電磁干擾的定義為:電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能下降。
從兩者定義可知,電磁騷擾和電磁干擾為因果關(guān)系。電磁騷擾是產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象,沒有造成一定后果,而電磁干擾則是電磁騷擾引起的后果。
就像我們在音響旁邊打電話,手機發(fā)射的電磁波是電磁干擾,而音響被電磁波影響后產(chǎn)生了雜音就是電磁干擾。
所以我們常說的防止、避免或屏蔽干擾其實也就是阻止電磁騷擾對敏感設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾而對所需工作產(chǎn)生不良后果。兩者是不能混為一談的。
2.1按傳播形式分類
(1)傳導騷擾;
(2)輻射騷擾。
2.2按頻譜分類
(1)工頻騷擾(50Hz)波長為6000Km;
(2)甚低頻騷擾(30KHz以下)波長大于10Km;
(3)載頻干擾10-300KHz,波長大于1Km(包括高壓交直流輸電諧波騷擾);
(4)射頻、視頻騷擾(300KHz-300MHz)波長在1-1000m之間(功課醫(yī)療設(shè)備、輸電線電暈放電、高壓設(shè)備火花放電內(nèi)燃機、電動機、家用電器、照明電器等都在此范圍);
(5)微波騷擾(300MHz-300GHz)波長在1mm-1m(包括特高頻、超高頻、極高頻騷擾);
(6)雷電及核電磁脈沖騷擾(由吉赫直至接近直流,范圍很寬)。
2.3按搔擾源性質(zhì)分類
(1)自然騷擾源:包括大氣噪聲、雷電、宇宙噪聲、雨滴的靜電噪聲、太陽噪聲等。
(2)人為搔擾源:包括功能性發(fā)射機非功能性發(fā)射。
功能性發(fā)射騷擾包括利用電磁能量發(fā)射實現(xiàn)其功能(如通信系統(tǒng)、電視廣播系統(tǒng)、雷達等)、武器裝備(如核致電磁脈沖、電子對抗機、電磁脈沖炮彈等)。
非功能性發(fā)射包括高壓電網(wǎng)設(shè)備、工業(yè)、科學及醫(yī)療設(shè)備、機器及工具、運輸工具、消費電子設(shè)備、靜電放電等。
通過對各類搔擾源的分析我們知道,每一類搔擾源都具有其固有的頻段,當系統(tǒng)的工作頻段與電磁搔擾源的頻段有較大的間隔時,系統(tǒng)將不會受到電磁干擾;而當系統(tǒng)的工作頻段與電磁搔擾源的頻段相同或相近時,系統(tǒng)的正常工作將會受到電磁干擾。
干擾的產(chǎn)生必須具備三個要素:干擾源、干擾途徑和受擾目標。分析各類電磁搔擾源,其實產(chǎn)生的干擾歸根結(jié)底都是電磁波,因此電磁波傳播的途徑也便是干擾途徑,共有以下三種:
輻射:搔擾源如果不是在一個全封閉的金屬外殼內(nèi),它就可以通過空間向外輻射電磁波,其輻射場強取決于裝置的騷擾電流強度、裝置的等效輻射阻抗以及搔擾源的發(fā)射頻率,如果搔擾源的金屬外殼帶有縫隙與孔洞,則輻射的強度跟騷擾波長有關(guān),當孔洞的大小與波長可比擬時,則可形成騷擾子輻射向四周輻射;
傳導:搔擾源可通過與其相連的導線向外部發(fā)射,也可通過公共阻抗或接地回路耦合,將騷擾帶入其他回路;
感應(yīng)耦合:感應(yīng)耦合是介于輻射途徑與傳導途徑之間的第三條途徑,當搔擾源的頻率很低時其輻射能力相當有限,若搔擾源也不直接同其它導體連接,此時電磁騷擾能量可通過與其相鄰的導體產(chǎn)生感應(yīng)耦合將電磁能轉(zhuǎn)移到其他導體上。
我的工作處在一個充斥著電磁波的環(huán)境,設(shè)備要良好的運作就得需要有一個良好的電磁兼容環(huán)境。通過分析電磁騷擾而產(chǎn)生干擾的三個要素可以得知較少干擾源、截斷干擾途徑、提高受擾目標的抗干擾性能,都可以降低干擾對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。在實際工作中,通常采取以下兩種措施。
4.1濾波,通過抑制系統(tǒng)中的各類諧波及過電壓來減少干擾源
建筑內(nèi)存在有大量產(chǎn)生高次諧波的電氣設(shè)備及電氣元件,如氣體放電燈及電子整流器、計算機顯示器、不間斷電源、整流器、電機變頻調(diào)速器及軟起動器等。大量的諧波是產(chǎn)生電磁騷擾的主要因素之一,而且諧波除了產(chǎn)生電磁騷擾外還將帶來諸多不利影響,如:產(chǎn)生過高的中線電流;過高的頻率導致趨膚效應(yīng)顯著,使得導體的載流量降低等等。
為降低系統(tǒng)中的諧波含量,在系統(tǒng)的適當位置安裝瞬變干擾吸收器(如避雷器、壓敏電阻、固體放電管等)、電源線路濾波器、隔離變壓器、電壓調(diào)整器、電源凈化器等,并對建筑內(nèi)的大功率整流設(shè)備采取如下措施:
提高整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)并增加整流器的整流脈沖數(shù);多臺相數(shù)相同的整流裝置其整流變壓器二次側(cè)應(yīng)有適當?shù)南嘟遣睿员愀鞔沃C波電流的相量和的幅值可因相角差而減小甚至為零。
而對應(yīng)用于系統(tǒng)中的不間斷電源、變頻器及軟起動器、整流設(shè)備、計算機顯示器、復印機、光源整流器等可能會產(chǎn)生諧波的設(shè)備或元件應(yīng)嚴格考察其諧波含量及電磁兼容性。
為抑制電容器或電容器組投切時產(chǎn)生的振蕩過電壓,并聯(lián)電容器回路中應(yīng)串聯(lián)電抗器。通過上述種種措施,系統(tǒng)中的諧波含量將大大降低,電磁騷擾源的數(shù)量及其騷擾的強度也隨之大幅度減少。
4.2接地及屏蔽
良好的接地及屏蔽可以有效的截斷干擾的途徑,同時提高受擾目標的抗干擾能力。
a、構(gòu)筑物防雷及接地
利用建筑物結(jié)構(gòu)屋面板內(nèi)的鋼筋在整個屋面組成避雷網(wǎng),突出屋面的所有金屬物體均與避雷網(wǎng)電氣聯(lián)結(jié);
利用建筑外側(cè)柱內(nèi)的鋼筋作為引下線,上端與防雷網(wǎng)、下端與接地網(wǎng)電氣聯(lián)結(jié);
利用結(jié)構(gòu)底板內(nèi)的鋼筋電氣聯(lián)結(jié)成接地網(wǎng),并利用建筑每層樓板(除屋面板與基礎(chǔ)底板外)內(nèi)的鋼筋電氣聯(lián)結(jié)成輔助等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng);
每層樓板的輔助等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)均與所有防雷引下線電氣聯(lián)結(jié)。
這樣形成的防雷接地網(wǎng)如同一個法拉第籠,可將大量建筑外的電磁騷擾阻擋并阻止建筑內(nèi)的電磁騷擾穿越建筑物影響建筑外的電磁環(huán)境。
b、建筑內(nèi)的等電位聯(lián)結(jié)
建筑內(nèi)所有正常情況下不帶電的金屬物包括各類金屬管道、金屬構(gòu)件、設(shè)備金屬外殼、變壓器低壓側(cè)中性點、發(fā)電機中性點、玻璃幕墻的金屬支架、電梯井道的金屬支架等等均應(yīng)與防雷接地網(wǎng)電氣聯(lián)結(jié);
各條進出建筑的金屬管線均應(yīng)在穿越建筑基礎(chǔ)處與防雷接地網(wǎng)電氣聯(lián)結(jié),且各條金屬管道及金屬物體在穿越兩個防雷區(qū)的界面處亦應(yīng)做如上聯(lián)結(jié);
由配電箱引出敷設(shè)至屋頂用電設(shè)備的線路穿鋼管保護,鋼管一端與配電箱外殼電氣聯(lián)結(jié),另一端與設(shè)備金屬外殼電氣聯(lián)結(jié)并就近與防雷裝置電氣聯(lián)結(jié),中斷處應(yīng)跨接,配電箱內(nèi)在回路保護開關(guān)電源側(cè)與外殼之間設(shè)過電壓保護器。
建筑內(nèi)的等電位聯(lián)結(jié)大大減小了在同一區(qū)域、空間內(nèi)可能存在的電壓降,有效的避免了由于各種可能發(fā)生的故障導致各金屬外殼、管道等因過大的電壓降而形成靜電放電從而產(chǎn)生的電磁騷擾。
c、重要區(qū)域的重點防范
對于安裝有大量電氣、電子系統(tǒng)設(shè)備的區(qū)域如消防值班室、弱電控制中心等,由于其內(nèi)部安裝的系統(tǒng)正常工作要求避免電磁干擾,且系統(tǒng)也會在正常工作的同時產(chǎn)生電磁騷擾而可能會影響外部系統(tǒng)設(shè)備,因此對該類區(qū)域?qū)⑿枰鲋攸c防范。通常的做法有:設(shè)專用接地干線,接地干線直接與室外接地體相連,避免諧波通過接地線對系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾;安裝防靜電架空地板,架空地板的支座與接地系統(tǒng)電氣聯(lián)結(jié),地板的泄露電阻為1X105~1X108歐姆;在墻壁、頂板、地板內(nèi)設(shè)置輕質(zhì)金屬網(wǎng)做電磁屏蔽等。
總之,在工程中是系統(tǒng)及設(shè)備遠離頻段與工作頻段相同或相近的搔擾源,并通過適當?shù)募夹g(shù)措施和良好的屏蔽、接地手進一步減少電磁騷擾,采用電磁兼容性能過硬的設(shè)備,才能創(chuàng)造一個良好的電磁兼容環(huán)境,才能讓系統(tǒng)及設(shè)備良好的運轉(zhuǎn)。
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