电气机械系统电磁兼容与抗干扰技术

电气机械系统电磁兼容与抗干扰技术汇报人：2024-01-19CATALOGUE目录电磁兼容概述电气机械系统电磁干扰分析电气机械系统电磁兼容设计电气机械系统抗干扰技术电磁兼容测试与评估电气机械系统电磁兼容应用实例01电磁兼容概述电磁兼容（EMC）是指电气电子设备在电磁环境中的正常工作能力，且不对该环境中任何其他设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。电磁兼容定义随着电气电子设备的大量使用和密集布置，电磁干扰问题日益严重。电磁兼容技术对于保障设备正常运行、提高产品质量和可靠性、维护电磁环境安全具有重要意义。重要性电磁兼容定义及重要性干扰来源电磁干扰主要来源于自然干扰和人为干扰。自然干扰包括大气噪声、太阳噪声等；人为干扰则主要来自于各种电气电子设备，如通信设备、计算机、医疗设备等。干扰分类根据干扰的性质和传播途径，电磁干扰可分为传导干扰和辐射干扰。传导干扰是通过导线或电路传播的干扰；辐射干扰则是通过空间传播的干扰。电磁干扰来源与分类国际标准01国际电工委员会（IEC）和国际标准化组织（ISO）等组织制定了一系列电磁兼容国际标准，如IEC61000系列标准等。国家标准02各国也制定了相应的电磁兼容国家标准，如中国的GB/T系列标准等。法规要求03各国政府还通过立法手段对电磁兼容进行管理和规范，如欧盟的EMC指令、美国的FCC法规等。这些法规要求制造商和销售商必须确保其产品符合相关的电磁兼容标准，否则将面临法律制裁。电磁兼容标准与法规02电气机械系统电磁干扰分析包括电源、电机、控制电路等，负责提供动力和控制信号。电气部分机械部分工作原理由传动机构、执行机构等组成，实现电能到机械能的转换。电气机械系统通过电气部分提供动力和控制信号，驱动机械部分运转，实现特定功能。030201电气机械系统组成及工作原理电气机械系统中的电路和元件在工作时会产生电磁辐射，形成干扰源。电磁辐射通过电源线、信号线等传导途径，将干扰信号传播到系统中。传导干扰不同电路或元件之间通过电磁场耦合产生干扰。耦合干扰电磁干扰产生机理

电磁干扰传播途径空间辐射干扰源通过空间辐射传播，影响周围电路和元件。传导途径干扰信号通过电源线、信号线等传导途径传播。接地回路不恰当的接地方式可能形成接地回路，成为干扰传播途径。03电气机械系统电磁兼容设计抑制电磁干扰源、切断电磁干扰传播途径和提高设备抗电磁干扰能力。包括电路设计、布局设计、布线设计、接地设计、滤波设计等方面。电磁兼容设计原则与方法电磁兼容设计方法电磁兼容设计原则布局设计合理布局电气机械系统各部件，减小电磁干扰。例如，将干扰源远离敏感设备，减小环路面积等。布线设计采用合理的布线方式，如分开布线、绞合线、屏蔽线等，以减小信号传输过程中的电磁干扰。电气机械系统布局与布线设计滤波与接地设计滤波设计采用滤波器对电气机械系统中的电磁干扰进行滤除，以保证信号的传输质量。例如，采用电源滤波器、信号滤波器等。接地设计建立合理的接地系统，为电气机械系统提供稳定的参考电位，减小地电位差引起的电磁干扰。例如，采用单点接地、多点接地等接地方式。04电气机械系统抗干扰技术用完整的金属屏蔽体将带电导体包围起来，在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量的负电荷，外侧出现与带电导体等量的正电荷，因此外侧仍不会有电场。静电屏蔽利用高磁导率的材料构成低磁阻通路，使大部分磁场被集中在屏蔽体内，起到磁屏蔽作用。磁场屏蔽主要为了防止高频电磁场的影响，利用低阻金属材料中的涡流，使磁场减弱或抵消。电磁场屏蔽屏蔽技术脉冲变压器的匝数较少，而且一次绕组和二次绕组分别绕于铁氧体磁芯的两侧，这种工艺使得它的分布电容特小，仅为几个pF，所以可作为脉冲信号的隔离元件。脉冲变压器隔离采用带直流变压器反馈的直流变换器，使得输入、输出之间通过变压器磁路耦合，没有直接电气连接，从而实现输入、输出之间的电气隔离。直流变压器隔离隔离技术数字滤波技术通过一定的计算或判断程序减少干扰信号在有用信号中的比例。指令冗余技术当CPU受到干扰后，往往将一些操作数当作指令码来执行，引起程序混乱。若程序弹飞到某一条单字节指令上，就不会发生将操作数当作指令的错误，而能自动纳入正轨。软件陷阱技术在非程序区设置拦截措施，当程序弹飞到非程序区时，指令冗余措施便无法使其纳入正轨，此时软件陷阱便可将弹飞的程序引入一个指定的地址，由一段专门对程序出错进行处理的程序进行处理。软件抗干扰技术05电磁兼容测试与评估辐射发射测试传导发射测试静电放电抗扰度测试电磁辐射抗扰度测试电磁兼容测试方法通过测量设备在特定频率范围内的电磁辐射水平，评估其对外部环境的干扰程度。模拟人体或物体带静电放电对设备造成的影响，检验设备的静电放电抗扰能力。测量设备通过电源线或信号线传导的电磁干扰，以评估其对电网或其他设备的潜在影响。将设备置于强电磁场环境下，观察其工作性能是否受到影响，以评估设备的电磁辐射抗扰能力。规定设备在特定频率范围内的电磁辐射或传导发射的最大允许水平。发射限值设备在正常工作状态下，能够承受的外部电磁干扰的最大电平。抗扰度电平设备在满足发射限值和抗扰度电平要求的前提下，与外部环境或其他设备之间的电磁兼容性能裕量。兼容性裕量电磁兼容评估指标案例一某型号开关电源在辐射发射测试中超标，通过分析发现其内部布线存在不合理之处，导致电磁辐射泄露。通过改进内部布线并增加滤波措施后，再次测试符合标准要求。案例二某通信设备在进行静电放电抗扰度测试时出现故障，经检查发现其接口电路未采取足够的静电防护措施。通过在接口电路增加静电保护器件后，设备顺利通过测试。案例三某医疗设备在进行电磁辐射抗扰度测试时性能下降，分析发现其内部电路对外部电磁场敏感。通过优化电路设计和增加屏蔽措施后，设备在强电磁场环境下性能稳定。测试案例分析06电气机械系统电磁兼容应用实例电磁干扰源识别汽车电气系统中存在多种电磁干扰源，如点火系统、电动机、发电机等。为确保系统正常工作，需准确识别并评估这些干扰源的特性。电磁屏蔽技术采用金属屏蔽材料对关键电路和元器件进行电磁屏蔽，以降低外部电磁场对系统内部电路的影响。滤波技术在电气系统的输入/输出端口设置滤波器，以滤除特定频率范围内的电磁干扰信号，保证信号的纯净度和系统的稳定性。汽车电气系统电磁兼容设计抗干扰电路设计针对工业自动化设备中易受干扰的电路部分，采用差分信号传输、增加信号线间距、降低信号线阻抗等抗干扰设计措施。定期维护与检测对工业自动化设备进行定期电磁兼容性能检测与维护，确保设备在长期使用过程中保持良好的电磁兼容性能。设备布局优化合理规划工业自动化设备在生产线上的布局，减少设备间的电磁干扰。同时，考虑设备接地、屏蔽等措施以降低电磁辐射。工业自动化设备电磁兼容解决方案航空航天领域在航空航天器的电气系统中，电磁兼容设计对于确保飞行安全和系统稳定性至关重要。采用高性能的电磁屏蔽材料、优化布线设计等措施，提高系统的抗干扰能力。轨道交通领域轨道交通车辆的电气系统需满足严格的电磁兼容标