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低压配电系统电磁干扰的传播途径或耦合机理

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2017-03-02 07:37:52

低压配电系统电磁干扰的传播途径或耦合机理

自动化系统或监控系统通常为低压配电系统中的子系统,负责这类子系统的工程技术人员非常关心emc(电磁兼容性)或emi(电磁干扰)。

不友好的emc环境常使系统或系统中电子设备出现故障,甚至损坏,如:自动化系统停机;
1、传动系统烧设备;
2、数据网络故障;
3、电脑和服务器损坏;
4、打印机失灵;
5、局域网络数据传输率降低甚至停顿;
6、报警系统误报警;
7、金属管路和接地线严重腐蚀。

在安装和调试自动化系统或监控系统时,通常从三方面着手:即找出干扰源,即干扰来自系统本身或外部其他原因;采取措施,隔离或切断传播干扰的途径(也称耦合机理);提高系统和设备自身抗电磁干扰的能力。见图1。
低压配电系统电磁干扰

在寻找干扰源时,常用示波器观测干扰信号的波形。

当发现信号线或控制线的直流电平上叠加谐波,50hz或150hz的交流干扰电平时,这些干扰信号多半来自于配电系统本身。

如不从配电系统本身考虑,采用如图1中的推荐的(如接地,屏蔽,滤波等)措施很难消除这些干扰信号。

在分析配电系统如何消除这类电磁干扰信号前,有必要先对电磁干扰的传播途径或耦合机理作简要的说明。

(1) 电位耦合
两个或两个以上线路通过一个公共阻抗连接在一起时,就会产生电位耦合机理。该公共阻抗可以是电源内阻,电源接头,零电位导线,保护地线(pe线),或与接地系统相关的设施。分析图2中的电位耦合原理图,强电线路a与信号线路b有一个公共阻抗zk,两个线路的电流ia和ib在公共阻抗zk上产生电压降uxab。该电压降是线路a和线路b的干扰源。一个线路(或多个)多点接地后会形成环路,电压降是形成环电流的根源。
低压配电系统电磁干扰

(2)电容耦合
具不同电位的两根导线间可能会产生电容耦合。分析图2中电容耦合原理图,两根导线间电位差就是电场,导线间存在的分布电容就是阻抗,所以线路1与线路2会流通电流,并在线路2中产生干扰电压u2。耦合电容值取决于导线敷设的条件。实际施工时,应避免两线平行敷设,信号线贴近地走。静电放电等属电容耦合机理。
低压配电系统电磁干扰

(3)感应耦合
两个或两个以上的线路在周围产生的磁通相互交联时,就会产生感应耦合。分析图2中电感耦合原理图,一个磁路的磁通变化会在另一线路的导线环路中(相当于一线圈绕组)感应干扰电压。这也说明为什么一个很简单的线路也会受到干扰。该瞬态磁场可能是由如雷电,操作过电压或静电放电等现象引起;另外一个线路中的电流变化也会在另一个线路中感应电压。该感应电压主要取决于电流的变化率和互感系数mk。而mk取决于磁场强度以及磁场的导磁率。

(4)电磁线耦合
两根或两根个以上的长线之间同时存在电和磁干扰时,则会发生电磁线干扰现象。所谓长线是指干扰脉冲的上升沿时间远小于该脉冲通过该线的时间。
这些长线中的电流和电压相互有关联的,并非毫不相干。可用微分分析方法计算产生的干扰电磁场。

(5)辐射耦合
一个线路的电磁场可产生的电磁波,以光速传播作用于另一个线路的现象称辐射耦合。当离干扰源距离很近时,我们主要处理的是来自电位耦合,感应耦合或电容耦合的干扰;当离干扰源距离很远时,我们主要处理的来自辐射耦合的干扰。

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