电磁兼容原理及应用第1章 电磁环境与电磁兼容

• 电气、电子设备在运行中大都会经历电磁能 量转换的过程，而电磁能量转换过程往往会 对周围环境中的其他用电设备、人或生物产 生影响。
雷 电 电力传 输线
雷达和 电视台
• 运行中的电气电子设备，也会由于其他设备
工作时产生电磁能量转换而受到电磁干扰。
传导噪声
交流供电 电路
点火 电机
移动 电台
具有多重电磁干扰的生活环境
——影响电子系统的信号，使其信噪比降低，影响系统的正常工作。 ——对信息安全与信息保密构成严重威胁。 ——引起人体细胞的生物效应，出现头晕、乏力、记忆力减退等现象，
严重时会导致人体慢性病变。
(4)电磁环境基本概念
• 某些情况下，例如军事上，电磁环境的这一复杂特性又可以 被利用来形成对敌方的干扰。
• 几乎所有的电气、电子设备工作时对周围环境产生干扰影响。 这种环境称为电磁环境——存在于给定场所的所有电磁现象 的总和。
(4)电磁环境基本概念
• 随着自动化程度越来越高，人们越来越依赖电气电子设备，科学家和 工程师们一直朝一个共同的目标而努力奋斗者——研究、探索直至打 造新一代经济而卓越的电气与电子产品。然而，然而由电子和电气产 品带来的电磁干扰问题，使得人类和设备本身依赖的这个电磁环境越 来越恶劣，不论怎么精心策划，设计中的缺陷始终象噩梦般挥之不去。 补救的药方就是电磁兼容技术——确保设备或系统不产生电磁干扰的 技术。着力解决电磁干扰问题已成为电气和信息化建设中的重要内容 之一。
(2)问题与现象
从地球表面到人造卫星活动的近千千米空间内处处存在着电磁波， 电和磁无时无刻不在影响着人们的生活及生产；
电磁能的广泛应用，使工业技术的发展日新月异; 电磁能在为人类创造巨大财富的同时，也带来一定的危害，成为
电磁污染，对敏感接受体形成干扰。 研究电磁污染是环境保护中的重要分支。
(2)ຫໍສະໝຸດ Baidu题与现象
上世纪50年代开始，随着自动化技术和电力电子器件的快速发展，电力电子技术 的兴起和微电子技术发展迅速向电气设备领域渗透，形成电气设备和电子设备 结合、强电和弱电结合、机械和电气结合、仪表和装置结合、硬件和软件结合 的各种复杂控制系统，而且在结构上也往往融为一体，同一电网中的用电设备 越来越多，产生日趋复杂和严重的电磁环境和电磁干扰问题。
除了电气电子设备在运行时由于发生电磁能力转换过程可以产生电磁干扰现象外， 自然现象中也有产生电磁干扰的情况，如：静电放电、闪电等现象产生的电子 扰动也会引起电子设备的非正常响应，雷电产生的强大电流甚至影响建筑和人 的安全。
(3)电磁干扰基本种类
• 自然干扰——来源于地球和宇宙中的自然电磁现象，如：宇宙干扰、雷电
各种不同的用电装置、电力电子装置、电机传动系统、照明装置、高压电力 线、科学和医用设备，静电放电，核爆炸电磁脉冲，等。
(4)电磁环境基本概念
• 电子设备发射出来的电磁干扰具有一定的危害性
——降低电子元件的工作寿命，强度较大的电磁干扰可以击穿电子设备， 导致元件及整个系统的损坏；静电导致计算机及其元器件的损坏造 成的经济损失每年就高达数亿美元，还可以损坏医院里病人的导管 泵而导致病人生命危险。
电磁干扰流程图
故障噪声： 电场 磁场 电压 电流
天线 耦合
公共接地 阻抗耦合
共模－差模 转换
场－电缆 共模耦合
共模－差模 转换
场－导线
Σ
差模耦合
线——线 串扰
电源线 耦合
电源噪声 抑制
接收机 被干扰设备
图1-3 电磁干扰从干扰源经耦合通道到接收机的流程图
2. 电磁兼容的基本概念
(1) 电磁兼容
电磁兼容(E1ectromagnetic Compatibility，简写为EMC) 电与磁是不可分割，相互共存的一种物理现象 、物理环境； “电磁兼容”意味着：干扰可以在不损坏信息的前提下与有
用信号共存； GB/T4765-1995《电磁兼容术语》确切定义：电磁兼容是指：
设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中 任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
(4) 电磁兼容技术的发展
国外发展水平——
国内发展水平——
中国的强制性产品认证制度（体制改革：原国家质量技术监督局、 原国家出入境检验检疫局合并，成立新的国家质量监督检验检疫 总局、国家认证认可监督管理委员会，制定强制性产品认证制度）
本章要点
引言 电磁兼容的基本概念 电磁兼容学的基本术语 电磁兼容研究的主要内容
1. 引言—电磁环境
生活中的电磁环境
雷电 电力传输线
雷达和电视台
传导噪声 交流供电电路
电机
点火
图1-1 具有多重电磁干扰的生活环境
移动 电台
复杂的信息系统电磁环境
图1-2 信息系统复杂的电磁环境
(1) 电磁环境
• 利用电能进行工作的各种电气和电子设备， 与设备的供电电源、设备的负载、周围的其 它电气或电子设备、设备操作者或设备为之 提供服务的人、甚至其它有生命的物质等一 起，形成了特定的工作环境。
干扰、大气干扰、热噪声，等
• 人为干扰——来自于有意发射干扰源和无意发射干扰源： 有意发射干扰源：专用于辐射电磁能的设备，如广播、电视、通信、雷达、
导航等发射设备，通过向空间发射有用信号的电磁能量来工作，而对于不需 要这些信号的电子设备或系统将构成干扰。
无意发射干扰源：发射电磁能力不是其工作的主要目的。如汽车的点火系统、
电磁兼容设计：与常规的电路设计有根本的不同：电子电路通常 用电路图来描述，不论是信号处理还是功率处理，电路图是仅 着眼于原定目的的传输信号（或功率）而把电路抽象化的模型。 从EMI的观点来看，电路图几乎什么也没有描述。 EMC除了模 型和计算方法，还需要考虑分布参数（不仅与电路有关，还与 安装布置有关）
(2) 电磁兼容的定义中包含着的两层意义
一是设备要有一定的抗电磁干扰能力，使 其在电磁环境中能正常工作；
二是设备工作中自身产生的电磁骚扰应抑 制在一定水平下，不对该环境中的任何 事物构成不能承受的电磁骚扰。
(3) 电磁兼容学
电磁兼容性是一种能力的表现：自身抗干扰能力和抑制自身产生 干扰的能力。能力的提高是与产品或系统的功能和性能的提高 一样，需要完成理论上探索、设计、工程实现、试验、纠错完 善再提高、再试验（测试）等一系列工作，因而形成了一门学 科分支——电磁兼容学。