第7章-电气工程中的其它EMC问题

电磁兼容原理及应用熊蕊第七章第七章电气工程中的其它EMC问题本章要点电力系统与高压输电电力牵引与电动车，光伏发电医疗仪器设备与建筑电磁脉冲与军事应用1电气工程中的EMC问题EMI诊断与解决技术；展望23第1部分-电气工程中的EMC问题EMC案例12电力系统与高压输电线路中的EMC问题电力牵引系统EMC问题电动车EMC问题光伏系统－太阳能逆变器EMC问题医疗仪器设备及系统的EMC问题建筑电气设计中的EMC问题电磁脉冲与军事应用中的EMC问题1电气工程中的EMC问题21世纪的电工技术与其他科技领域一样，将获得飞速的发展。伴随着这些发展，一方面会使得周围的电磁环境变得恶劣;另一方面，为适应这些发展，电工技术领域也需要"干净”的电磁环境。即:要求妥善地解决电磁兼容问题。

（1)电力系统与高压输电线路中的EMC问题发电厂和变电所的电气设备分为一次设备和二次设备:一次设备（也称主设备)是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送和分配电能的设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，它包括控制器、继电保护和自动装置、测量仪表、信号回路系统等。二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电的联系。一次设备及其连接的回路称为一次回路。二次设备按照一定的规则连接起来以实现某种技术要求的电气回路称为二次回路。

二次回路的内容包括发电厂和变电所一次设备的控制、调节、继电保护和自动装置、测量和信号回路以及操作电源系统。

电力系统还包括为保证其安全可靠运行的继电保护和安全自动装置,调度自动化和通信等辅助系统(又称二次次系统)①电力系统中的EMC问题①电力系统中的EMC问题电力系统技术发展对二次自动化设备的电磁兼容性能影响：各种干扰二次设备耦合途径—通过各种连接线的传导作用或通过空间的辐射作用影响二次设备的主要干扰源有：a)一些自然的干扰如：雷击、静电等。b)操作或系统故障时的瞬态干扰如：隔离开关和断路器操作、低压回路继电器动作、接地故障时短路电流引起的共模干扰等。C)系统运行时的稳态干扰：如高压设施附近的工频电场和磁场、附近电子或通信设备的干扰等。其中对二次设备最具影响作用的干扰是一次开关（隔离开关和断路器)动作时产生的瞬态干扰，这种瞬态干扰一方面以场的形式向外辐射，通过对二次设备的外接导体（各种回路连线、地线)的耦合或者直接通过空间的辐射耦合进入到二次设备内部，另一方面直接通过二次设备连接到高压设施的导体（PT、CT、高频载波通道等)传导进入二次设备内部，影响二次设备的正常工作。

GIS变电站及EMC问题GIS(gasinsulatedsubstation)是全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。它是由短路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7种高压电器组合而成的高压配电装置,GIS采用的是绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质,并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中,因此与传统敞开式配电装置相比,GIS具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。复合式GIS(H-GIS)是三相空气绝缘且不带母线的单相GIS。基本型号为ZHW。国内将H-GIS亦称为准GIS,简化GIS等。相对GIS,H-GIS(或MTS)只将一相断路器、隔离/接地开关、CT等集成为一组模块,整体封闭于充有绝缘气体的容器内,而对发生事故机率极低的母线,则采用常规方式(敞开式)进行布置,也就是说,H-GIS(或MTS)是一种不带充气母线的相间空气绝缘的单相GIS,因而,使得现场结构清晰、简洁、紧凑、安装和维护方便、运行可靠性高。GIS变电站及EMC问题对于变电站来说,H-GIS的优势在于:(1)MTS开关设备完全解决了户外隔离开关运行可靠性问题。同时由于各元件组合,大大减少了对地绝缘套管和支柱数(仅为常规设备的30-50％)。这也减少了绝缘支柱因污染造成对地闪络的概率,有助于提高运行的可靠性:(2)由于元件组合,缩短了设备间接线距离,节省了各设备的布置尺寸。相对于传统的AIS,大大缩小了高压设备纵向布置尺寸,减少占地面积达40-60％;(3)由于采用在制造厂预制式整体组装调试、模块化整体运输和现场施工安装的方式,现场施工安装更为简单、方便。同时减少了变电站支架、钢材需用量。又由于基础小,工程量少,混凝土用量少,大大减少了基础工作和费用开支;(4)由于MTS模块化,非常灵活,特别适用于老式变电站的改造。②GIS变电站及EMC问题与传统的AIS变电站相比较，GIS由于与周围环境隔绝、占地面积缩小以及运行安全和维护方便等优点，正日益广泛地应用在变电站建设中。GIS在使得变电站体积缩小的同时所带来的系统电磁环境的改变正成为人们致力于研究的一个课题。与传统的AIS相比较，GIS电气部件的尺寸要小得多，而且被封闭在屏蔽的金属壳里，因此在其开关操作时产生的干扰与传统的AIS具有不同的特征。由于被封闭在金属壳里，GIS所产生的干扰主要是通过流动在母线上的干扰来回反射，以场或者电压（电流)的形式向外传递,或者通过GIS外壳、以及当其一些连接处（如在套管或接地处等)存在屏蔽不连续点时形成较强的辐射源，以场的形式向外辐射。从频率特征上来看，由于GIS的特性阻抗比AIS要小得多，这就使得GIS与母线或架空线在连接处阻抗不匹配加剧，导致了干扰电流（电压)波的反射增加，因此，GIS较之AIS产生的干扰波振荡频率更高。一般在AIS变电站中所测到的场的主导频率在3MHz以下，而在GIS变电站中测到的则要高得多，通常是AIS的10倍以上，大多数情况是在50MHz以下，但其上限频率却可达到100MHz以上。由于通常GIS高压设备和电子设备之间的距离较近，因此在GIS变电站中暂态电磁场辐射对设备的影响应引起足够的重视。②高压输电线路及EMC问题①电晕:是由于导体表面的电位梯度过大,引起向空气中放电而产生的高频电磁噪声。其频谱的主要分量在几兆赫以下。以dB表示的强度,随电位梯度的升高而增加。而导体表面的电位梯度不仅取决于电压等级,而且还直接与导线的等效表面积有关。

②火花放电:由于线路上局部的绝缘被破坏、绝缘子污秽、元件接触不良等而产生的火花放电,其频谱范围可能高达百兆赫,其幅度变化范围很大,可能远大于电晕放电。③工频电场:其表现形式主要存在于导线对大地之间。其强度主要取决于电压等级。对于直流输电线路,则为一个纯的静电场。④工频磁场:由于工频频率很低,波长很长(50Hz的波长为6000km),因而距线路虽较远仍为近场,磁场与电场必须分别考虑。其强度主要取决于导线的载流量。但其随距离的衰减很快。⑤无源干扰:输电线路及其杆塔,即使在未送电的条件下,也会对电磁波的传播形成影响(例如对雷达信号、短波通信等),称为无源干扰。⑥地电流:对于交流三相系统不平衡时的中线或直流输电线路以地做为回路的情况,地电流有时颇为可观。当处理不当时,会造成地电位升高或对地下管线腐蚀。

(2)电力牵引系统EMC问题一般说电牵引系统专指从地面获取电能,而不由车辆自身携带电池的地面运载工具。例如:干线铁路、城市(有轨、无轨)电车、地下铁道或轻轨系统等。此类系统的电磁骚扰源主要来自受流系统(车顶的受电弓与接触网或者是接近地面的电刷与第三轨)。其表现形式包括:电平相对稳定的连续电磁噪声、一系列的脉冲噪声以及突发的孤立脉冲。此外,由于当前的牵引电机绝大多数仍为直流电机,因而无论在牵引变电所或是在车上的整流设备都会成为供电网的低功率因数负荷与强谐波源。磁悬浮列车在国际上已有了试验线路,在我国也对其研究给予了充分的注意,并已在上海开始运营。无疑,磁悬浮系统是目前已知的可商业运行的最快地面运载工具。但随着使用超导或常导、吸力与斥力等机制的差别,对电磁环境的影响差别很大。

(3)电动车(ElectricVehicle)EMC问题电动车没有内燃机车辆的尾气排放,对于改善城市空气质量将是一大革命,是今后城市交通的主导工具。当前无论在全球还是我国都已有投入商业运行的型号。但当人们为它的净化大气环境呼吁的同时,却很少有人去研究其对电磁环境的影响。早在20年前,美国学者就对内燃机汽车对电磁环境的影响进行过大量的实地测量工作。结果表明:在横坐标为每小时流量(20－10000)的对数,纵坐标为平均噪声功率密度Fa(dB)的坐标系中,电磁噪声随着汽车流量线性增加。由此可见汽车对电磁环境的影响。电动车虽无汽油机的点火系统,但其低电压大电流的驱动系统与控制系统的电磁骚扰不容忽视。1999年北京举行的第十六届国际电动车大会(EVS16)期间,欧洲电动车协会主席、第十五届国际电动车大会主席Dr.GastonMaggetto谈到电动车对电磁环境的影响问题,认为应该给予充分关注,但现在尚未引起人们的注意。

（4)光伏系统－太阳能逆变器EMC问题由于太阳能光伏发电的诸多优点，其研究开发、产业化制造技术及市场开拓已经成为当今世界各国，特别是发达国家激烈竞争的热点。但太阳能经逆变器输出的交流电流中含有大量的高次谐波，严重污染了电网，直接影响了电网电能的质量，此外逆变过程还伴随着高频发射噪声。其电磁干扰产生的主要原因为以下几个方面：为降低成本而采取简单的控制方式，谐波成分大由于提高效率和降低成本需求而产生的高du/dt和di/dt（需求高变流效率而提高开关速度；寻求低成本而省去部分设备)微逆变器的潜在EMC问题（5)医疗电子仪器设备及系统的EMC问题电源干扰及其对医疗仪器设备的影响：电源干扰的类型包括电压降落、失电、频率偏移、电气噪声、浪涌、谐波失真和瞬变等。①

干扰对医疗仪器设备的影响心脑电图机、监护仪、超声诊断仪、针灸电疗仪或银针直接接触人体的仪器设备等，是检测人体生物电信号的仪器设备，由于信号非常微弱，若受到干扰，就会在检测结果如波形、图形、图像上叠加一种类似于某些病变的畸变造成误诊，同时还会引起微电击，严重时还有生命危险。假如是带有计算机系统的医学仪器设备，当共模干扰中的尖峰干扰幅度达到2V－50V，时间持续数微秒时，可引起计算机逻辑错误、信息丢失等。强磁场会使显像管、X线影像增强管显示图象变形失真;加速器射线偏移;计算机磁盘、磁卡记录数据破坏;呼吸机工作失灵;心脏起博器工作失效等。

（5)医疗电子仪器设备及系统的EMC问题②医疗仪器设备大量采用SMPS（开关电源)的影响（5)医疗电子仪器设备及系统的EMC问题③

抑制干扰的常用方法仪器设备的信号接地——同于前述接地要求仪器设备的接大地——在前述接地要求基础上，还应考虑:医学仪器设备的接地必须根据具体仪器设备分别对待，如心电图机、脑电图机、胃电图机、B超等必须单机分别接入大地，千万不要接在同一个地方。不要与X线机、CT、MRI等接地线接在同一点上，否则会通过地线引起极强的干扰，导致无法正常工作。屏蔽——为了有效地抑制设备内、外部的辐射电磁能通过空间传播的电磁干扰，通常采取的措施，是屏蔽。具体有电场、磁场、电磁场屏蔽三种。实践证实:对带有计算机系统的仪器设备，采用屏蔽计算机主机的方法对电磁干扰和静电产生的干扰有很好的抑制作用。用不同的屏蔽方式和材料其效果也各不相同。例如:对1MHz的干扰，若用金属网屏蔽，屏效可达40dB，单层铁皮屏蔽，屏效可达60dB，用双层铁网屏蔽，屏效可达100dB。

（5)医疗电子仪器设备及系统的EMC问题③

抑制干扰的常用方法电场屏蔽仪器设备中电位不同物体间的相互感应可看成是分布电容间的电压分配。为了减少干扰源对被感应物的干扰，通常采取的措施是：增大干扰源与被感应物的距离，减小分布电容;尽可能让被感应物贴近接地板，增大其对地的电容;在两者间加入金属屏蔽层。屏蔽层必须是导电良好的导体，要有足够的强度，接地要好。例如心脑电图机、监护仪、针灸电疗仪或银针直接接触人体的仪器设备应远离超短波治疗机、高频电刀、X射线机、CT、MRI及一切能辐射电磁波的医疗设备的辐射区内。某医院有一台500mAX线机的高压电缆有一处表皮因其它原因被烤焦，开机后造成其它仪器设备不能正常工作，经过多次分析和检查，才发现是由此而引起的。可见X线机的高压电缆屏蔽层的重要性。磁场屏蔽指对直流或低频磁场的屏蔽。其屏蔽原理是利用屏蔽体的高导磁率、低磁阻特性对磁通所起的磁分路作用，从而削弱屏蔽体内部的磁场。为了减少屏蔽体的磁阻，所用材料必须是高导磁率的，有一定的厚度的材料。被屏蔽物要尽量放在屏蔽体的中心位置，注重缝隙。通风孔等要顺着磁场方向分布。对强磁场的屏蔽可采用双层屏蔽体结构。所有材料因磁场强度的强弱而定：当要屏蔽外部强磁场时，外层屏蔽体用不易滋饱和的材料;内层则用易饱和的高导磁材料。反之，所用材料倒过来即可。安装时彼此间的磁路绝缘，无接地要求时用绝缘材料作支撑。有接地要求的可用非铁磁材料的金属作支撑。因屏蔽体兼有电、磁屏蔽功能，通常是要求接地的。（5)医疗电子仪器设备及系统的EMC问题③

抑制干扰的常用方法电磁场屏蔽电磁场屏蔽的作用是防止电磁场在空间传播。它是利用屏蔽体金属材料对电磁波的反射和吸收作用来实现的。其过程是：当电磁波达到屏蔽体金属表面时，金属表面就起反射作用，而未被完全反射的电磁波进入屏蔽体内部时，继续向前传播的过程中会被屏蔽体金属吸收;当部分未被吸收掉的电磁波透过金属到达屏蔽体的另一表层时，在金属与空气交界上会再次形成反射，重返屏蔽层内部，这样在屏蔽体内部形成多次反射与吸收。

（5)医疗电子仪器设备及系统的EMC问题④SMPS使用和集成模块化发展趋势在医疗设备中结合使用SMPS会增加EMI发射,使用情况为:一个SMPS一个SMPS和一个或多个电力电子系统两个SMPS两个SMPS和一个或多个电力电子系统（5)医疗电子仪器设备及系统的EMC问题④SMPS使用和集成模块化发展趋势未来滤波器发展方向——基底噪声滤波器（5)医疗电子仪器设备及系统的EMC问题④SMPS使用和集成模块化发展趋势未来滤波器发展方向——基底滤波器（5)医疗电子仪器设备及系统的EMC问题④SMPS使用和集成模块化发展趋势未来滤波器发展方向——基底滤波器（6)建筑电气设计中的EMC问题现代建筑楼宇自控设备、电视、计算机、家用电器、综合布线及智能化建筑日益增多，这些设备和线路之间电磁辐射相互干扰及对电源的污染也日益严重:对电源污染案例－上海电信枢纽大楼，采用了中央空调、风机、水泵30KW以上有100多台，为了减小变压器容量，降低各电动机的启动电流，因此选用100多台晶闸管软启动器，虽然起动电流小，变压器容量减小了，可是对电源污染都很严重，软启动器晶闸管整流电路，虽结构简单，但是输入电流中含有很高的谐波分量，输入电流的5次谐波可达20％，7次谐波可达12％。由于晶闸管的快速换相，产生一定的高次谐波，可达35次以上，高次谐波对电话等通信线路产生一定的干扰。这种整流电路总的谐波电流以失真约为30％。由此造成的电网谐波和功率因数问题，不仅干扰电网和其它设备，对通讯、电话、计算机均有影响。

（6)建筑电气设计中的EMC问题对空间污染案例－以上海浦东陆家嘴金融贸易区为例，在上海信息枢纽大的1层、8层、41层分别测得电磁场在空间场强值如表3所示（略)，测量当时信息枢纽大楼的高压线，变电间及工业设备都未进入安装，房屋还是一个框架，这只能说明陆家嘴区存在的外界电磁环境，不能说明电信枢纽大楼本身的电磁场辐射情况，从这个表中可看出30MHz以上，特别是电视广播、微波及移动通信在空中电磁场高出90－100dB以上。

（6)建筑电气设计中的EMC问题对策－

建筑电气设计把防止电磁污染要列上议事日程，也就是要进行电磁兼容设计，从选建筑物地址开始到施工图设计、施工监理到最后测试鉴定，主要进行电磁兼容管理，贯穿到整个设计过程。要有下述对策：1)建筑物地址，离机场、电视广播电台，移动微波通讯台、军用雷达、电子对抗、高压变电站之间的距离。2)厂房之间内部的电磁间距，如距离工、科、医设备厂房，计算机房、电话通讯等之间电磁防护间距。3)架空引下线，防雷引下线，综合布线，通讯线等线间防护间距。4)对整流，软启动装置，电力补偿电容、变频器等非线性装置接入配电网时要采取防止高次谐波污染电源的滤波器，动态有源网络等。5)防止失密、窃密对会议室微机室要采取特别措施。6)对一些干扰设备要采取防护措施。

（7)电磁脉冲与军事应用中的EMC问题电磁脉冲（ElectromagneticPulse，简称EMP)：是40年代于高空核爆试验中被发现的。它能在极短时间内，以电磁波的形式将强大能量由爆炸点传至极远处，在传播过程中，电磁脉冲会对电子、信息、缆线等设施产生热毁效应，及至摧毁这些设施和系统。由于电磁脉冲对人体几乎没有直接伤害，国际上没有对其限制研制，而能产生核能爆炸时产生的强大电磁波，专以电子系统为摧毁对象，以瘫痪作战敌方C4ISR系统（即指挥、控制、通讯、计算机、情报及监视与侦察等系统)为目的，在未来高技术为特征的战争中，掌握各种高科技武器，提升抗电磁脉冲之能力，先行夺取“制电磁权”，就能主导战场优势。电磁脉冲的产生与特性电磁脉冲的影响与危害对设备对人员和生物体对有线电对无线电对雷达波对信息系统总结:电气工程中的EMC问题以上仅仅列举了几个方面说明电工技术的发展可能带来的环境问题。发展表明:一方面要求提高自动控制系统的抗电磁干扰能力;另一方面也要求优良的电磁环境。应注意到，在电工技术领域的控制对象往往是一个大的分系统或系统，一旦失误，其后果往往是恶性的。例如，东京市从新桥站至东京湾的有明站，共12个站运行着无人驾驶无列车员的公共交通系统。又如，从葛洲坝至上海1400km的500kV直流输电系统的运行控制可任意从上海或葛洲坝进行等。这些系统不过是上世纪90年代的水平。进入本世纪后自动化水平必然进一步提高，控制对象必然进一步扩展。伴随着电工领域高新技术的发展，无论从电磁骚扰抑制方面还是从抗干扰方面都要求有相应的提高与长足的进步。否则，电磁兼容问题可能会成为电工科技发展的障碍。

电气工程中的EMC问题其他案例－汽车电子设备汽车电子产品正朝着日益增多的趋势发展,电子技术在解决汽车的经济性、安全性、舒适性等方面起着非常重要的作用。越来越多的高科技汽车电子产品的开发与应用,带来了一个不容忽视的重要课题——电磁兼容性的研究。电磁兼容性是指电气装置或电气系统不产生干扰或不受环境干扰,工作在指定环境中的能力。汽车电子电器设备所产生的电磁波将对周围的环境带来电磁污染,同时,外界的无线电干扰也会给汽车上的高科技电子产品的正常工作带来不利影响。因此,伴随电子产品在汽车上的广泛应用,如何解决汽车电子设备的电磁兼容问题,提高汽车的可靠性和安全性,保证行驶的汽车不干扰周围设备的正常工作,已成为一个非常重要和迫切的研究课题。

2电气工程中的EMC问题案例－汽车电子设备

汽车的电磁环境－1)车载干扰源车载干扰源:是指车上各种电子电气系统产生的电磁干扰。jL年中的电子电器设备产生的电磁干扰是由于汽车上使用的电子产品中有许多导线、线圈和带有触点的电器，都具有不同的电容和电感，而任何一个具有电感和电容的闭合回路都会形成振荡回路。当电器设备工作产生火花时，就会产生高频振荡并以电磁波形式发射到空中，对汽车上及周围数百米范围内的收音机、电视机和其它无线电装置的正常工作，产生不同程度的干扰。汽车产生的干扰不但会影响外界的电子电器设备的正常工作，而且会影响自身电子电器设备的正常工作，因此，电子环境干扰会对电子产品的性能产生不利的影响，甚至会导致其功能丧失。

汽车电子设备车载干扰源:汽车的无线电干扰源主要是发动机的点火系统，其干扰波来自点火系统次级电压的高频振荡。其次，在发电机负载电流突变和整流时也会产生电磁波。起动机、发电机、闪光器、触点式电磁振动电喇叭、雨刮器、仪表系统等也都会产生较小的传导干扰和辐射干扰的电磁波。汽车电器产生的干扰电磁波具有脉冲特性且频带较宽，其频率一般在0.15－1000MHz之间。汽车电器产生的干扰电磁波，分传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰电磁波，是通过汽车导线直接输入无线电设备和电子设备内部的，而辐射干扰电磁波则是在空间传播，通过天线(如点火系高压线就相当于天线)输入无线电设备内部。

汽车电子设备外部环境对汽车的电磁干扰:由自然现象、社会环境等引起的外部电磁干扰对汽车电子系统的影响也较为严重，外部电磁干扰是指人为的各种电器设备，如:高压输电线、电车轨道附近、广播电视设备及无线电通讯设备等所辐射出来的对汽车起干扰的电磁辐射及由雷电等自然现象引起的电磁干扰。研究表明，静电放电和雷电可能会产生很大的瞬变电压和场强，如图1和图2所示。

汽车电子设备汽车防止电磁干扰的措施:无论是汽车内部还是外部的电磁干扰对车用电子设备尤其是车用ECU(电控单元)影响都很大,这些电磁干扰会严重影响汽车电子设备的工作性能。众所周知,半导体元件对脉动电压非常敏感,当瞬变电压值超过其电压值时,半导体元件会被击穿而损坏,而脉冲信号一旦被ECU(电控单元)误认为输入信号便会使电子设备做出错误的判断,以至产生故障。因此,为了防止异常现象发生且允许汽车电子设备在这种环境下正常工作,要求在现代汽车上采用一些防干扰措施,以保证车用电子设备的正常工作。

抗干扰的基本技术一是消除干扰源,二是防止干扰信号的串人。1)电路设计模块化——在电路板设计中,根据电路在汽车上发挥的功能及位置的不同,将执行器电路、传感器电路、系统控制电路分开设计,形成不同的电路模块,使不同模块的电源、搭铁(金属车体)线分开,减少不应有的耦合,提高绝缘阻抗。为避免干扰,应先将电源(汽车在行驶过程中主要由发电机供电)传输到各个模块,而后分别进行整流、滤波、稳压、供电。模块中的数字搭铁与模拟搭铁分开,工作搭铁与安全搭铁一点连接。2阻尼电阻——在点火装置的高压电路中,串入阻尼电阻,削弱火花产生的干扰电磁波。阻尼电阻值越大,抑制效果越好。但阻尼电阻太大,又会减少火花塞电极间的火花能量。阻尼电阻一般用碳质材料制成,电阻值约10-20k,阻尼电阻加在点火线圈端和火花塞接头端。汽车电子设备汽车防止电磁干扰的措施:3)并联电容器——在可能产生火花处并联电容器，如在调节器的"电池”接柱与"搭铁”之间和发电机"电枢”接柱与"搭铁”之间并联0.2－0.8的电容器；在水温表和机油压力表的传感器触点间并联0.1－0.2的电容器；在闪光继电器和电喇叭的触点处并联0.5F电容器等。4)金属屏蔽——发电机、起动机、火花塞等电器设备产生的火花，都能产生电磁波。屏蔽是抑制电磁波干扰的有效方法。屏蔽电场或磁场时，可选用铜、铝、钢等导电率高的材料作屏蔽体。当屏蔽高频磁场时应选择导电率高的钢、铝等材料；屏蔽低频磁场时，选择导磁率高的磁钢、铍莫合金、铁等材料。为了有效发挥屏蔽体的屏蔽作用，还应注意屏蔽体的有效搭铁。汽车电器中的导线也用密织的金属网或金属导管套起来，并将其搭铁。这样就使这些电器因工作火花而发射的电磁波，在金属屏蔽内感应寄生电流，产生焦耳热而耗散，从而起到防干扰的作用。这种措施有较好的防干扰效果，但装置复杂，成本高，并且会增大高压电路的分布电容，影响点火性能。因此，一般只用在特殊需要的汽车上。5)感抗型高压阻尼线。目前国内外多采用高压阻尼线，其线心是用牵0．1rnlTl的镍铬钼丝绕成，相当于电感、电容及电阻三者的复合体，抑制效果比集中电阻的效果更好。6)采用滤波器。滤波器主要抑制通过电路通路直接进入的干扰，它是应用最普遍的抗干扰方法。根据信号与干扰信号之间的频率差别，可以采用不同性能的滤波器，抑制干扰信号，提高信噪比。汽车电子设备汽车防止电磁干扰的措施7)采用平衡技术——平衡技术是一种消除干扰的有效措施。信号的往复两条线的电性(包括阻抗,分布电容等)相等时叫平衡。在汽车电路中,检测信号的输入、控制信号的输出,特别是在时序信号传输中,通常采用双绞线作为平衡线,双绞线的螺距要小,长度要尽量短。8)提高信号幅值——即提高信噪比,是抗干扰的重要方法。对于微弱的传感器信号(如温度信号、光电信号等),采用放大电路增大幅值,减小干扰的影响。同时,为避免提高幅值的信号成为干扰源,应采用平衡线传输。

复杂电磁环境下EMI诊断与解决技术3样机(模型)和鉴定阶段中的EMI问题检查是否符合发射规范符合发射规范的检测复杂电磁环境下电磁兼容问题的诊断与解决技术电磁兼容在电子产品研制过程中的三个重要环节:电磁兼容设计电磁兼容诊断电磁兼容的标准检测

目前在电磁兼容设计和电磁兼容的标准检测方面比较重视、技术和方法也比较多,但是在电磁兼容诊断和故障排查方面手段比较缺乏。

由于电磁兼容本身的复杂性,虽然理论设计毫无疑问将起到十分重要的作用,但产品的实际研制中出现的电磁干扰是理论设计中无法精确考虑和预见的。因此,电磁干扰的诊断和故障排查就是非常重要的一个环节。

电磁干扰诊断与解决技术研究电磁干扰的检测需要二类关键仪器:对辐射源的定位、性质和强度的确定对敏感源的诊断与定位

电磁干扰问题的诊断和故障排查应在三个环节中展开:研发过程中——及早发现问题，为正式产品提供依据样机调试——确定干扰问题，排除故障，试产品尽快通过试验现场中——确定干扰问题原因，解决干扰问题电磁干扰诊断与解决技术研究电磁兼容在电子产品研制过程中的三个重要环节:电磁兼容设计电磁兼容诊断电磁兼容的标准检测

目前在电磁兼容设计和电磁兼容的标准检测方面比较重视、技术和方法也比较多,但是在电磁兼容诊断和故障排查方面手段比较缺乏。

由于电磁兼容本身的复杂性,虽然理论设计毫无疑问将起到十分重要的作用,但产品的实际研制中出现的电磁干扰是理论设计中无法精确考虑和预见的。因此,电磁干扰的诊断和故障排查就是非常重要的一个环节。

电磁干扰诊断与解决技术研究电磁干扰的检测需要二类关键仪器:对辐射源的定位、性质和强度的确定对敏感源的诊断与定位

电路或设备的对外辐射主要是由一个或几个辐射源所引起的，但由于电磁场的不可见性、方向性和立体性特点，很难凭借经验来进行辐射源位置的判断;例如传统的近场探头虽然可以解决一部分问题，但是由于场强是立体式全方位分布的，这样手动的点式测评很难精确评定辐射电场是电场还是磁场？是电缆还是接插件引起？是器件还是布线引起？是传导还是辐射？只有充分了解辐射源性质后才能得出合理的解决方案。

电磁干扰诊断与解决技术研究电磁干扰问题的诊断和故障排查应在三个环节中展开:研发过程中——及早发现问题，为正式产品提供依据样机调试——确定干扰问题，排除故障，试产品尽快通过试验现场中——确定干扰问题原因，解决干扰问题假定在一个设备的原始设计中已经采取了某种电磁兼容测试，以下提供的工程方式是十分有用的:实际的电磁干扰问题及排查:样机(模型)或鉴定阶段可能会遇到的问题:自干扰:系统内部的电磁干扰是正在研发的产品不能正常工作实验室环境:系统未安放于屏蔽室内而是普通的非电磁兼容要求的条件下，实验室或工厂的某些噪声可能干扰样机运行。

解决方法：①

排查准备：向用户询问有关问题：

故障是间歇还是连续出现？间歇的故障有先兆吗（哪种情况下可以重复产生)？)。这个会影响到测试仪器的选择

故障产生是否与下列情况有关：一天中的某个时段、闭合/关断电源线上的某些负载、固定或便携式发射机的运行现场有什么工具：示波器？（带宽多少？是否为存储式的？)频谱分析仪？（频率范围？)天线？间歇发生问题的临时记录？实际的电磁干扰问题及排查:问题与排查——①

排查准备:若有迹象表明是附近无线电发射设备造成的故障，从以下途径获得发射机数据——发射机操作员、当地无线电管理部门或其它途径：

发射机的电源和天线增益？频率？发射机/天线与故障现场的距离级方向？许多情况下可以事先进行的大致估算（如为了防止周围的射频场，迅速估计现场场强可能会找到原因)基于以上四点，对干扰源和耦合通道作出合理的假设对诊断和修复步骤预先作出计划，在解决问题之前多准备几套方案以防预先估计失误，做好处理意外的准备。

实际的电磁干扰问题及排查:问题与排查——②

现场检查:检查出有故障的设备：

故障设备电源线上有无EMI滤波器?共模差模都有吗?

滤波器通过金属隔板或在金属壁上的安装是否正确?

接地系统是否存在多重接地环路?

设备内部的控制电缆和信号电缆是否屏蔽了?屏蔽层如何接地的?在何处接地?是否与大电流电缆线的距离太近?

信号线或电源线是否在金属电缆管道中走线?检查现场的情况：

电缆线路上是否还有其它大负荷用户?

是否使用便携式发射机?功率及频率是多少?

附近是否有雷达、FM/TV发射机?

附近是否有空调、RF电弧焊接机、氖灯、电源变压器、交流调速电机、电介质加热器?实际的电磁干扰问题及排查:问题与排查——②

现场检查:连续或半连续出现的问题：

如果确认系统处于良好的工作状况（没有自干扰或处于临界状态)，则此时能更快地找到干扰源，问题能比较快的解决和修复。间歇出现的问题：

占现场问题的大部分，因此查明原因前应做很多工作：

寻找干扰源：空调？电梯？电子医疗设备？便携式收音机？弧焊机？

关闭尽可能多的设备故障消失——重新运行所有的设备源直到找到干扰源，重点放在传导干扰上。

关闭尽可能多的设备故障不能消失——所有电路源均关断否？

均关断——问题与局部源无关，在外部电缆上测量电流噪声，与标准做比较

部分干扰源无法关断——估计其传导与辐射路径，在外部电缆上测量电流噪声，与标准做比较实际的电磁干扰问题及排查:问题与排查——③

检测电磁干扰电流:使用检流计（最廉价最有用的测量电流干扰仪器之一)测量：

电源输入处

接地导线

信号电缆将测量的电流列一个表，将最大值放在第一位推算出传导型耦合通道及相关线索：

用电流最大值乘以受干扰电路的输入阻抗，预测哪些是电磁干扰耦合通道的电缆将结果与受干扰电路前端的灵敏度相比较：

问题电缆是耦合路径——完善或去掉作为干扰源耦合通道的电缆（增加距离，屏蔽或压入金属走线槽，滤波)

问题电缆不是耦合路径（或不是唯一的耦合路径)——电磁干扰是从机壳缝隙耦合进来的，再进行相应检查问题与排查以上检查均无法判断时——实际的电磁干扰问题及排查:问题与排查——④

诊断排查电磁干扰问题的"强行损坏”技术：非相关的故障：

对于无法估计、与所寻找的干扰源不相关的故障，探寻以下可能：

已经关闭了所有干扰源：固定时间或雷雨天气？同一建筑中其它设备是否发生类似故障？

无法全部关闭所有干扰源：干扰可能为众多电流接触器继电器螺线管中的某一个产生的，它们在距离受干扰电路几十米内ESD现象：与季节有关通常也与人类活动及地面敷设物有关“强行损坏”技术：

对于无法等待、难以捕捉到的干扰现象，故意对被测设备加一个窄脉冲（或一个脉冲串)，这些脉冲与所怀疑的电磁干扰作用相当。开始时使用低电平的脉冲，然后逐渐增加电平，直到设备发生故障，运行性能下降，或出现其它问题。如果这个阈值比期望的扰动小，或在其范围内，就可以对设备进行调整，直到满足或超过该类设备的抗干扰等级。

实际的电磁干扰问题及排查:问题与排查——④

诊断排查电磁干扰问题的"强行损坏”技术：用瞬变脉冲干扰（EFT)实现“强迫损坏”技术：EFT安装测试流程：略

注意：参考地——被干扰设备在机架中或接近金属物，则机架或金属物就是EFT发生器的参考地。否则就需要安装临时参考地。由于EFT会在电缆上感应出噪声，因此不应将人工接地板与被测设备的机壳相连，错误地形成实际的共模回路。针对实际上已经运行的设备而不是正在研发的系统原型进行测试——对于用户已经发现的问题应给予高度重视，保证强迫损坏检测技术不会造成严重的材料损坏，甚至人身伤害被测设备电源线与EFT发生器交流输出端子不配套时：将铝箔包层当成信号电缆使用。如果无法接触某根电缆或者不能从电缆槽中取出足够长的一段电缆，则至少可以将EFT信号耦合到金属电缆槽上。

从低电压开始，检查所有的电缆。被测设备能达到的“运行”（无故障)电压，至少应该达到IEC801－4标准推荐的安全等级。

实际的电磁干扰问题及排查:问题与排查——④

诊断排查电磁干扰问题的"强行损坏”技术：用ESD强迫损坏技术：

适合于故障可能由ESD引起;或任何情况下都不能进行EFT测试。该方法能精确定位设备中的薄弱环节。由于脉冲是可调的，可对测试工程进行量化并绘出响应曲线。测试步骤——略，见测试方法方面技术书实际的电磁干扰问题及排查:问题与排查——④

诊断排查电磁干扰问题的"强行损坏”技术：电源线监测：尽管EFT强迫损坏实验是通过电源瞬时变化实现的，但是总有一些EFT强迫损坏技术无法实现的区域，如电源线长时间扰动、超过0.1ms的浪涌、短时掉电及电压不足。这些问题也可以通过强迫损坏技术解决，但需要在设备的电源线中插入电源线扰动模拟器。在现场这项测试很困难，如果怀疑电源线存在干扰，可安装电源线监测器;如果在观察一个周期后监视器记录到了一些超过当前阈值的扰动，则表明已经发生了与时间相关的设备故障，这时就需要使用电源稳压调节器或浪涌抑制器予以解决。如果还没有确定哪些干扰是允许的，哪些干扰是不允许的，则安装电源线监测装置毫无意义。

问题与排查检查程序——2)符合规范的问题超标发射（传导与辐射)、抗扰性差（传导与辐射)：也许设计的产品并不存在实际的电磁干扰问题，甚至可能永远都不会存在。但是制定规范是为了保证大多数可能的现场条件下使系统具有电磁兼容性，并有很高的可信度。不合规范的问题可能出现在以下阶段，越早发现越好：①

在实验室工作台上对某些部件或早期模型进行的工程电磁兼容评估。有时没有较好的屏蔽室，使用简单的诊断方法和仪器；②

在试验的样机上进行电磁兼容的预鉴定；③

正式的电磁兼容测试。

从上述①－③阶段，改进的自由度会逐渐降低。需要适当方法解决各种情况下的电磁兼容问题。（以下阐述)2)符合规范的问题④安排好开发/预测试的程序此阶段要研究和验证一个设备的实际EMC性能，而改性能可能从未正式测试过。在典型的研发过程中，模型可能在其他的各环节需要花费大量的时间和精力，因此有效地利用时间和资源是很关键的。参考建议：发射测试（可以尽快完成，仅需将设备打开并运行就可以)：根据测试结果采取测试（往往利于抗干扰的改善)

传导发射（CE)——使用LISN或电流探头；10－150kHz；30－50MHz

辐射发射（RE)——使用卡钳式探头用传导代替法；使用近场探头从操作难易程度上分，第三安排抗干扰测试。相对发射而言，传导抗干扰测试比较容易操作（不需要电磁波暗室)，这是唯一可以不在正规EMC实验室中进行的项目。通过测试可以：

查找、隔离并最终对敏感器或电路采取的措施；

验证并改善耦合路径上使用的滤波器、屏蔽和其它抑制措施（包括对瞬时干扰的软件抑制方式，例如错误检测＋自动恢复、看门狗等)开发阶段不要进行雷电浪涌这样的大能量试验，这可能损坏开发的设备。

2)符合规范的问题④

安排好开发/预测试的程序(2)检查是否符合发射规范开发阶段：首先检查产品的传导（CE)或辐射（RE)发射是否在规范限制范围内产品的EMC测试失败后，分析其过度发射的原因，并对样机采取最优的抑制措施1)发射检查在如下两种情况下进行：2)发射检查最低要求：测试场所的最低要求——没有噪声的电源线、测试地平面、洁净场所仪器设备的最低要求——频谱分析仪（或EMI接收机)、低噪声宽带前置放大器（提高频谱分析仪的灵敏度)、EMI探头、LISN、记录仪、高质量的同轴电缆、天线2)发射检查最低要求：——LISN的要求2)发射检查最低要求：——LISN的要求3)待试设备（EUT)/样品安装：4)传导发射（CE)符合性测试：测试准备：熟悉并记录潜在EMI相关的EUT特性：是否存在开关电源？开关频率？电压设置？（可能由多个交流电压供电，逐个测试并保留最差的一个)是否存在宽带干扰源？逻辑单元使用的最高和最低时钟频率是多少？准备一些/个能使受试件最大发挥其功能的工作状态如果