如何解决由雷电王座头脑问题成就引起的电磁干扰问题

综合自动化变电站中进行电磁干扰与防护设计
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综合自动化变电站中进行电磁干扰与防护设计
综合自动化变电站中进行电磁干扰与防护设计
&1引言计算机监控系统、微机保护以及系统通信技术构成了变电站的综合自动化系统。该系统具有运行可靠、占地面积少、设计、运行、维护简单等突出优点。但大量电气、电子设备的广泛应用,形成了复杂的电磁环境。电磁干扰(Elec-tromagnetic Interference—EMI)和电磁敏感度(Electromagnetic Sensitivity—EMS)已成为综合自动化变电站设计过程中必须考虑的问题。如何使变电站内的电气设备既不受外来干扰影响,也不对所处环境和其他设备造成干扰,维持共存的电磁环境、相互兼容,均能正常工作,是变电站设计必须解决的课题。为了保证电气设备在复杂的电磁环境中能够正常工作,同时减少自身对环境产生的电磁污染,许多国家都颁布了电磁兼容性标准,国际电工委员会(IEC)设立的国际无线电干扰特委会(CISPR)于20世纪60年代制定了系列电子、电气设备的电磁干扰限制标准。80年代后,我国参照CISPR标准制定了若干相关国家标准。而今,抗电磁干扰和防护设计已成为变电站设计的重要内容。2电磁干扰源与电磁干扰的传输方式电磁干扰是人们早就发现的电磁现象。一些电器、电子设备工作时所产生的电磁波,容易对周围的其他电气、电子设备形成电磁干扰,引发故障或者影响信号的传输。另外,过度的电磁干扰会形成电磁污染,危害人们的身体健康,破坏生态平衡。电磁污染的来源包括雷电(包括核爆等强电磁脉冲)、静电及所有电气的动作(包括正常及非正常的)过程。如卫星通信、飞机航行的智能化、通信无线塔、超高压输电线路、工厂自动化生产线、电气牵引馈电系统的谐波、大型医疗设备、物理仪器、家用仪器、电动工具、移动电话、遥控仪表、集成模块、印刷电路板等,凡有电磁现象存在的地方都有电磁干扰问题。绝缘物体的相对摩擦也会产生可怕的静电效应。例如,高速飞行器与大气的相对运动、合成材料的缠绕、流体(石油、天然气等)的高速传输、化纤织物与人体的摩擦等,由于静电积聚的隐蔽性和释放过程的突发性,造成的危害程度不亚于谐波和强电磁脉冲。电磁干扰源可分为自然干扰与人为干扰源。自然干扰源如雷电、宇宙辐射、太阳黑子的干扰等;人为干扰源如变配电设备、变频设备、架空输电线、无线电发射台,以及来自工业、科研、医疗射频设备产生的干扰等。变电站内的电磁干扰主要来自高压设备操作、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。这些电磁干扰进入变电站的综合自动化系统,就可能引起自动化系统工作不正常,甚至损坏某些部件或元器件。研究电磁干扰的传输方式,对制定抗干扰的措施,消除或抑制干扰具有重要的意义。电磁干扰的传输方式大体分为空间传播的电磁辐射(Radiated)耦合方式与电路传输的传导(Conducted)方式。电磁辐射干扰是指通过电磁源空间传播到敏感设备的干扰。例如,输电线路电晕产生的无线电干扰或电视干扰即属于辐射型干扰。电磁辐射干扰近场表现为静电感应与电磁感应导致的干扰,远场则为通过辐射电磁波造成的干扰。任一载流导体周围都产生感应电磁场并向外辐射一定强度的电磁波,相当于一段发射天线,处于电磁场中的任一导体则相当一段接收天线,会感生一定电势,导体的这种天线效应是导致电子、电气设备相互产生电磁辐射干扰的根本原因。高压架空输电线及变配电装置,由于开关或导线联接接触不良处的火花放电、金具或导线电晕放电或变压器漏磁等原因,可能产生0.15~30MHz的电磁辐射干扰。当离干扰源一定距离处的电子设备接收的干扰信号强度超过其防护率时,将无法正常工作。 传导干扰是经导线、金属管道、公共接地阻抗等导电路径传播的干扰。只要有连接便可能传导电磁干扰。干扰信号可通过电源回路、负载回路、信号回路及任何引入(出)建筑物的金属管线传入(出)电子、电气设备,使之受到干扰或干扰网络中的其他设备。工程实践表明,影响最大的是电源回路传导的干扰,其中最易导致电子设备故障停运或运行错乱的是脉宽小于1μs的干扰脉冲与瞬变噪声,以及持续时间大于10ns的持续噪声。产生干扰脉冲与瞬变噪声的主要原因有电力负载通断、电容器投入、熔断器熔断、继电器类感性负载切断、雷电等等,多为不规则的正、负脉冲或振荡脉冲,其尖峰电压可达0.1~10Kv,电流可达100A,以断开感性负载情况最严重。持续噪声主要有:持续欠电压与过电压、电压缺口(多为短路或过载时断路器动作引起的0.5s以上的停电)、大容量异步电机启动或雷电引起的扰动,等等。可见电磁干扰问题已成为变电站设计必须考虑解决的问题之一。3综合自动化变电站工程电磁干扰的防护技术与措施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。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。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。下面是作者根据实际运行情况,并吸收兄弟单位的经验,介绍几种常用的电磁兼容技术措施。3.1屏蔽措施3.1.1一次设备与自动化系统输入、输出的连接均采用屏蔽电缆,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。两端接地可将感应电压降到不接地时感应电压的1%以下;3.1.2二次设备内,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;3.1.3相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;3.1.4变电站综合自动化系统的机柜和机箱所采用的铁质材料,本身也是一种屏蔽。3.2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,可采用以下方法:3.2.1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人地点。控制电缆要尽可能离开它们,以便减少感应耦合;3.2.2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;3.2.3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。3.3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时过程中,如果能把接地和屏蔽很好地结合起来,则可以解决大部分干扰问题。3.3.1综合自动化系统的地线种类在变电站综合自动化系统中,大致有如下5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和零电位;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,通常为传感器的接地线;4)噪声地线,继电器、电动机等噪声接地线;5)屏蔽地线,即壳接地。3.3.2微机电源接地(0V)和数字接地的处理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。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)微机电源地与机壳共地。电源地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;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,变电站综合自动化系统属低频系统,应尽量采用一点接地.3.3.3数字地和模拟地的处理由于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有如下处理方式: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,其连接方法如图3所示,这种连接方式对保证A/D转换精度比插件较为有利。以上介绍了三种模拟地的处理方法,至于采用哪一种方式最佳,要结合系统的实际情况,通过反复调试、试验最终确定。3.3.4噪声地的处理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。以上介绍了变电站综合自动化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。地线分流的原则是:强、弱信号分开;信号、噪声分开;连线则是模、数分开。3.4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。3.4.1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(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、二次之间必须有屏蔽层,而且屏蔽层必须可靠接地,才能起到比较好的屏蔽效果。3.4.2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。3.4.3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。1)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;2)二次设备配线时,应注意避免各回路的相互感应;3)印刷电路板上的布线要注意避免互相感应。3.5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。模拟量输入通道受到的干扰(也称常态干扰)和共模干扰(也称共态干扰)两种。对于串人信号回路的差模干扰,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,以防止频率混迭。滤波器能很好地吸收差模浪涌。如果差模干扰信号Unm的频率比被测信号Us的频率高,则采用低通滤波器来抑制高频差模干扰;若Unm的频率比Us的频率低,则采用高通滤波器;若干扰信号Unm的频率落在Us频率的两侧,则采用带通滤波器。3.6计算机供电电源的抗干扰措施变电站综合自动化系统中,微机电源的供电系统大致分两类:①大多数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;②大多数综合自动化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,电压和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,对计算机交流供电系统采取必要的抗干扰措施是至关重要的,下述重点介绍交流供电系统的抗干扰措施。3.6.1采用隔离变压器隔离在微机电源的输入侧,安装隔离变压器,由隔离变压器的输出端直接向计算机供电,这是很有效的抗干扰措施。隔离变压器的变比可取1:l,在一次和二次,采用双屏蔽技术,一次屏蔽层(用漆包线或铜线等非导磁材料绕一层,但电气上不能短路)接中线,以隔离来自电网或站用变的干扰;二次屏蔽层与微机或机柜共地。3.6.2采用电源滤波器电网中常有高频干扰,在计算机电源的输入侧安装电源滤波器,可以滤去交流电源输人的高频干扰和电源高次谐波。目前市面上有专卖的电源滤波器可以选用,它实质上是由R、L、C元器件组成。安装电源滤波器时需注意:①滤波器的输入、输出端引线必须分开走线;②滤波器安装在机柜内,其接地线要用粗线与机箱(或机柜)的保护接地相连。3.6.3采用不问断电源UPS通过UPS电源向微机系统供电,可有效地抑制电网低频常态干扰。选用UPS电源时,要注意选用在线式,输出为正弦波的,这样,当供电电源突然掉电时,UPS可直接向微机供电,从而保证计算机的安全连续运行。3.6.4采用氧化锌压敏电阻氧化锌压敏电阻安装在交流电源输入端,其作用是吸收交流供电网络的过电压。电压的选择可由下式计算Ur=(2~2.5)Uac式中,Uac为交流电压的有效值。通流容量是按过电压能量来确定的。即:压敏电阻通流容量&线路过电压能量。变电站抗电磁干扰设计的基本步骤按照电磁干扰规律及建设工程程序,抗电磁干扰设计可分为五个步骤:①调查建筑附近及本工程建筑内已经存在及将要安装使用的人为干扰源的数量与性能数据;②调查了解本工程建筑附近及建筑内安装使用的电子、电气设备数量与性能参数;③了解①及②项中设备及线(管)路之间可能存在的干扰传播方式与途径;④根据①~③项的调查了解资料,各专业协调配合,合理确定变电站的选址及内部配置方案,在此基础上,结合设备及线(管)布置,进行屏蔽、滤波、接地及布线设计;⑤施工图设计及施工、安装、调试过程中,电气专业与土建等各专业必须密切配合。抗电磁干扰设计效果如何,要根据竣工后的测试结果才能评定。实践证明,在设计阶段可供选择的解决电磁干扰问题的技术手段较多而所需费用较少;待到设备制造完毕、安装就绪或建筑工程落成投入使用后,才发现电磁干扰严重,届时再来补救,则其难度与费用就会大大增加。5结束语随着我国经济的快速发展,国家对电网的投资在“十一五”期间将达到1.2万亿,因此电网改造及新建工程越来越多,电磁干扰问题也将越来越突出。由此可见,在工程设计阶段进行抗电磁干扰设计乃是解决电磁干扰、防患于未然的必要举措。
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技术文章(39)

弱电系统是实现信息的传送的系统,在传送信息的过程中要求能够实现信息的保真度、速度、广度和可靠性。目前,随着电子学、计算机、激光、光纤维通讯和各种遥控遥感技术的发展,社会已进入高度信息化的时代,越来越多的高精度、高可靠性、高灵敏度、高密度(小型化、集成化)、大功率、小信号运用的电子设备是支持弱电系统运行的基础,而电子设备之间的电磁干扰已成为系统和设备正常工作的突出障碍。
看看这些关于电磁干扰的例子:变频器、调光开关等节能器件等是以晶闸管或类似电子器件为核心的设备,它们工作时会在电网上产生高次谐波干扰;数字电路装置(包括电脑、程控交换机、设备自动控制系统的现场控制器等)、高频振荡电路(包括发射机、接收机及时钟本振等振荡电路的基频及其谐波)、气体放电灯、荧光灯的整流器、启动器等,它们都会对电网及周围空间产生电磁干扰;家用电器、办公用电器,其中串激电机的换向器、电子控制器、定时器等均会对电网及周围空间产生电磁干扰(电磁干扰频谱从几万赫到几百兆赫);还有一些工、科、医射频设备,是指医院、科技展览厅中那些可能对150千赫--400吉赫频段内的无线电造成电磁干扰的设备。
一、电磁干扰的定义
“干扰”这个词的本意就是指,对某个正处于稳定工作状态的系统产生不良的影响。“电磁干扰”是电子噪音对正处于正常工作状态的系统、电子设备产生不良影响的电磁现象,即任何伴随着电压、电流的变化而产生会降低某个装置、设备或者系统的性能,或可能产生不良影响的电磁现象就是电磁干扰。这样看来,恒定的电压、电流或电磁场对系统或电子设备是不会造成很大干扰的。对电路或电器设备造成严重干扰的,主要是不断变化着的电场或磁场。
因此,简单地说,任何不希望的电压和电流的波动对设备性能的影响就称为电磁干扰。产生这些电压、电流的源头即为电磁干扰源。这些电压和电流会通过传导或电磁辐射传到受害的系统和设备。
二、电磁干扰的分类
通常,在分析电磁干扰时,系统指人们对之进行设计和管理控制的电工设备或电子设备整体。
1、根据干扰方式的不同,电磁干扰可分为传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰。辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。
2、根据干扰来源的不同,电磁干扰可以来自系统内部,也可以来自系统外部,前者称为系统内部的干扰,后者称为系统之间的干扰。
3、根据产生干扰的原因不同,电磁干扰分为自然和人工两种。自然干扰源主要是雷电、太阳辐射或宇宙辐射等;人为干扰源有输电线路、电动机、开关、继电器、氖灯、荧光灯、电铃、电热器、电弧焊接机、晶闸管逆变器、气体整流器、高速逻辑电路、门电路、数据处理机、电流的突变、电弧放电、电晕放电,以及核爆炸产生的核电磁脉冲等。
三、电磁干扰的传输
电磁干扰的途径分为传导耦合方式和辐射耦合方式两种方式。
1、传导是指电压或电流通过干扰源和被干扰对象之间的公共阻抗进入被干扰对象。其中的公共阻抗通常是干扰的函数。有时干扰经过金属线路的传输,包括集总元件如电容器、变压器等直接传导到电路。
2、辐射则用来表征非传导性的传输,其传输机理可能是天线的“近场”或感应场,而不是辐射场。在干扰电磁场中,磁场通过电感性耦合,电场通过电容性耦合而进入电路中。
四、解决弱电系统中电磁干扰问题的方法
解决方法就是怎样使得在同一电磁环境下工作的电子设备、电子系统都能互不干扰地正常工作,能够达到兼容状态,这就涉及到弱电系统中的电磁兼容性能。
电磁兼容性(EMC)是指“一种器件、设备或系统的性能,它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰(IEEEC63.12-1987)。”
弱电系统中的电磁兼容性主要研究内容就是电磁干扰和抗干扰问题。电磁干扰问题上面我们已经探讨过了,下面我们来说说抗干扰的问题。
电子系统或电工设备以规定的安全逾度,在指定的电磁环境中按照设计要求工作的能力,是反映电子系统性能的重要指标之一。系统、电子设备能电磁兼容就意味着无论是在系统内部,还是对其所处的环境,系统都能如预期的那样正常的工作,即具有很好的抗干扰能力。
弱电系统的主体设备是采用了信息技术中的各种电子设备,所以要提高弱电系统的抗干扰性能只有采用多方面的综合抑制措施才能获得满意效果。对于弱电系统应从电子设备、信号传输线路、电源回路的内部结构等几个方面来考虑抗干扰的方法。
1、抗干扰的电源装置方法
电源装置是弱电电子设备、电子系统正常工作的动力源。电源的稳定、可靠、安全与否对弱电系统的正常运行影响极大。据资料显示,大约有30%—50%的电子系统、电子设备的故障是发生在电源部分。电源的干扰主要有切断时造成的欠电压或大容量感性负载投入、巨大的雷电冲击电流、电网中的高次谐波的干扰等。解决这些问题可以装设电磁干扰滤波器,它是一种用于抑制电磁干扰,特别是电源线路中噪音的电子线路设备,是消除对电源环节造成影响的高频干扰和共模干扰的有效办法。因为有害的电磁干扰的频率要比正常信号频率高得多,所以电磁干扰滤波器是通过选择性地阻拦或分流有害的高频来发挥作用的。基本上电磁干扰滤波器的感应部分被设计作为一个低通器件使交流线路频率通过,同时它还是一个高频截止器件,电磁干扰滤波器的其他部分使用电容来分路或分流有害的高频噪声,使这些有害的高频噪声不能到达敏感电路。这样电磁干扰滤波器显著降低或衰减了所有要进入或离开受保护电子器件的有害噪声信号。
2、抗干扰的传输信号线路方法
a、终端匹配法。在动态波形要求不严格的条件下,在终端并上一个较大(大于特性阻抗)的电阻,一方面可改善因反射引起的动态波形畸变,另一方面又兼顾了高电平降低得不很严重。匹配电阻一般阻值都很低,在终端用电阻匹配的方法,功耗较大。
b、始端的匹配方法。适当的选择串联电阻,改善波形,消除反射。R的阻值一般取传输线的特性阻抗减去输出门的输出内阻。
c、在数字信号的传输中,尽可能避免悬空端。
d、在单线传输的情况下,如其旁边有屏蔽线可将单线围绕在屏蔽线周围,或者使单线紧贴在接地的金属地板上走线,这样都可使接地线对地的阻抗变低,线间的分布电容减少,提高传输线抗干扰的性能。
e、在双向传输中,应注意让往返的两种信号线分开。两信号线之间接一根地线作为屏蔽。另外采用有屏蔽层的传输电缆也是减少电磁干扰的一项基本措施。
3、抗干扰弱的电设备内部结构方法
只有如金属和铁之类导磁率高的材料才能在极低频率下达到较高屏蔽效率。这些材料的导磁率会随着频率增加而降低,另外如果初始磁场较强也会使导磁率降低,还有就是采用机械方法将屏蔽罩作成规定形状同样会降低导磁率。
在高频电场下,采用薄层金属作为外壳或内衬材料可达到良好的屏蔽效果,但条件是屏蔽必须连续,并将敏感部分完全遮盖住,没有缺口或缝隙(形成一个法拉第笼)。然而在实际中要制造一个无接缝及缺口的屏蔽罩是不可能的,由于屏蔽罩要分成多个部分进行制作,因此就会有缝隙需要接合,另外通常还得在屏蔽罩上打孔以便安装与插卡或装配组件的连线。
设计屏蔽罩的困难在于制造过程中不可避免会产生孔隙,而且设备运行过程中还会需要用到这些孔隙。制造、面板连线、通风口、外部监测窗口以及面板安装组件等都需要在屏蔽罩上打孔,从而大大降低了屏蔽性能。尽管沟槽和缝隙不可避免,但在屏蔽设计中对与电路工作频率波长有关的沟槽长度作仔细考虑是很有好处的。弱电电子设备外壳的通风孔、进出线孔、连接缝隙等要足够小。由于接缝会导致屏蔽罩导通率下降,因此屏蔽效率也会降低。要注意低于截止频率的辐射其衰减只取决于缝隙的长度直径比,例如长度直径比为3时可获得100dB的衰减。在需要穿孔时,可利用厚屏蔽罩上面小孔的波导特性;另一种实现较高长度直径比的方法是附加一个小型金属屏蔽物,如一个大小合适的衬垫。所有衬垫都有一个有效工作最小接触电阻,可以加大对衬垫的压缩力度以降低多个衬垫的接触电阻,当然这将增加密封强度,会使屏蔽罩变得更为弯曲。大多数衬垫在压缩到原来厚度的30%至70%时效果比较好。因此在建议的最小接触面范围内,两个相向凹点之间的压力应足以确保衬垫和垫片之间具有良好的导电性。除此,在多缝情况下,推广构成多孔屏蔽罩也是可行的。机箱的接缝处可使用导电衬垫,通风窗可使用波导管,面板显示窗可使用屏蔽玻璃材料。可用于切断通过空间辐射传播的电磁干扰。所以电子设备一般都需要进行屏蔽,这是因为结构本身存在一些槽和缝隙。所需屏蔽可通过一些基本原则确定,但是理论与现实之间还是有差别。例如在计算某个频率下衬垫的大小和间距时还必须考虑信号的强度,如同在一个设备中使用了多个处理器时的情形。
表面处理及垫片设计是保持长期屏蔽以实现电磁兼容性能的关键因素。
除了解决设备本身的问题,弱电电子设备的输入、输出端接口电路设计中还应设置消除雷电影响的抗电涌抑制器、高低频滤波器、光电耦合器等电路,并尽量设法采用平衡传输制式,可有效抑制地环路干扰。尽可能减小电路板中的相互电磁干扰。可采用多层电路板以减少引线;布线尽量短粗以减小环路电阻;布线转角处要圆滑,以利于阻抗匹配;不同类型的电路单元要分路接地等等。
总之,弱电系统主要考虑的问题是信息传送的效果问题,其系统的运行是依赖于各种电子设备,因此要提高弱电系统的抗电磁干扰性能必须使得在同一电磁环境下工作的各种电子设备、电子系统都能互不干扰地正常工作,达到兼容状态。抑制电磁干扰应从电源、传输、负载等环节着手,采用综合治理方法,从全系统的立场上来全面考虑电磁兼容问题。电磁兼容技术是一个正在发展的领域,这是由于现代的计算、通信、控制系统中,电气和电子线路的密度以及它们之间的相关功能日益增加。对弱电设备的选型、弱电系统的组成配置、电缆管线的布置、系统调校时分析干扰性质及来源等全过程采取有效的措施,以确保整个弱电系统的电磁兼容性满足要求。
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