电子信息系防雷规范.docx

电子信息系防雷规范电磁兼容涉及的理论基础包括：电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、信号分析、通信理论、材料科学、生物医学等。 电磁干扰的三要素：电磁干扰源、对干扰源敏感的受扰器和传播媒体。 电磁干扰源分为四类：雷电、强电磁脉冲、静电放电和开关操作。电磁干扰电压、电流和时域的特性干扰源电压电流上升时间延续时间雷 电a500KV/m200KA1.5s20sb6 KV/m3KA10A20ns1s静电放电a40KV80A15ns10A10ns100ns开关操作a40sb600V500A10s注：a是直接造成的最坏瞬变状态，b是间接的瞬变状态。雷电（lighting）：雷电是一种大气物理现象，它产生雷电电磁脉冲，会对电气、电子设备造成严重的威胁。雷电放电的特点：脉冲的陡度大、峰值电流大、电场强、频谱宽（100Hz100MHz）。强电磁脉冲（EMP）：包括两种人工电磁干扰源：核电磁脉冲（NEMP）或高空核电磁脉冲（HEMP）和非核高能微波电磁脉冲（HPM），它们都用极强的电磁辐射对人体特别对电气或电子系统、设备进行干扰破坏，使之失效、瘫痪。高能微波武器的技术指标：频率1100GHz，脉冲宽度0.11s,定向性2D2/，为所考虑的电磁波波长，D为天线最大线度。远区场r2D2/，为所考虑的电磁波波长，D为天线最大线度。在远区场，电磁波十分规则，电场和磁场在强度上有固定的比例关系 Zm=E/HZm媒质的波阻抗，在空气中Zm=377。结论：所以只需测其中一个场或计算其中一个场就可以了。例如：10MHz的电磁干扰的远区界限为5米左右为远区场；30MHz的电磁干扰的远区界限为3米左右为远区场；100MHz的电磁干扰的远区界限为0.5米左右为远区场。3、传导干扰（有三种主要类型）：传导干扰是指经过耦合电容、耦合电感和公共阻抗的途径进入被干扰设备。电容耦合（静电耦合）互感耦合（电磁感应耦合）公共阻抗耦合（阻性耦合）电容耦合（静电耦合）电容耦合原理图（图2.10）电容耦合的等效电路图（图2.11）计算耦合电容的等效电路（图2.12）互感耦合（电磁感应耦合）互感耦合示意图图2.13（a）等效电路2.13（b）电容耦合与电感耦合的等效电路图2.14屏蔽电缆作用等效原理图（图2.16）屏蔽电缆的情形中内导体上的感应电压的频率特性（图2.17）屏蔽导体上的回流电流（图2.18）不加屏蔽时辐射回路（图2.19）有两端接地的屏蔽时辐射回路（图2.20）有一端接地的屏蔽时辐射回路（图2.21）公共阻抗耦合（阻性耦合）电流密度：注入大地的电流均匀向四面八方流动，形成半球面形分布的电流密度J。J=I/2r2在导体媒质中，电场和电流密度成正比，即E=J/= I/2r2=I/2r2 为导电媒质的电导率，为大地电阻率,两者为相反数，即=1/。在地面上任一点距离入地点为r的地方就对无穷远处产生了电位：1=Edr=I/2r2dr=I/2r1 同样在距离电流入地点为r2的地方产生的电位为：2=I/2r2r1和r2点间的电位差为：12= 2-1=I/2r2-I/2r1=I/2（1/ r21/ r1）注如入大地中的电流的电场（图2.22） 减小导线之间的耦合情况：第一种情况（图2.23）第一种情况的等效电路（图2.24）三轴屏蔽结构的 等效电路（图2.25）第二种情况的等效电路（图2.26）综合方式：把导线分成六个等级：电源线或大功率线（信号电平大于10分贝）小功率电源线（信号电平为-2010分贝）视频输出信号（信号电平-50到-20分贝）电视输出信号（信号电平-80到-50分贝）射频和中频输出信号（信号电平-110到-80分贝）接收机馈线（信号电平小于-100分贝）一般原则：任何强信号线应离开弱信号线单独布置。干扰敏感的元件应避免靠近干扰源摆放。彼此互不干扰的元件可放在一起。 1、接地接地的目的：抑制电磁噪声和防止干扰。地的概念：“地”可以是大地，也可以是电路系统中某一电位基准点（但不是大地零电位）。接地的要求：陆用电子设备以地球作为“地”；舰用电子设备以舰船壳体作为“地”；飞行器上电子设备以飞行器客体作为“地”；悬浮地是以设备本身某一假设点作为“地”。电子设备接地要求：各部位的电位基准都应保持零电位。设备内所有的基准电位点通过导体连接在一起，该导体就是设备内部的地线，如都连接到一个导电平面上，则称之为接地平面。电子设备共地：电子设备的地与大地连接，首先可以提高电子设备、电路系统工作的稳定性。电子设备若不与大地连接，它相对于大地将呈现一定的电位，该电位会在外界干扰场的作用下变化，从而导致电路系统工作的不稳定性，如果将电子设备的“地”与大地相连接，使它处于真正的零电位，就能有效抑制干扰。其次，通过接地可以泄放由静电感应在机箱和线路上积累的电荷，避免电荷积累形成的高压导致设备内部放电而造成干扰，并为设备和操作人员提供安全保障。电子设备机壳接地还能达到静电屏蔽和电磁屏蔽的目的。地线干扰分析：传导途径的划分：电阻传输、电感传输和电容传输。传输线路：传导干扰的传输，要求在干扰源和接受器之间有完整的电路连接，这电路可包括导线、供电电源、公共阻抗、设备机架、金属支架、接地平面和互感或电容等。地线干扰：分差摸干扰和共摸干扰。差摸干扰：共摸干扰：电子设备接地的基本方式：悬浮接地、单点接地和多点接地。悬浮接地：图6.3。用于特殊场合。缺点：容易出现静电积累，产生放电。要求悬浮地与外部的绝缘控制在100K100M范围内，同时绝缘支架要防潮处理，以保证绝缘电阻的稳定性。一般敏感电子设备的悬浮地要进行电磁屏蔽。单点接地：单点接地有并联式和串联式两种。图6.4。并联式：在低频时能有效避免各单元间的地阻抗干扰，但在高频时，相临地线间的耦合（电感性和电容性）增强，易造成各单元间的相互干扰。串联式：各单元公用一条地线，易引起公共阻抗干扰。多点接地：和单点接地并联式类同。在30MHz的线路中常用多点接地。混合接地：有两种：串联单点接地和并联单点接地混合，单点接地和多点接地混合。克服共模干扰的主要方法：图6.5，图6.6减小接地电阻Rd电子设备常用的接地装置：*埋设铜板将铜板或用扁铜条围成筐埋入地下，然后用多股铜线引出地面与电子设备地线连接。*打入地桩将电镀钢棒（管）22.5米打入地下作为接地桩，当一根桩的接地电阻太大时，可用多根同样粗的钢棒打入地下，再用导体并联连成一体。*用钻机直接在地下打孔，一般深度是520米，孔径大约是6cm，然后把与孔深等长的接地棒埋入。对于一般土壤，深度在515米时，其接地电阻可以小于10。*埋设导线。在地面挖深0.61米，长十几米的沟，在沟内埋入铜导线，且在导线周围填入降阻剂。地线的分布电感：*长度为L和直径为d，相对导磁率为r的一根直导线，在低频下的自感是： L0=0.210-6L(2.303lg4l/d-1+r/4+d/2L)L0导线自感（H）l，d-地线长度和直径（米）r相对磁导率对于非磁性材料导线，例如铜线和铝线，公式简化为：L0=0.210-6l(2.303lg4l/d-0.75+d/2L)一般铁材料r=5001000，铜材r=1。*地线的几何形状影响自感L=0.2l(ln2l/(w+t)+l/2)L导线自感（H）l导线长度（米）w导线宽度（米）t导线厚度（米）结论：扁矩型截面导体比圆形导体的自感要小。接地电位差干扰的抑制方法：设置专用低阻抗接地系统：应用隔离变压器（图6.7）光耦合隔离（图6.8）用光纤电缆传输信号接地线截面积的选择：接地线截面积的