和地线尽可能靠近，整块印刷板上的电源与地要呈“井”字形分布，以便使分布线电流达到均衡。
要为模拟电路专门提供一根零伏线。
为减少线间串扰，必要时可增加印刷线条间距，有意安插一些零伏线作为线间隔离。
印刷电路的插头也要多安排一些零伏线作为线间隔离。
特别注意电流流通中的导线环路尺寸。
如有可能在控制线的入口处加接RC去耦，以便消除传输中可能出现的干扰因素。
线宽不要突变，导线不要突然拐角(≥90度)。
在印刷线路板上使用逻辑电路时，凡能不用高速逻辑电路的就不用，并在电源与地之间加去耦电容。
可用串电阻的办法，降低控制电路上沿跳变速率；尽量为继电器等提供某种形式的阻尼；使用满足系统要求的最低频率时钟且时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件；石英晶体振荡器外壳要接地；用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短；I/O驱动电路尽量靠近印刷板边，让其尽快离开印刷板；对进入印刷板的信号要加滤波，从高噪声区来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射；集成电路上该接电源的端不要悬空，闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端印制板尽量使用45折线而不用90折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合印制板按频率和电流开关特性分区，噪声元件与非噪声元件要距离远一些单面板和双面板用单点接电源和单点接地；时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件；模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟；对A／D类器件，数字部分与模拟部分不要交叉；时钟线垂直于I/O线比平行I/O线干扰小，时钟元件引脚远离I/O电缆；元件引脚尽量短，去耦电容引脚尽量短关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地；高速信号线要短要直；对噪声敏感的线不要与大电流、高速开关线平行；石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线弱信号电路、低频电路周围不要形成电流环路；任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量小；每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容用大容量的钽电容或聚酯电容而不用电解电容作电路充放电储能电容，使用管状电容时，外壳要接地。
2、配套于印刷电路板的开关电源的电磁兼容性
电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线、中断线以及其它，一些控制线最容易受外界噪声的干扰。电网上的强干扰通过电源进入电路，即使电池供电的系统，电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自源的干扰。
开关电源对电网传导的骚拢及开关电源的辐射骚扰的主要因素是非线性流和初级电路中功率晶体管外壳与散热器之间的耦合在电源输入端产生的传导共模噪声。抑制方法为：对开关电压波形进行“修整”：在晶体管与散热器之间加装屏蔽层的绝缘垫片，在市电输入电路中加接电源滤波器尽可能地减小环路面积在次线整流回路中使用软恢复二极管或在二极管上并联聚酯薄膜电容器；对晶体管开关波形进行“修整”。另外，由于二极管反向电流陡变及回路分布电感与二极管结电容等形成高频衰减振荡，而滤波电容的等效串联电感又削弱了滤波的作用，因此在输出改波中出现尖峰干扰，为此应加小电感和高频电容以减速小输出噪声。
3、传输线的电磁兼容性
传输电缆的形式较多，双绞丝在低于100KHz下使用非常有效，高频下因特性阻抗不均匀及由此造成的波形反射而受到限制；带屏蔽的双绞线，信号电流在两根内导线上流动，噪声电流在屏蔽层里流动，因此消除了公共阻抗的耦合，而任何干扰将同时感应到两根导线上，使噪声相消；非屏蔽双绞线抵御静电耦合的能力差些，但对防止磁场感应仍有很好作用，其屏蔽效果与单位长度的导线扭绞次数成正比同轴电缆有较均匀的特性阻抗和较低的损耗，从直流到甚高频都有较好特性。传输线最好的接线方式是信号与地线相间，稍次的方法是一根地、两根信号再一根地依次类推，或专用一块接地平板，将负载直接接地的方式是不合适的，这是因为两端接地的屏蔽层为磁感应的地环路电流提供了分流，使得磁场屏蔽性能下降。
至于电缆线的端接，在要求高的场合要为内导体提供360°的完整包裹，并用同轴接头来保证电场屏蔽的完整性。
4、静电的防护
开关电源产生电磁干扰的抑制 篇3
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
电子仪器防电磁干扰技术措施 篇4
1 电磁干扰的来源和危害
影响仪器的电磁干扰有许多种, 通常可以将其分为自然干扰和人为干扰。静电放电和大气噪声是自然干扰的主要表现, 静电放电是指设备或人体自带的静电以火花或电晕的形式释放给仪器带来的影响。大气噪声干扰是一种脉冲宽带干扰, 覆盖频谱宽, 传播距离远, 常见的如雷电产生的放电现象等。人为干扰是指仪器或其它装置产生的电磁干扰。常见干扰源有高频设备、小型电器或无线电发射设备等。此外, 电磁干扰除了需要上述的干扰源以外还需要同时具备敏感接受器和偶合路径两个因素才能产生。它的出现会干扰很多电子仪器, 使其在测量过程中出现偏差, 给设备使用带来消极负面的影响。特别是在医用电子仪器的使用过程中, 电磁干扰常使检测结果与实际情况不符, 给医疗工作带来极大困难, 甚至危及病患生命。所以防电子干扰在电子仪器的生产和使用当中变得迫在眉睫。
2 防电磁干扰技术措施的具体应用
为了保证电子仪器的正常使用, 在仪器的制作过程中就应该考虑如何防止电磁干扰。目前, 在仪器中加入电磁兼容设计是防电磁干扰的重要手段。通过研究发现, 仪器某些部位的线路、敏感元件等是电磁干扰的产生部位。针对这样的情况, 对于如何防止电子仪器受到电磁干扰提出以下几点措施。
2.1 屏蔽
屏蔽是电子仪器特别是实验室电子测量仪器最常使用的防电磁干扰技术之一。主要是从耦合路径方面着手对干扰电子仪器的电磁加以隔离。屏蔽分可为磁场屏蔽、电磁屏蔽和静电屏蔽三种。
磁场屏蔽主要是指抑制或消除由磁场耦合所引起的干扰。在低频仪器中, 电流流经线圈的时候线圈周围会产生磁场, 整个空间布满闭合磁力线, 便会对仪器附近的敏感设备产生电磁干扰。这种情况之下, 通常采用硅、铁制品对设备进行屏蔽。如果线圈所在的闭合环是铁磁材料制成, 则散发在空气中的漏磁便会减少, 从而抑制磁场源对周围敏感仪器的干扰, 起到屏蔽保护的作用。
电磁屏蔽是抑制高频磁场下敏感设备和干扰源通过远距离磁场耦合而产生干扰的一种手段。通常采用铜、铝等电阻较小的良性导体为材料进行屏蔽。干扰电磁波在传到金属表面的时候会被吸收或反射, 从而衰减电磁波能量, 减少电磁对电子仪器的干扰。静电屏蔽则适用于静定耦合所产生的相互干扰, 应用原理和上述屏蔽措施类似。
2.2 滤波
滤波是抑制电磁传导干扰的一种手段。一些敏感电子设备常常通过信号线、电源线等向外传导干扰信号。想要抑制这种干扰信号通常采用低通滤波器对信号进行滤波, 通过过滤可以有效的对混乱、复杂的干扰电波进行抑制。低通滤波器是从产生电磁效果的干扰源着手对电磁干扰进行遏制, 但是在进行这种电磁兼容设计的时候需要考虑低通滤波器的特性, 包括:额定电压及耗损、额定电流、频率、电阻抗性、绝缘电阻及漏电电流等等。
常被用作低通滤波器的有同轴吸收和参数元件两种滤波器。同轴吸收滤波器主要是在电源线进出的钢管中加入吸收介质, 如磁珠、磁管、铁氧体材料等, 把瞬变的电磁能量转化成热能并消耗掉, 从而起到抑制此干扰的目的。无元集中参数滤波器是一种由电容器和电感线圈组成的电容式滤波器。使用它使用可以有效的抑制频率在3000MHz以内的电磁干扰。
2.3 接地
在电子仪表中, 接受电磁干扰的对象叫做敏感接收器。如果无法消除电波的干扰, 也可以选择将电磁从仪表中转移出来的方法解决电磁干扰问题, 主要的办法就是在仪表中安装一个接地装置, 使仪表中的电磁波导入大地, 减少对电子仪器的影响。电子仪器的电子电路都有接地点, 要想让电子仪器可以防电磁干扰, 可使用单点接地、多点接地和浮地等集中接地方式。
电子仪器特别是实验室内的电子测量仪器多是金属外壳直接接地, 这样仪器的导电率多比地面高, 又由于电子仪器在内部的回路电流有直流、交流等多种并且易产生电位差从而形成电磁干扰, 因此想以此来回路电流存在一定问题。想要解决这一问题最好的办法就是让仪器与地面间只存在一个连接点, 这种单点接地的方式是电压测试仪等低频回路电子仪器所经常采用的防干扰措施。
在高频回路的电子仪器中, 当高频电流经过输出端口返回到基准回路时, 它和其它路径返回的电流会共同经过电源输出阻抗, 这一过程易损坏高频线圈特性, 而且各电流彼此也会产生很大电磁干扰。面对这种情况, 可以采用多点接地的方式让高频驻波减小, 使各个系统独自接地, 拥有独立连接线是毫伏测量表等高频电子仪器常采用的防干扰措施。
浮地是指让电子仪器或仪器的电路和地面或者公用连接线分隔开来的一种接地方式。因为公用的连接线易引起回路的环流从而产生电磁干扰。常见的电压表、电流表等多采用浮地接地方式来防止使用过程中出现电磁干扰。
3 小结
综上所述, 由于电子仪器的种类很多, 不同电子仪器的应用方向也不同, 因此电子仪器使用的防电磁干扰技术也应有所不用。根据仪器自身特点来选择或者设计出更适合的防电磁干扰技术也是本篇文章总结防电磁干扰技术措施的目的。通过采用防干扰技术可以有效降低甚至消除电磁对电子仪器的干扰, 从而保证电子仪器测量值的准确, 提高其工作性能, 因此在今后的电子仪器生产使用过程中要注重防电磁干扰技术的应用, 更要注重对防电磁干扰技术本身的研发与利用。
参考文献
[1]王语园.牵引电流对信号设备的干扰分析[J].中国新通信, 2012 (21) .
[2]卡哈尔江.艾海提.缘于牵引供电系统的铁路信号系统电磁干扰探析[J].中国高新技术企业, 2012 (28) .
开关电源电磁干扰抑制技术 篇5
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。
电磁干扰措施 篇6
【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】
浅析变电站抗电磁干扰的措施 篇7
电磁干扰信号能够通过各种途径以传导或辐射的方式耦合至变电站的一次系统和二次系统。在变电站的一次、二次系统整体设计中,按规定的电磁兼容标准进行电磁兼容设计是预防出现电磁干扰的一个基本要求。所谓电磁兼容,是指电气或电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能,它们本身所发射的电磁能量不影响其他设备或系统的正常工作,从而达到互不干扰,在共同的电磁环境下执行各自功能的共存状态。另一方面,二次设备本身还会因发射电磁波而污染环境。因此,应对一次和二次系统的电磁兼容进行经济和技术上的统一考虑。电磁环境是千变万化的,要真正在整体上达到电磁兼容,保证一、二次设备运行的可靠性,需要根据具体情况,灵活采用各种技术和措施。抗干扰应针对电磁干扰的三要素即干扰源、传播途径和电磁敏感设备进行,可采取相应的技术措施,消除或抑制干扰源;切断电磁耦合途径;降低装置本身对电磁干扰的敏感度等措施。
1 抑制干扰源
外部干扰源是变电站综合自动化系统以外产生的,无法消除,但这些干扰往往是通过连接导线由端子串入自动化系统的,因此可以从以下两方面抑制外部干扰源。
1.1 屏蔽
(1)变电站综合自动化系统的机柜和机箱采用铁质材料,以实现对电场和磁场的屏蔽,在电场较强的场合,还可以考虑在铁壳内加装铜衬里。(2)机箱或机柜的输入端子上对地接一耐高压的小电容,可抑制外部高频干扰。由于干扰都是通过端子串入的,当高频干扰到达端子时通过电容对地短接,避免了进入自动化系统内部。(3)综合自动化系统中的测量和微机保护或自控装置所采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层,这样可起电场屏蔽作用,防止高频干扰信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件。(4)自动化系统与一次设备的连接采用带有金属外皮(屏蔽层)的控制电缆,电缆的屏蔽层两端接地,对电场耦合和磁场耦合都有显著的削弱作用,一般可将感应电压降低至不接地时的1%以下。
1.2 减少强电回路的感应耦合
为了减少变电站一次设备对综合自动化系统的感应耦合,可采取以下方法:(1)高压母线是强烈的干扰源,因此,增加控制电缆和高压母线之间的距离并尽可能减少平行长度,是减少电磁耦合的有力措施。避雷器和避雷针的接地点、电容式电压互感器、耦合电容器等是高频暂态电流的入地点,控制电缆应尽可能离开它们,以减少感应耦合。(2)电流互感器引出的A、B、C三相线和中性线应在同一根电缆内,避免出现环路。(3)电流和电压互感器的二次交流回路电缆从高压设备引至综合自动化装置安装处时,应尽量靠近接地体。减少进入这些回路的高频瞬变漏磁通。
2 接地
接地是变电站一次、二次设备电磁兼容的重要措施之一,也是变电站综合自动化系统抑制干扰的主要方法。在变电站设计和施工过程中,如果把接地和屏蔽很好的结合起来,能够解决大部分干扰问题。(1)一次系统接地。一次系统接地对二次回路的电磁兼容有重要影响。如果接地合理,可以减少开关场内的高频瞬变电压值,特别是减少地网中各点的瞬变电位差,这样可明显减少对二次系统的电磁干扰。(2)二次系统接地。二次系统接地分为安全接地和工作接地两种。安全接地也称为保护接地,主要是为了避免工作人员在设备损坏或者绝缘降低的时候有触电的危险。安全接地的接地网通常就是一次设备的接地网。接地线要尽量短和可靠,以降低可能出现的瞬变过电压。工作接地是为了给电子设备或微机保护测控装置一个电位基准,保证其可靠运行,防止地环流引起的干扰;接地线还可作为各级电路之间信号传输的返回通路。
3 隔离
采取良好的隔离和接地措施,可显著减少干扰传导侵入。在变电站综合自动化系统中,隔离措施一般有以下几种。(1)模拟量的输入。变电站综合自动化系统采集的模拟量,大多数都来自一次系统的电压互感器和电流互感器。这些互感器均处于强电回路中,模拟量不能直接输入至自动化系统,必须经过设置在自动化系统各种交流输入回路中的小型中间变压器进行隔离。这些隔离变压器一、二次之间必须有屏蔽层,而且屏蔽层必须接安全地。所有模拟量都经光电隔离单元隔离后再送入主机,从而使微机内外系统的电源接地线在电气上完全隔离,提高系统的抗干扰能力。(2)开关量的输入与输出。变电站综合自动化系统输入的开关量主要有断路器、隔离开关的辅助触电和主变压器分接头位置等,输出的开关量大多数也是对断路器、隔离开关和主变压器分接开关的控制。(3)其他隔离措施。进行二次回路布线时,应考虑用隔离的方法尽量减少互感耦合,避免干扰由互感耦合侵入。强、弱信号不应使用同一根电缆;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,并尽量减少其平行长度。
4 滤波
滤波是抑制变电站综合自动化系统模拟量输入通道传导干扰的主要手段之一。模拟量输入通道受到的干扰有差模干扰和共模干扰两种,对于串入信号回路的差模干扰,采用滤波的方法可以有效地消除。因此,各模拟量输入回路都需要先经过一个滤波器,以防止频率混叠。滤波器能很好地吸收差模浪涌。如果差模干扰信号的频率比被测信号频率高,则采用低通滤波器;若低,则采用高通滤波器;若恰好落在被测信号频率附近,则采用带通路滤波。滤波器在阻带范围内要具有足够高的衰减量,将传导干扰电平降低到规定的范围内。对传输的被测信号的损耗,以及对电源工作电流的损耗均应降到最低程度。
5 电源的抗干扰措施
变电站综合自动化系统中,尤其是在交流供电系统中,电网的冲击,电压和频率的波动都将直接影响到微机系统运行的可靠性和安全性。因此,对交流供电系统采取必要的抗干扰措施是非常重要的。可安装隔离变压器、采用电源滤波器、采用不间断电源UPS及采用氧化锌压敏电阻等措施。在实际应用中可根据实际情况,如计算机承担任务的重要性,供电电源的干扰环境等,选用其中一、二种措施。
摘要：本文从变电站综合自动化系统可靠运行的重要因数出发,阐述了变电站综合自动化系统安全运行的重要性,从而得出了防止变电站综合自动化系统抗电磁干扰的具体措施。
电磁干扰措施 篇8
(一) 电磁干扰现象
电磁干扰又被称之为EMI, 是electromagnetic interference的英文简写形式。电磁干扰本身属于一种电磁现象, 这也是人们最早发现的电磁现象。通常情况下, EMI主要是由电磁辐射发生源产生出来的, 如机器、马达等等。而汽车电器的电磁干扰主要是指各个控制单元借助CAN总线汇集到车载电脑上, 由此产生的传导干扰即电磁干扰。下面简单举几个实际发生的例子, 这样能够进一步了解汽车电器的电磁干扰现象。例1:当汽车行驶过电磁辐射较大的区域时, 汽车上的某些仪表数据会发生改变, 并且收音机在这一区域内也会受到非常强烈的干扰;例2:某品牌汽车自身带有高性能的ABS系统, 其在一次试车过程中恰巧遇到了雨天, 当汽车启动雨刷器时, ABS系统能够突然失灵;例3:一辆国产的中型客车在正常开启闪光灯的同时, 车门也随之开启。由例1可知, 在汽车经过强度较高的电磁场时, 会被辐射源包围, 此时辐射便会经由车体上的孔隙对车载电器造成干扰, 这种现象属于外部电磁干扰。例2和例3则属于内部干扰, 具体都是因为车内各控制系统被各自产生的电磁波干扰了正常工作, 这种干扰会给驾驶员带来很到的麻烦, 一旦处理不好极有可能造成交通事故。
(二) 汽车电器电磁干扰产生的原因
通常情况下, 汽车电器设备上都会有大量的导线、电子元器件以及金属线圈等部件, 这些部件分别具有不同的电感和电容。电磁干扰产生的原因主要有以下几个方面:其一, 汽车上各系统的导线京城都是捆扎在一起形成一个线束, 而反馈脉冲比较容易通过某一个系统传入到与之相邻系统的I/O接口位置上, 这样便会对其正常工作造成干扰;其二, 当汽车上各个电器部件接通或是断开时, 由此产生出来的干扰一般会以脉冲信号的形式进行传播, 这样便会使ECU的所接收的信号受到干扰, 从而造成错误发出指令;其三, 只要是具有电容和电感的闭合回路都有可能形成振荡回路, 而汽车上电器设备工作时极有可能产生出火花, 这样便容易引起高频振荡, 这种振荡便会以电磁波的形式发射到空中, 进而形成电磁干扰。以汽车的点火系统为例, 电源供给的电压直流电会经过电器和点火线圈变为高压电, 再经由配电器送至各个钢的火花塞上, 从而和火花塞的电极产生出电火花, 以便点燃发动机内的可燃气体, 使发动机启动。
二、汽车电器电磁干扰的对抗措施
就汽车电磁干扰而言, 其产生的条件主要包括以下几个方面:敏感电器设备、电磁干扰源以及耦合通路等。通常情况下, 汽车电器的电磁干扰源主要来自于车内的电磁干扰, 其传播方式主要有两种, 一种是辐射, 另一种是传导。传导按照耦合机理大致可分为以下几种类型:电感性耦合、电容性耦合以及电阻性耦合;而辐射主要是利用某些介质并以电磁波的形式进行传播, 其中的干扰能量会按照电磁场的规律向周围空间内进行发射, 借此来对周围的电器设备进行干扰。通过以上分析对制定汽车电器抗电磁干扰的措施非常有用。
(一) 优选元器件并强化电路设计
对于汽车电器而言, 抗电磁干扰最直接、最有效的措施之一就是元器件的选择和电路设计, 同时这也是提高汽车整个电器系统抗电磁干扰能力的基础。一般的汽车电器控制电路上都会含有较大功率和较大电流的设备, 并且还会伴随有微弱信号系统及电路。为此, 可在元器件的选择以及电路设计过程中, 针对这些特点制定一些行之有效地措施, 这样能够有效地防止电磁干扰。
1、电器元件的选择。
首先, 应当选择抗电磁干扰能力较强的元器件, 并充分结合系统要求注意元器件自身向外发出的干扰强度。在选择时可采取以下措施:其一, 选择微控制器时, 应尽可能选用外频较低的, 这样不仅有利于降低噪声, 而且还能够进一步提高系统自身的抗电磁干扰能力;其二, 在选择车载控制器的晶振频率时应当尽可能避开以下几个频率, 如411MHz、510 MHz、10 MHz、45 MHz、918 MHz等等, 这样能够有效地防止发生频率共振的现象;其三, 在不影响正常工作的前提下, 元器件应当尽量选择功率小的;其四, 可以选用滤波器或是光耦合器等对干扰信号的传递进行抑制。
2、电路设计。
合理对电路进行设计和布置, 不仅能够提高系统自身的抗电磁干扰能力, 而且还能抑制并克服来自于系统中的干扰。具体可采取以下措施对电路进行设计:其一, 电源隔离。由于系统中的电磁干扰会通过电源进入到电路当中, 为此可以采用DC-DC隔离来解决这一问题;其二, 可在电气开关位置处关联电容和电阻, 这样能够有效地减少由火花放电形成的干扰;其三, 大电流设备尽可能不要和其他设备的导线走一条线, 以免发生干扰。
(二) 在电源上加装抑制电容
通过在电源线上加装不同的电容组合, 不仅能够有效地吸收和抑制电磁干扰, 而且可使干扰源通过导线对外界的影响降至最小。
(三) 消除静电放电的措施
首先, 应当建立一个较为完善的屏蔽系统, 利用搭铁金属壳将产生的静电荷全部释放到地上;其次, 在内部电路与金属壳的连接处进行一点搭铁连接;再次, 增加快速保护元件, 如STVS, 借此将高压电荷泄放到地上;最后, 可在印刷电路板的设计中增设保护还贷, 这样也能够有效地使电荷通过最短路劲泄放到地上。
摘要：现如今, 随着电子技术的不断发展, 其现已被应用于汽车制造领域当中。目前生产的汽车有30%左右的电子电器产品, 并且这一比例还在不断增加。然而, 在电器设备增多同时, 电磁干扰问题也随之凸显, 这在一定程度上影响了汽车的整体安全性。为此, 必须采取有效地措施来解决这一问题。基于此点, 本文首先对汽车电器电磁干扰的现象及原因进行分析, 并在此基础上提出汽车电器电磁干扰的对抗措施。
关键词：汽车电器,电磁干扰,抗干扰措施
参考文献
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电磁干扰措施 篇9
关键词：电磁干扰,中短波,广播,抗干扰,措施
前言
时代以及科技在进步的过程中, 各类信息传播方式层出不穷。电视广播、网络等已经成为了支撑信息发展的重要基础。各种信息传播方式在应用的过程汇总开始出现激烈的竞争。在不断的淘汰和发展中, 中短波广播行业面临了巨大的挑战。为了保证中短波发射技术的发展, 科研人员必须着力于实际应用过程中存在的各类问题进行探讨。而在诸多问题中电磁干扰问题最为突出, 因而必须针对中短波发射过程中存在干扰的方式以及产生干扰的原因进行分析, 以此寻找出最有效的抗干扰措施。
1 中短波广播电磁干扰的信号分类
对于中短波的电磁干扰指的是在中短波的信号频段内, 能够对有用信号造成一定的损害的无用信号或是电磁影响, 其可能会使中短波通信系统所接收到的信号中含有大量的杂波, 从而影响信号质量。其中产生电磁干扰的信号通常可以分为人为的和自然的两个大类, 其中自然的电磁信号是指由于自然环境所产生的电磁信号对于中短波广播的影响, 这些影响因素可能来自太阳风暴、宇宙射线等的影响, 而人为的电磁干扰则指的是使用信号产生器所产生的与中短波有用信号频段相一致的电磁波, 这些无用的电磁波对有用的电磁波产生一定的干扰, 致使信号接收端接收到的信号含有大量的杂波, 严重的情况下还会使得有用信号掩盖在大量的无序杂波信号之下, 导致广播信号接收受到重大的影响。
2 中短波信号的干扰种类及干扰源
2.1 被测信号干扰
电磁干扰的主要方式便是信号干扰, 这是广播信号发射过程中最为常见的。依照干扰的形式不同, 信号干扰又可以分为常态干扰以及共模干扰。所谓的共模干扰主要指在转换器的输入端上产生的干扰电压, 无论是转换器输入端为交流电压还是直流电压都会导致该种信号干扰;而常态干扰则是一种叠加在被测信号之上的干扰噪声, 这里所说的被测信号主要指有用的直流信号或者几乎不会变化的交变信号, 而干扰噪声则是指变化迅速且无用的交变信号。诸多被测信号中, 需要注意, 一旦在监控系统中被测信号的输入方式为单端输入时, 电压会在共模干扰下变为常态干扰。所以输入方式必须采用双端输入模式。
2.2 程序干扰
中短波广播发射台的电磁干扰还包括程序干扰。目前大部分发射台站, 都配置了自动化控制、自台监测系统。所谓的程序干扰就是指在中短波广播发射台复杂的电磁环境中, 工控机箱体及可编程逻辑控制器虽然都具有一定的抗干扰能力, 但在整个工作的具体施工过程中, 由于电位接地、屏蔽等工作没有处理完善, 极易造成对工控机及可编程逻辑控制器的电磁干扰。降低了中短波广播发射台程序运行的安全性和稳定性。可以通过使用屏蔽电缆、可编程逻辑控制器局部屏蔽、使用高压泄放元件等措施加以预防。
2.3 线间耦合干扰
该种干扰方式主要有三种形式, 即电容性耦合、电磁性耦合以及电感性耦合。无论采用那种形式干扰, 其本质还是多线路之间存在的耦合干扰。在两个回路之间会存在电磁场, 而线间磁场相互作用便会产生电感性耦合;而电场间的作用影响则会产生电容性耦合;而电磁场同电场之间相互作用下, 便会产生电磁耦合。
2.4 地面干扰
对于地面发射设备, 如果本身信号存在一定的问题, 杂散指标不达标, 在信号波中含有杂波或者是一定的谐波, 工作设备中的变频器、高功放等的设置不当都会造成信号波中的噪声过高, 影响中短波信号的传输效果。
3 中短波广播通信抗电磁干扰的措施
虽然中短波发射技术已经得到了快速的发展, 但是随之而来的电磁干扰问题也成为了广电工作人员最为头疼的问题。由于我国的抗干扰技术研究还处在初期阶段, 为了进一步保证中短波发射中信号的稳定, 保证广播节目的顺利播出, 以下几种抗干扰措施在提高中短波发射台抗干扰性能上效果较为显著。
3.1 在中短波广播信号发射时提高共模干扰抗性措施
共模干扰是电磁干扰中较为常见的一种干扰形式, 一般为降低共模干扰而采取的措施主要包括两种。一种就是模数转换器的前置放大器必须使用双端输入的运算放大器。这有利于变压器或电磁干扰器将数字信息源同各项模拟负载分别开来。通过该种方式, 被测信号就可以获得相应的通路, 但是在该种方式下, 共模干扰无法有效形成回路, 因此便可以消除共模干扰, 达到预期效果。另一种方式则是采用数字铝箔技术。通过使用数字滤波技术便可以实现多个通道共用一个滤波程序进行数字滤波, 进而实现抗共模干扰。
3.2 在中短波广播信号发射时提高常态干扰抗性措施
针对中短波信号干扰中的常态干扰控制需要从两方面进行着手, 首先是干扰来源控制;其次则是干扰信号特性上的控制。在控制措施的选用上需要注意了解干扰频率相比较于被测信号频率是高是低。若常态干扰频率较之于被测信号高出许多, 那么则可以使用低通滤波器对被测信号中的干扰信号进行过滤、抑制;若常态干扰频率相较于被测信号频率低出许多, 那么则可以采用高通滤波器对被测信号进行过滤, 从而抑制干扰信号;但是若被测信号同常态干扰信号频率相近时, 使用带通滤波器效果最好。另外, 若常态干扰产生于电磁感应环境下, 那么应当尽可能的放大被测信号, 即使的进行数模转换, 并对常态干扰采取必要的隔离措施或者屏蔽措施。通过上述方式即使有效的消除中短波信号发射台周围的常态干扰, 从而有效保证信号的输出质量。
3.3 在中短波广播信号发射时提高线间耦合干扰抗性措施
通过众多信号线, 中短波发射台实现了信号的输入以及输出, 并且机遇现代化的计算机控制系统, 中短波发射台向着更加自动化方向发展。虽然信号线发挥了巨大的作用, 但是也会成为信号干扰的主要来源。在电力线以及信号线之间会由于电场、电磁场的作用而产生耦合干扰。针对此类干扰通常会采用抑制干扰源的方式进行处理。线间出现耦合干扰可以通过使用同轴电缆或者双绞线的方式进行处理。另外可以针对干扰源采用特殊的屏蔽手段, 针对容易受到影响的信号线, 通过采用特殊的保护手段对回路进保护, 都可以有效实现抗线间耦合干扰的效果。
4 结束语
通过上述分析可以看出, 虽然我国的中短波发射技术有了一定的发展, 但是在发展的过程中随着技术的不断进步中短波发射技术面临了更多的挑战。在中短波信号发射过程中, 电磁信号干扰是最大的难题, 而如何提高系统对于干扰的抗性则成为了目前中短波信号发射技术研究的难点。电磁干扰严重影响了我国中短波发射技术的发展, 针对此类问题应当首先对电磁干扰产生的原因以及干扰方式进行了解, 并找出具体的干扰源, 对症下药, 找寻最有效的抗干扰措施, 从而实现技术的可持续发展。
参考文献
[1]颜军.浅谈中短波广播接收障碍及其改善措施[J].广播与电视技术, 2011, 5.
[2]刘广辉.解决中短波发射机之间的电磁干扰问题对策探讨[J].电子技术与软件工程, 2014, 4.
电磁干扰措施 篇10
关键词：抗电磁干扰,干扰措施,中短波广播发射
最近几年,我国中短波发射技术取得了很大的成绩,给我国广播电视行业带来了很大的好处,能够为我国信息化建设提供一些基础内容。随着中短波广播电视行业竞争日益激烈,在实践过程中经常会遇到一些使用问题,针对出现的问题,专家和学者都有不同的意见,因此,需要进一步研究中短波发射技术问题,以促进我国中短波广播技术的发展,扩大中短波技术的应用范围。
1 影响中短波信号的主要干扰方式
按照频率的不同,一般可以将中短波的电磁干扰分成以下几种类型:一种是信号造成伤害,另外一种是电磁影响,而这2种类型都属于有害的电磁干扰。中短波信号在输出时候接收到的信号会被一些杂波干扰。这导致中短波信号质量不是很高。产生电磁干扰信号的原因有2种:自然因素与干扰因素。自然因素一般是在自然环境当中产生的一种影响源,影响源一般是太阳风暴或者宇宙射线。这种因素不但会对信号产生干扰,还会对人的身体产生影响。而干扰因素一般都是产生在信号发射的过程出现,这些无用的电磁波与有用的电磁波会相互碰撞产生一些干扰影响。信号在传输的过程中,受到大量的杂波信号影响,信号传输的质量也会大大降低,这样广播信号的应用质量也有所降低。
2 干扰的类型及产生干扰的原因
2.1 被测信号干扰
电磁干扰不仅仅有电磁信号的干扰方式,还有其他不同种类干扰方式。而被测信号干扰是比较常见的干扰类型。被测信号干扰也分为2种:一种是常态干扰,另一种是工模干扰。工模干扰在一些转换器中比较常见;常态干扰是在信号传输过程中叠加在被测信号上的一种干扰噪声,二者主要的区别在传输过程中会产生电压的不同。
2.2 程序干扰
程序干扰与被测干扰都属于电磁干扰,程序干扰是最常见的干扰之一。很多发射台在传输信号的时候,都会采用自动化控制方法,这样在自动化系统运行当中,中短波发射台就会被电磁环境所干扰,而中短波发射台的箱体本身就自带一种可以抵抗干扰的装置,一旦中短波发射台开始工作,就会出现点位接地情况,有时屏蔽干扰能力经常会出现差错,这样一来箱体也会受到电磁干扰。这种影响会危及到中短波发射时间、发射过程及发生频率等,只有使用屏蔽电缆措施才可以避免程序干扰。
3 避免电磁干扰的相关措施简介
3.1 在中短波广播信号发射时提高共模干扰抗性措施
电磁共模干扰是比较常见的形式,想要控制干扰的影响必须对干扰的形成原因进行了解,然后制定出合理的措施。如果被测信号受到干扰,共模干扰就难以形成有效的同路,这种干扰模式依然还需要进一步完善。另外一种是采取数字铝箔技术来降低共模干扰,这种抗干扰模式相对简单并且有效非常好的表现效果。
3.2 在中短波广播信号发射时提高常态干扰抗性措施
在对中短波信号干扰研究时,需要从短波信号的源头进行分析,对源头进行控制可以有效改善中短波信号状况,避免干扰情况发生。在采取相关控制措施时,必须对被测信号的频率进行有效调制。如果常态干扰频率比被测信号高,则必须对使用通滤波器对被测信号进行一些信号干扰。一般情况下,常态干扰频率和被测信号比较接近,为了降低干扰信号对中短波信号发射的影响,可以采用滤波器,因为过滤器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除,得到一个特定频率的电源信号,或消除一个特定频率后的电源信号。
参考文献
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[2]李立芳,刘维国,高昂.舰艇通信电磁干扰评估及频率指配研究[J].舰船电子对抗,2007(1).
[3]崔景彦.机载计算机的电磁干扰及其对策研究[J].航空计算技术,1994(3).
[4]王匀.高机动雷达的防电磁干扰改进[J].四川兵工学报,2007(2).
[5]李勇.抗电磁干扰设计探讨[J].变频器世界,2008(9).
电磁干扰措施 篇11
【关键词】离线式;PWM开关电源;传导电磁干扰;分析
前言
随着科学技术的巨大进步，社会环境当中的电力电子装置也得到了广泛的普及应用，而这些设备在使用的过程中必然会产生较强的电磁干扰现象，反过来，这些干扰现象又会对设备本身的稳定运行带来不同程度的影响。从以往的研究资料中可以看到，通过研究电力电子装置的电磁干扰源及其特征，有助于改善电力电子装置的电磁兼容性能，从而有效削弱设备开关电源传导电磁现象，保证电力电子设备的稳定运行。
一、针对开关电源传导电磁干扰源及其相关内容的分析
离线式PWM开关电源装置是一种抗噪性较强的装置，它具备一定的经济性与实用性特征，在工程中的应用极为普遍。从总体来看，欲想要研究PWM开关电源传导电磁干扰，则首先要明确开关电源传导电磁干扰源及其在主电路中的作用机理。基于此，构建一种包含有功率半导体器件以及无源元件等内容的高频电路模型，并对该模型进行电磁干扰的模拟分析，从而对其性能做以了解，以便于在实际操作中能够有效避免开关电源传导过程的电磁干扰现象。
（一）离线式PWM开关电源传导电磁干扰源
鉴于实际电力电子装置中半导体器件的开关瞬态性能、电路连线的三维结构以及无源器件的非线性等因素的影响，如若直接对其进行精确的描述则就会遇到较大的阻碍，因此，构建一种包含有功率半导体器件以及无源元件等内容的高频电路模型的方法对实际装置的电磁干扰发射还很难进行准确的预测[1]。
（二）电磁干扰源及其模型特征分析
从专业的角度来看，电力电子装置中的开关器件的非线性是致使其产生电磁干扰的主要根源。鉴于各类型装置中所选用材料较为特殊，往往在实际使用的过程中，可以忽略这一电磁干扰现象，但并不意味着此类型的干扰不会对设备的正常运作产生影响。通过理论分析可知，高频功率开关器件是传导电磁干扰源，通常会在开关瞬间产生电磁干扰[2]。离线式PWM开关电源的传导干扰源以及耦合途径有着直接关联，而且，开关电源在受到典型传导干扰源作用时，则会呈现出干扰耦合通道的状况。由此可以了解到，若想要有效避免离线式PWM开关电源传导电磁干扰，则要从其机理及特征着手来操作。
二、有效避免开关电源传导电磁干扰的措施分析
（一）浅析离线式PWM开关电源传导电磁干扰的特性
经分析，离线式PWM开关电源传导电磁干扰的特性较为突显，即离线式PWM开关电源传导电磁干扰数据可以通过测算模拟环境中的干扰源及其参数来获取，因此，探究避免PWM开关电源传导电磁干扰的有效措施之一便是通过其干扰特性来将其避免。基于离线式PWM开关电源传导电磁干扰的特性，提出了一种测量交流电机传动系统中电磁干扰耦合途径特性的方法，即得出传导干扰耦合通道的特性[3]。
（二）探究避免PWM开关电源传导电磁干扰的合理措施
在建立高频电路仿真模型过程中，在上文中所提到的一种包含有功率半导体器件以及无源元件等内容的高频电路模型的方法，通常需要将各个元器件单独进行建模，而对元器件间实际存在的高频耦合效应未予以考虑，这种简化处理有时会严重影响对电磁干扰的正确理解和分析，同时，也不利于指导设计人员进行技术调试[4]。
因此，探究一种有效避免离线式PWM开关电源传导电磁干扰的可行性措施极为必要。从现实情况来看，开关电源传导电磁环境呈现一种动态的变化趋势，随着因素及条件的变化而发生细微的变化。因此，通过构建模型来探究避免产生电磁干扰的方法有一定的现实意义。从测算数据中可以了解到，开关电源传导电磁干扰的特征较为明显，只有针对其特征变化情况来采取必要的措施来改善，才能对开关电源传导机制的正常操作带来实质性帮助。
三、结束语
综上所述，从以上所分析的情况来看，由于离线式PWM开关电源中高速功率开关器件在应用时能够产生瞬间的电流、电压，则会对电力资源通道中的电流以及电压造成一定的影响。在实际的电网环境中，这种类型的开关电源传导电磁干扰普遍存在。经系统的分析与验证可知，通过将开关电源置于不同的占空比状态，经模拟实验操作过程可以了解到，通过测量开关电源在拟定干扰源时的传导状态，能够进一步明确其传导特征，最后，凭借在模拟实验中所得出的开关电源传递特征，得出阻隔传导干扰的有效方法，为实践操作带来启示。
参考文献
[1]陈治通，李建雄，崔旭升，等.反激式开关电源传导干扰建模仿真分析[J].电源技术，2014，05（05）：955-956.
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[3]郭攀锋，谭国俊，赵艳萍，等.开关电源传导EMI抑制技术探讨[J].微波学报，2010，01（02）：74-75.
电磁干扰措施 篇12
DCS系统具有功能强、自动化水平高、节约占地面积、减轻值班员操作及监视的工作量、缩短维修周期以及可实现无人值班等优越性。但它的工作环境是在电磁干扰极其严重的强电环境中, 如果不采取必要的抗电磁干扰措施, DCS系统在强电磁场干扰下本身的安全运行不但得不到保证而且会对热电联产装置的安全运行产生负面的影响。
1. 现场电磁干扰源分析
热电联产装置内的高压设备操作、低压交直流回路内电气设备的操作、雷电引起的浪涌电压、电气设备周围的静电场、电磁波辐射和输电线路或设备短路故障所引起的瞬变过程等都会产生电磁干扰。这些电磁干扰进入热电联产装置内的DCS系统, 就可能引起DCS系统工作不正常, 甚至损坏DCS系统。因此, 要对DCS系统采取合理的抗电磁干扰措施, 分析现场的电磁干扰源是非常必要的。
按照电磁兼容性要求, DCS系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能, 它们本身所发射的电磁能量不影响其他设备或系统的正常工作, 从而达到互不干扰, 在共同的电磁环境下执行各自功能的共存状态。电磁兼容性具体体现在抗干扰 (设备和系统抵抗电磁干扰的能力) 和电磁发射控制 (设备和系统发射的电磁能量的控制) 2方面。
要正确分析现场的电磁干扰源, 首先必须讨论产生电磁干扰的关键因素:干扰源、传播途径和电磁敏感设备。与DCS系统有关的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰2方面。
外部干扰源与DCS系统的结构无关, 而是由DCS使用条件和热电联产装置外部环境因素决定的干扰源。对DCS系统来说, 外部干扰源主要有交直流回路开关操作、扰动性负荷 (非线性负荷、波动性负荷) 、短路故障、大气过电压 (雷电) 、静电、无线电干扰和核电磁脉冲等。
内部干扰源是由DCS系统结构、元件布置和装配工艺等决定。主要有杂散电感电容引起的不同信号感应, 基准电位偏移引起的干扰, 长距离线传输造成的波的反射, 寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。
从电磁学的角度分析, 外部干扰和内部干扰具有同一物理性质。因而消除和抑制的方法大同小异。
2. DCS系统抗电磁干扰的措施
针对产生电磁干扰的关键因素, 一般情况下采用以下方法抗电磁干扰:抑制干扰源产生的电磁干扰 (滤波、屏蔽和接地) ;切断干扰的传播途径;提高敏感设备抗电磁干扰的能力 (降低对干扰的敏感度) 。
电磁干扰源的能量通过各种途径以传导或辐射方式耦合至热电联产装置的一次系统和二次回路。在热电联产装置电气系统和热工控制系统设计及施工中, 电磁兼容是至关重要的问题。按电磁兼容标准进行电磁兼容设计是预防出现电磁干扰的一个基本要求。
但现场的电磁环境是千变万化的, 要真正达到经济上和技术上的电磁兼容, 保证一、二次设备运行的可靠性, 必须根据具体情况, 灵活运用各种技术和措施。下面根据热电联产装置实际情况, 介绍几种常用的电磁兼容技术, 同时讨论应该采取的抗电磁干扰措施。
(1) 屏蔽措施。
(1) 电气一次设备与DCS系统输入、输出的电缆均采用带有金属屏蔽层的电缆, 电缆的屏蔽层两端接地, 对电场耦合和磁耦合有显著的削弱作用。
当屏蔽层一点接地时屏蔽层电压为零, 可明显减少静电感应 (电容耦合) 电压;当两点接地时, 干扰磁场在屏蔽层中感应电流, 该电流产生的磁通与干扰磁通方向相反, 互相抵消, 因而显著降低磁场耦合感应电压。
(2) 电气系统的二次设备、DCS系统中的测量、微机保护或综合自动化装置所采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层, 这样可起电场屏蔽作用, 防止高频干扰信号通过分布电容进入DCS系统的相应部件;
(3) 机箱或机柜的输入端子上对地接一滤波电容, 可抑制外部高频干扰。由于干扰都是通过端子串入的, 当高频干扰到达端子时, 通过滤波电容对地短路, 避免了高频干扰进入DCS系统内部。
(4) DCS系统的机柜和机箱所采用的铁质材料, 本身就是一种电磁屏蔽。
(2) 减少强电回路的感应耦合。
为了减少由DCS系统以外一次设备带来的感应耦合, 一般采用以下方法减少强电回路的感应耦合。
(1) 控制电缆尽可能离开高压母线和暂态电流的入地点, 并尽可能减少两者的平行长度。高压母线往往是强烈的干扰源, 因此, 增加控制电缆和高压母线间的距离, 是减少电磁耦合的有效措施。避雷器和避雷针的接地点、电容式电压互感器、耦合电容器等是高频暂态电流的入地点, 控制电缆要尽可能远离它们, 以减少感应耦合。
(2) 电流互感器 (CT) 回路的A、B、C相线和中性线应在同一根电缆内, 避免出现环路。
(3) 电流互感器 (CT) 和电压互感器 (PT或VT) 的二次交流回路电缆, 从高压设备引出至DCS或其他保护设备时, 应尽量靠近接地体, 减少进入DCS或其他保护设备回路的高频瞬变泄漏磁通。
(3) 接地保护。
接地保护是热电联产装置一、二次设备电磁兼容的重要措施之一, 也是DCS系统抑制电磁干扰的主要方法。在热电联产装置设计和施工过程中, 如果能把接地保护和屏蔽很好地结合起来, 则可以解决大部分干扰问题。在热电联产装置DCS系统中, 采用以下几种接地线。
(1) 微机电源地线和数字地线 (即逻辑地) , 这种地是微机直流电源和逻辑开关网络的零电位。
(2) 模拟地线, 这是A/D转换器和前置放大器或比较器的零电位。
(3) 信号地线, 通常为传感器接地线。
(4) 噪声地线, 继电器、电动机等噪声接地线。
(5) 屏蔽地线, 即设备外壳接地。
电磁干扰可能进入DCS系统弱电部分的主要途径是通过微机电源。因为电源与干扰源的联系比较紧密, 同时电源线直接连接至各部分, 包括CPU部分, 因此来自电源的干扰很容易引起死机。对于处理微机电源的地线问题, 一般采用浮地和共地、一点共地和多点共地等几种接线方式。
(1) 微机电源采用浮地的方法:微机电源地和数字地采用浮动地方法是指微机电源的零线不与机壳相连。这种方法必须尽量减少电源线同机壳之间的分布电容。
(2) 微机电源与机壳共地方法:电源与机壳共地存在的主要问题是, 电源零线与机壳接地线间总有一定的阻抗, 很难避免浪涌电流流过电源线对微机系统造成干扰的情况, 而且这种干扰容易造成微机系统工作紊乱, 甚至死机, 建议热电联产装置DCS系统不要采用此种方法。
(3) 一点接地和多点接地的问题。对微机电源地或数字地的接地方式, 一般认为:高频电路 (10MHz以上) 宜采用多点接地;而低频电路 (1MHz以下) 常采用一点接地。因为在低频电路中, 布线和元件的电感并不是什么大的问题, 但是接地电路若形成环路, 则对干扰影响大, 采用一点接地, 对避免地线形成环流有利, 热电联产装置DCS系统属低频系统, 应尽量采用一点接地, DCS系统中的各个子系统都由多块插件组成, 各插件板之间应遵循一点接地的原则。
由于A/D转换器的数字地通常和电源地是共地连接, 实践证明:数字地上电平的跳跃会造成很大的尖峰干扰, 会影响A/D转换器的模拟地电子的波动, 影响转换结果的精度。为了解决此问题, 对数字地和模拟地间的关系可以采用如下处理方式:
(1) 数字地和模拟地共地;
(2) 模拟地浮空的接线方式。其特点是将模拟地和信号地连在一起然后浮空, 不与数字地连在一起;
(3) 模拟地和数字地通过一对反相二极管相连接, 这种接线方式使模拟地和数字地有所隔离, 而又保证了模拟地对数字地的电位漂移被二极管所箝制, 这种连接方式对保证A/D转换精度比较高插件较为有利。
对于继电器或电动机等回路的噪声地采用独立接地的方式, 不要与模拟地和数字地合接在一起。
以上介绍了DCS系统的几种接地方式, 在实际应用中, 并不是简单地采用某一种接地方式即可消除电磁干扰, 而往往是根据地线的分流的原则, 综合运用上述几种接地方式。
(4) 隔离措施。
采取良好的隔离措施, 可以减小电磁干扰传导侵入。在热电联产装置DCS系统中可以采取以下几种隔离措施。
(1) 模拟量的隔离。热电联产装置的DCS系统所采集的模拟量, 大多数都来自一次系统的电压互感器和电流互感器, 它们均处于强电回路中, 不能直接输入至DCS系统, 必须经过设置在各种交流输入回路中的隔离变压器 (常称小电压互感器TV和小电流互感器TA) 隔离, 这些隔离变压器一、二次之间设有屏蔽层, 且屏蔽层必须可靠接地, 才能起到比较好的屏蔽效果。
(2) 开关量输入、输出的隔离。DCS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开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中, 如果与DCS系统直接相连, 必然会引入较强的电磁干扰。因此, 要通过光电耦合器隔离或继电器触点隔离, 这样会取得比较好的效果。
(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, 避免电磁干扰由互感耦合侵入。
a.强、弱信号电缆的隔离, 强、弱信号不应使用同一根电缆;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, 并尽量减少其平行长度;
b.二次设备配线时, 应注意避免各回路的相互感应;
c.印刷电路板上的布线要注意避免互相感应。
(5) 滤波。
滤波是抑制DCS系统模拟量输入通道传导干扰的主要手段之一。对于串入信号回路的干扰, 采用滤波的方法可以有效地滤波。因此, 各模拟量输入回路都需要先经过一个滤波器, 以防止频率混迭。滤波器能很好地吸收各种干扰。
(6) DCS供电电源的抗干扰措施。
DCS系统的供电系统分直流供电和交流供电:微机保护子系统或自动装置等均采用直流220V供电, 其电源取自站内直流屏;DCS系统的监控机或管理机或其他用途的微机系统, 其供电电源常采用交流220V, 一般取自站用变压器。
这种情况下, 电网的冲击、电压频率的波动都将直接影响到微机系统运行的可靠性和稳定性, 甚至由于电网的冲击会造成死机, 而电源线是计算机的重要干扰途径。因此, 对DCS供电系统采取必要的抗干扰措施至关重要。
在热电联产装置DCS系统设计中, 采取通过UPS电源向DCS系统供电, 通过UPS电源供电可有效地抑制电网低频常态干扰。同时当供电电源突然掉电时, UPS可直接向DCS供电, 从而保证DCS的安全连续运行。
3. 结语