电磁兼容及其应用

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U
C

CCJU S
C C
CJ
C
(2-3)
由于金属板的尺寸远比干扰源尺寸大,C与J之
间的 CSJ 远大于Csc 。因此,在加了不接地的J后,可
能非但没有起到屏蔽作用,反而增大了干扰。 当J接地后,如图2-5所示J对地的电压为
UJ

Z JU S
1
Z J jw C SJ

.
jw CSJ Z JU S
+Q
-Q
-Q 屏蔽体B A
+Q A B
+Q
+Q
图2-1 主动静电情况 a)孤立体 A b)屏蔽体B包围的情况 c)静电屏蔽
屏蔽体B
-Q
+Q
图2-2 被动静电屏蔽
2.1.2 交变电场屏蔽
对交变电场的屏蔽原理,可以用电路理论加以解释, 此时干扰源与被干扰源对象之间感应可以用分布电容描 述。如图2-3所示,设有一电压为Us的交变干扰源S,在 其附近有一被干扰对象(干扰接收器C),则C上感应的 干扰为
(2-4)
此时电压取决于J的接地电阻,如J良好接地,
则 ZJ 0,U J 0 。 在这种情况下,C感应的电压主要源
于S与C之间的分布电容,C感应的干扰电压为
'
C U
SC S
UC
'
C C C SC
C
CJ
(2-5)
C' SC
C C SJ
CJ
S
C
当J很大时,C感应的干扰

电压很小。


根据上述,屏蔽体必
AC
Us
J
Cc
Uc
须可靠的接地,且屏蔽体
Uj
必须选用导电性能好的材
(Zj)
Uj
料,只有这样才能有效地
Fra Baidu bibliotek
减少干扰。
图2-5交变电场耦合 (加接地屏蔽体)
2.2磁场屏蔽
磁场屏蔽简称磁屏蔽,是用于抑制耦合实现磁隔 离的技术措施。它包括低频磁屏蔽和高频磁屏蔽。
2.2.1低频磁场屏蔽 低频(100kHz)以下磁场屏蔽常用的材料是高磁导
dB
由于屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分
之一至百万分之一,因此通常用分贝来表述。下表是
衰减量与屏蔽效能的对应关系:
无屏蔽场强 :有屏蔽场强
屏蔽效能SE (dB)
10 : 1
20
100 : 1
40
1000 : 1
60
10000 : 1
80
100000 : 1
100
1000000 : 1
120
图2-4 交变电场耦合 (为接地的屏蔽体)
为了减少干扰,在两者之间加入作为屏蔽的大导电板 J,如图2-4所示,由于泄露的电力线很少,因此S与C之 间的分布电容很少,可以忽略,可得
C U
SJ S
UJ
//
C C C C SJ
J
CJ
C
U
C

CCJU J
C C
CJ
C
(2-2)
从上式可以看出,C接收的干扰电压取决于J的电位Uj, 以及C与J之间的分布电容。在J离地较远,且离S很近的情 况下,有及,则上式可得
电磁兼容及其应用
屏蔽技术
电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一。 大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决。用 电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不 会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修 改。
所谓电磁屏蔽就是以某种材料(导电或导磁材料) 制成的屏蔽壳体(实体的或非实体的)将需要屏蔽的 区域封闭起来,形成电磁隔离,使其内部产生的电磁 场不能越出这一区域而干扰区域外部设备,而外部电 磁场不能进入这一区域(或者进出该区域的电磁能量 将受到很大的衰减)。
m
m
m
由式(2 9)可见,Rm 与成反比,因而选用高磁导率
的铁磁材料做磁屏蔽体时,其磁阻很小,所以大部分
2.1电场屏蔽
电场屏蔽简称电屏蔽,它利用与大地相连接的导体 导电性良好的金属容器,使导体内部的电力线不外传, 外部的电力线不内传,其目的是减少设备(或电路、组 件、元件等)间的电场感应,包括静电屏蔽和交变电场 屏蔽。
2.1.1静电屏蔽 静电屏蔽包括主动屏蔽和被动屏蔽,主动屏蔽表示
给孤立的带电体以导体容器包围,然后把导体容器接地, 起到屏蔽作用。被动屏蔽,当屏蔽体外部有电场干扰时, 屏蔽体内部的导体为等电位体,内部空间不会出现电力 线,从而实现了对外界电场的屏蔽作用。
一般民用产品机箱的屏蔽效能在40dB以下,军用 设备机箱的屏蔽效能一般要达到60B,TEMPEST设备 的屏蔽机箱的屏蔽效要达到80dB以上。屏蔽室或屏蔽 舱等往往要达到100dB。100dB以上的屏蔽体是很难制 造的,成本也很高。
根据屏蔽的工作原理,可将屏蔽分为电场屏蔽、 磁场屏蔽和电磁场屏蔽三大类。
U
C

C SCU S
C C
SC
C
(2-1)
从上式可以看出,S与C之间的分布电容越大,则C 受到的干扰电压越大。为了减少干扰,可使S与C尽量 远离;当无法满足要求时,则要采用屏蔽技术。
S
AC
Us
C SC
C
C SJ
C CJ
S
C


Cc

AC
Uc Us
J
Cc
Uc
Uj
(Zj)
Uj
图2-3 交变电场耦合电路 (未加屏蔽体)
分别为无屏蔽使某点的电场强度和磁场
0
强度;Es 、H s 分别表示屏蔽后同一点的电场强度和磁
场强度。
由屏蔽效能的定义可知,屏蔽效能的数值越大, 说明屏蔽效果越好。
电磁屏蔽
屏蔽前的场强E1
屏蔽后的场强E2
对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽, 电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:
SE = 20 lg ( E1/ E2 )
电磁屏蔽的作用原理是屏蔽体对电磁能量的反射、 吸收和引导作用,而这些作用与屏蔽结构表面和屏蔽体 内所感应的电荷、电流及极化现象密切相关。
屏蔽效能
屏蔽效能定义为在电磁场中同一地点无屏蔽存在 时电磁场强度与加屏蔽体后的电磁场强度之比,用 SE表示
SE E0 或SE H 0
ES
HS
式中,E
0
、H
m
m
B.dl ms
(2-7)
式中,S为磁路的截面积;B为穿过S的磁感应强度。因此
b
Rm

a H.dl SB.dl
(2-8)
若磁路截面S是均匀的,且磁场也是均匀分布的,磁场方向
与磁路的截面垂直,则上式可化简为
Rm

Hl BS

l
S
式中,为磁导率。
(2-9)
U R 由式(2 6)可见当 一定时, 越小,则 越大。
率的铁磁材料(如铁、硅钢片、坡莫合金等)。低频磁 场屏蔽的原理是利用高磁导率的材料对于干扰磁场进行 分路。要想提高磁导率的屏蔽性能,应采用高磁导率的 屏蔽材料,且增大屏蔽体的壁厚。
根据磁路理论,磁路上a,b两点间的磁位差为
a
U R
H .dl
m
m mb
(2-6)
R 式中, 为a,b之间的磁阻; 为通过磁路的磁通量。
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