防静电及电磁兼容培训教材

1、1防静电与电磁兼容基础知防静电与电磁兼容基础知识培训识培训卡斯柯信号有限公司卡斯柯信号有限公司作者：何福忠作者：何福忠 审核：许诚审核：许诚 批准批准: 姜坚华姜坚华 版本号版本号1.0.0 日期日期2006-11-27教材编号：CASCO_TECH_020版号：2.002静电的基本知识 物质的组成: 原子= 不带电的中子 + 带正电的质子 + 带负电的电子 3 在正常状况下，一个原子中的质子与电子在数量上相等，正负电荷平衡，所以对外表现出不带电的现象。 静电的产生是由于外力导致电子从原子脱离从而引起质子过剩，带上正电荷。如果电子依附于其他原子使得该原子拥有过多的电子从而带上负电荷。 4静电产

2、生的原因 最常见的原因: 摩擦、挤压和分离 其他的原因还包括感应、温度变化等 5 人体的活动，人与衣服、鞋、袜等物体之间的摩擦、接触和分离等产生的静电是电子产品制造中主要静电源之一。人体静电是导致器件产生硬(软)击穿的主要原因。人体活动产生的静电电压约05-2KV。另外空气湿度对静电电压影响很大，若在干燥环境中还要上升1个数量级。6 化纤或棉制工作服与工作台面、坐椅摩擦时，可在服装表面产生6000V以上的静电电压，并使人体带电，此时与器件接触时，会导致放电，容易损坏器件。7 橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达1013，当与地面摩擦时产生静电，并使人体带电。 树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放人包装中运输

3、时，器件表面与包装材料摩擦能产生几百伏的静电电压，对敏感器件放电。 8 用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚内乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、树脂等高分子材料制作的各种包装、料盒、周转箱、PCB架等都可能因摩擦、冲击产生1-35KV静电电压，对敏感器件放电。 9 电子生产设备和工具方面：例如电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机、调试和检测等设备内的高压变压器、交直流电路都会在设备上感应出静电。如果设备静电泄放措施不好，都会引起敏感器件在制造过程中失效。烘箱内热空气循环流动与箱体摩擦、CO2低温箱冷却箱内的CO2蒸汽均会可产生大量的静电荷。10 混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等绝缘地面

4、的绝缘电阻高，人体上的静电荷不易泄漏。 11 电荷的极性通常不是关键，真正的问题是电荷量的大小。每一个微量的电荷都会累加起来，从而产生很高的静电电压（电池效应）。物体拥有不同的电子结合强度，因此某些物体会相对容易失去电子。这个现象被称为摩擦带电序列。1213人体的静电放电现象 人体形成静电的原因是人体把所消耗的机械能在活动中转换为电能。人体是一个静电导体，当与大地绝缘时（如穿的鞋底为绝缘物质），人体与大地就形成一个电容，使电荷储存起来，其充电电压一般 50kV。当电荷储积到一定程度时，一旦条件成熟会放电形成火花，瞬时放电电压可达数千千伏，放电功率可达几千千瓦。14 人体带电后触摸到地线，会产生

5、放电现象，人体就会产生不同程度的电击感反应，其反应的程度称为电击感度。当人体受到静电电击时，虽不会发生重大生理障碍，但可能影响人的工作效率，或造成精神紧张和二次破坏等。 当你感觉电击时，你身上的静电电压已超过伏！ 当你看到放电火花时，你身上的静电已高达伏！ 当你听到放电声音时，你身上的静电已高达伏！15例子：雷电16 雷电是典型的静电释放现象，构成风暴云层的气流，可在云层内分离出强电能。正电流聚集在云层的下部，负电流聚集在云层的上部或地面上，就象电磁一样，正、负电相互吸引。经不断传递，正、负电流相碰，形成巨大电火花，于是形成闪电。17 由于光速比声速大约快100万倍，所以，在闪电与伴随的雷声之

6、间，会有一定的时间差。雷声是闪电成百万伏的电流碰击所造成的空气热膨胀爆炸而形成的。闪电总是蜿蜓曲折沿着电阻最小的路径行进。它在空中的路径完全取决于空中的电场和电荷分布，而通常只在离地面十几米至百米高度时，才受到地面状况的影响。 18 一般说来，地面导电性能好，有突出的高大物体等，都易遭受雷击。例如导电性能好的金属矿物地质条件就比一般地质条件更易遭雷击，湿土的雷击机会就比干土、沙地和岩石地面要多，水面比旱地易遭雷击，高楼、烟囱这些突出建筑物就比平地易遭雷击，山地就比谷地易遭雷击。 19防静电基本知识 防静电主要是防止静电放电。 控制静电放电要从控制静电的产生和控制静电的消除两方面入手。 控制静电

7、的产生主要是控制工艺过程和工艺过程中材料的选择； 控制静电的消除主要是加速静电的泄露和中和。 这两点共同作用才能使静电电压不超过安全阈值，以达到静电防护的目的。 20 静电防护材料接地方法： 将静电防护材料(如于作台面垫、地垫、防静电腕带等)通过1M的电阻接到通向独立大地线的导体上。 串接1M电阻是为了确保对地泄放5mA的电流，称为软接地。 设备外壳和静电屏蔽罩通常是直接接地，称为硬接地。21 人体防静电系统包括： 防静电腕带、工作服、帽、手套、鞋、袜等22 防静电地面： 防静电水磨石地面、防静电橡胶地面、PVC防静电塑料地板、防静电地毯、防静电活动地板等。23 防静电操作系列： 包括防静电工

8、作台垫、防静电包装袋、防静电物流小车、防静电烙铁及工具等。 24 使用和维护过程中，在触及电路板内任何电路时，记住先碰一下金属机壳以释放身体上的静电！25漏电的基本知识 漏电是用电器外壳和市电火线间由于某种原因连通后和地之间有一定的电位差产生的。 区分漏电和静电的最好方法就是用电笔接触带电体，如果氖泡亮一下立刻就熄灭，证明带电体带的就是静电；如果长亮定是漏电无疑。因为静电不可能提供持续的电流供氖泡长时间发光。26电击 电击是指超过一定数量的电流通过人体而引起的各种伤害。我们知道，人体大多数组织的含水比例很高，是一种良好的导电体，当人体成为电路的一部分时，就有电流通过人体组织，主要以三种方式产生

9、影响：组织的电阻性发热；易兴奋组织的电兴奋；电化学烧伤。27 电击事故的主要原因有以下四个方面：金属外壳没有接地或接地不良往往是造成电击事故的主要原因接地方法不正确是造成微电击事故的一个直接原因泄漏电流是引起电击事故的一个容易忽视的原因皮肤电阻减小或消失更加容易形成电击事故28对付漏电的方法 三种方法，供大家参考：最简单的做法就是交换火线和零线的位置（如将两相插头转180度后再插入插座），这种方法一般很有效。因为有些电器必须遵循“左零右火”的原则，插反后就会出现外壳漏电的现象。尤其是电脑及打印机等更要严格遵循这个原则。清扫电路板的灰尘，尤其是电源主板的灰尘。因为如果灰尘多了有时就会导电（特别是

10、受潮时），把高压和低压部分连通后外壳就可能带电。这种情况应清理电路板上的灰尘，如果受潮后的灰尘不易除去，则用无水酒精清洗，完了以后用电吹风吹干驱除潮气。如果以上方法都不行，那么最有效的方法就是将外壳接地。把这些电引到地，人就不会被“电”了。29电磁兼容理论的应用 EMC问题来源 ： 所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，有时变化速率还相当快，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。 30 EMI有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。 信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去； 信号传导则通过耦合到电源、信号和

11、控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。31保持电磁兼容性的方法导线的屏蔽：在屏蔽电缆的情况下，导线与屏蔽之间构成同轴电缆的结构。功能：如果屏蔽内有干扰源，可以减弱有限部分空间或周围空间的电磁场；如果屏蔽内没有干扰源，则减少外界电磁干扰的作用，减低设备的电磁敏感性。两端接地，减少辐射回路面积。32双绞线减少回路面积减少差分电路的共模干扰33分组配线 把承载大功率的干扰源有关的导线与对电磁干扰敏感的设备有关的导线分开，把同等级的线分在一组内。 在空间上把不同等级的线尽可能采取交叉布置的方法 34接地 接地导线以及公共母线的阻抗应该是最小的； 接地导线采用横截面为管形的接地线。管形

12、的接地线同其它具有同样截面积的导线相比，具有最小的全阻抗； 接地线的电气连接质量：最小的接地电阻；防止接地点形成氧化层；防止腐蚀；避免利用公共导线。35卡斯柯总体防雷方案图36铁通通信通道防雷解决方案铁通通信通道防雷解决方案 对于CTC/DMIS/MMS工程中，通道设备（包括：2M或64K数字通道，XDSL，MODEM等实回线。通道接口方式为RJ45，RJ11，2M同轴等），建议安装相应接口的外购专用通道防雷器。同时设计联络时，应按照国标和铁标的相关防雷规范，要求通道线路的提供方，施工方做到以下几项：a、从室外进入信号机械室的通道线路，在室外部分应穿金属管埋地，没有条件埋地时，通道线路应穿金属

13、管或带外金属屏蔽层，将屏蔽层的首尾两端接车站共用地线或CTC/DMIS/MMS专用设备地。b、对于在室内，但不是一个房间的较长（10米以上）的通道线缆，应带外金属屏蔽层，屏蔽层的两端接车站共用地线或CTC/DMIS/MMS专用设备地。如果车站没有共用地线，并且通讯机械室一侧设备屏蔽线无法接到CTC/DMIS/MMS专用地时，应保证线缆的屏蔽层一端接地。当车站有共用地线时，1、2、3、4、5连接在一起。当通讯机械室和信号机械室不共用一个接地极时，4，和5应只有一端接地。37通道防雷器的安装示意图通道防雷器的安装示意图 CTC/DMIS机 柜MODEMXDSL2M同 轴 口专 用防 雷 器通 讯机

14、 械 室信 号 机 械 室汇 流 排 地 线通 讯 机 械 室汇 流 排 地 线123451-机 柜 接 地 端2-设 备 保 护 地3-防 雷 器 接 地 端4-屏 蔽 线 接 地 端 A5-屏 蔽 线 接 地 端 B38串口通道防雷解决方案串口通道防雷解决方案 对于新建对于新建CTC/DMIS/MMS工程，对于与其工程，对于与其它经过室外连接设备（如无线车次号、无它经过室外连接设备（如无线车次号、无线调度命令等）相连线调度命令等）相连RS422/485/232串口通串口通道，建议全部采用串口光电隔离器串口道，建议全部采用串口光电隔离器串口防雷模块的方案防雷模块的方案. 第一级采用外购的第一级采用外购的2线或线或4线串口防雷器，线串口防雷器，第二级采用串口光电隔离器彻底隔离电气第二级采用串口光电隔离器彻底隔离电气连接，进一步保护自律机或连接，进一步保护自律机或DMIS的的NPC设设备。备。 39无线车次号防雷示意图无线车次号防雷示意图 串串口口光光电电隔隔离离器器串串口口防防雷雷输输入入输输出出40 对于与计算机联锁的接口（RS232或RS422）相连接口，如果是与联锁控显机接口的CTC系统，采用光MODEM方式连接，如图4所示，实现电气彻底隔离。如果是与