电磁兼容教材

1、李永明 2006课程名称电磁兼容与电磁环境保护联系方式：电话 65112230 电子邮件 电气工程学院 李永明教材和参考资料n教材工程电磁兼容路宏敏 西安电子科大n参考资料电磁兼容原理与设计王定华 赵家升 电子科技大学 电磁干扰与电磁兼容技术王庆斌 刘萍 尤利文 林啸天 机械工业出版社电磁兼容原理、设计和预测技术 蔡仁钢 北京航空航天大学电磁兼容干扰与电磁污染危害案例为什么要学习电磁兼容技术(1)土星-阿波罗12事件1969年11月14日上午，土星V-阿波罗12宇宙飞船进行第二次载人登月飞行。当时的天气情况无论是低云高度和地面风速均在允许范围之内，距发射场32千米范围内无雷电。阿波罗12按预定

2、程序点火起飞后，一切正常。当飞到1920米高度时，突然在云层经火箭到地面之间出现两道平行的蓝色闪光。与此同时，指令舱中警铃响了，驾驶长当即向地面指挥中心报告：有三个燃料电池与母线自动切断。当飞行高度达4300米时，又发生了第二次闪电。由于宇航员及时启用了备用设备，保证了火箭按预定程序飞行，顺利登月。事故发生后进行的调查表明，当时，在那个空域没有产生自然雷电的条件，但是，由于长达110 米的火箭箭身，以及它排出的长约500 米的烟羽均是导电体，从而改变了大气电场的分布，终于在云中触发了闪电。电磁兼容干扰与电磁污染危害案例为什么要学习电磁兼容技术(1)土星-阿波罗12事件英国谢菲尔德号导弹驱逐舰惨

3、剧电磁兼容干扰与电磁污染危害案例为什么要学习电磁兼容技术(1)土星-阿波罗12事件英国谢菲尔德号导弹驱逐舰惨剧可变速感应电动泵抽油站的干扰事件为了处理不断增长的北海石油矿藏，苏格兰建立了两个6MW可变速感应电动泵抽油站。这两台设备一投入运行，本地电站和电话局收到的控诉便如洪水般的涌来，从区域看，投诉集中在距离这两台设备的高空供电线（33kV）12英里以内的范围。距离供电线4英里的付费电话非常嘈杂，几乎不能使用，然而仅隔一条街道，一住户的电话却不受影响，其他征兆还有：电视帧同步丢失（屏幕滚动），辉光放电电路的振铃。尽管这两台装置的设计符合电力工业的G5/3谐波标准，这些现象证实它包含的更高次谐波

4、，事实上可达100次（即5kHz），这个问题成为所有些行业工作人员的一个共同头痛的问题。最终，这些问题引起政府部门的注意，因此迫切需要做些EMC补救工作。尽管这样极度困难，因为石油泵站停机的代价非常高，但最终还是完成了。 电磁兼容干扰与电磁污染危害案例为什么要学习电磁兼容技术(1)土星-阿波罗12事件英国谢菲尔德号导弹驱逐舰惨剧医疗设备失灵事件可变速感应电动泵抽油站的干扰事件n1992年，医务工作者在将一心脏病人送往医院的途中，救护车上的监视器/电震发生器始终对她进行观察。不幸的是，当医务人员一打开无线通话机请求帮助时，心机就会关闭。结果这位病人死了。分析表明：因为救护车顶已由金属材料改为玻璃

5、钢，使得监视器单元暴露在特别高的场内，同时车内又安装有远程无线天线。因此这证明：汽车屏蔽效能的降低与强辐射信号的结合对此设备干扰极大。n在一些医院，由于水管中的地电流产生了磁场，因此这些医院中不能使用高灵敏度的电子仪器。曾经有个医院中病人的导管泵被静电放电损坏，但万幸的是报警系统没有受到影响，护士听到了报警。n某医院在一次手术中，一台一塑料焊接机对病人的监控系统产生了干扰，致使没有探测到病人手臂中的血液循环停止，后来这位病人的手臂只得切除掉。 电磁兼容干扰与电磁污染危害案例为什么要学习电磁兼容技术(1)土星-阿波罗12事件英国谢菲尔德号导弹驱逐舰惨剧医疗设备失灵事件可变速感应电动泵抽油站的干扰

6、事件雷击造成的悲剧（1） 2000年9月2021日，北京大范围遭雷击，击坏首都机场、延庆等多个单位的计算机、通信等设备。 （2） 2000年8月8日，重庆人和镇重庆华新国际城市发展有限公司遭雷击，击坏两个卫星天线，直接经济损失102万元。 （3） 2000年7月17日 天津大港区浮板玻璃有限公司遭雷击，自动化生产线因雷击发生故障，称重传感器被损坏，直接、间接经济损失约90万元。 （4） 2000年7月11日 韶关市西郊收费站遭雷击击坏收费监控系统。 （5） 2000年6月16日 襄汾市老东关街遭雷电，原料库的棉垛和尼龙垛被雷击并引起大火，直接经济损失51万元。 （6） 2000年5月25日 内

7、蒙古包头铝业集团电解一、二分公司电解自控系统遭雷击损失100万元。 （7）2005年4月21晚10：30左右，重庆綦江县一化工厂遭雷击发生爆炸事故，三层楼高的厂房完全跨塌，造成十九名工人失踪，十人受轻伤。发生爆炸事故的綦江县古南镇东溪化工厂距离县城约十公里，该生产民用爆炸物的企业的乳化车间因雷击发生了爆炸。电磁兼容干扰与电磁污染危害案例为什么要学习电磁兼容技术(1)土星-阿波罗12事件英国谢菲尔德号导弹驱逐舰惨剧医疗设备失灵事件可变速感应电动泵抽油站的干扰事件雷击造成的悲剧强电磁辐射对电引爆军械的危害1967年7月，在美国航空母舰“福菜斯特”号上，为执行战斗任务而悬挂于飞机下方的一枚火箭弹，受

8、雷达扫描波束照射而突然被引爆，并引发了一系列爆炸，造成该舰上134人丧生、27架飞机被毁。电磁兼容干扰与电磁污染危害案例为什么要学习电磁兼容技术(1)土星-阿波罗12事件英国谢菲尔德号导弹驱逐舰惨剧医疗设备失灵事件可变速感应电动泵抽油站的干扰事件雷击造成的悲剧强电磁辐射对电引爆军械的危害电磁辐射影响的其他实例n美国Langley空军基地救援调度中心报告称，他们用于侦探和营救的卫星在频率121.5MHz和243MHz处受到干扰。其波及范围大约在8英里左右。最后终于弄清此问题是由于高空输电线的连接不好所致。 计算机室里，在靠近门边装有高科技猫门（磁感应触发），每当Windows加载或Windows

9、应用程序运行时，猫门上的插销便不停地嗒嗒作响。 在伦敦地区，电源线上有过多的谐波成分，结果导致交流电源电缆（包括泰晤士河下的部分电缆）过热。造成这种后果的主要原因是个人计算机的迅速普及。在有计算机的办公用房里，与荧光灯配合使用的功率补偿电容破裂越来越常见。电源线谐波污染的另一个后果是，零线过热甚至损坏的现象，电子开关设备损坏的现象越来越普遍。 一公司购买了一台 8000安培的特大功率直流驱动装置，安装在一个工厂里。厂商宣称这台装置满足EMC指令要求。由于需要一间控制室（里面装满了计算机和CRT显示器），生产厂商声明，控制室可以位于该装置机柜的附近。当驱动装置运转起来时，视频显示器上的图像被挤成

10、屏幕宽度的50%以下。从视频显示器屏幕的变化情况可以直接知道装置的运动方向和负载状态，但是根本无法读出上面的信息。这个装置产生的磁场强度在235mT量级，大多数基于CRT显示器的图象当周围的磁场强度超过1mT（10毫高斯）时就开始抖动。厂商一再声明，尽管这台装置会干扰控制室内的视频显示器，但是它确实是满足EMC指令的。实际上，厂商的意思是该装置满足一般工业标准，但不包括任何低频磁场发射限制。但是如果你宣称满足了电磁兼容指令，就应该对任何干扰负责。这个问题最后通过采用LCD液晶显示屏获得了解决。虽然也考虑过采用磁屏蔽和有源场取消装置，但这会使控制室的投入使用延后几个月，这会对生产造成较大的影响。

11、 为什么要学习电磁兼容技术(2)另外：另外：n电子电路日益复杂，调试越来越难电子电路日益复杂，调试越来越难电磁兼容标准强制实施电磁兼容标准强制实施市场竞争日益激烈，开发周期越来越短市场竞争日益激烈，开发周期越来越短关于本课程课程特点：课程特点：n电磁场理论为基础电磁场理论为基础n新兴的综合性交叉学科新兴的综合性交叉学科n计量单位的特殊性计量单位的特殊性n大量引用无线电技术的大量引用无线电技术的概念和术语概念和术语n极强的实用性极强的实用性n强烈地依赖测量强烈地依赖测量课程内容课程内容n电磁兼容基本概念电磁兼容基本概念n电磁兼容的技术标准电磁兼容的技术标准n电磁干扰传播与耦合理电磁干扰传播与耦合

12、理论论n电磁兼容技术电磁兼容技术n电磁辐射对生物的影响电磁辐射对生物的影响 通过学习本课程要达到： 对电磁兼容性和电磁环境保护有一定的了解对电磁兼容性和电磁环境保护有一定的了解 了解常见干扰问题的诊断和解决方法了解常见干扰问题的诊断和解决方法 初步掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术初步掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术 在产品电磁兼容设计方面有明确的思路在产品电磁兼容设计方面有明确的思路 具备进一步学习的能力具备进一步学习的能力电磁兼容性是必须的电路图电路图产品产品EMCSI为什么要“调”电路信号畸变信号畸变不能达到预期的功能不能达到预期的功能信号本身失真信号本身失真 反射反射 损耗损耗串扰串扰地线、

13、电源地线、电源噪声噪声外界干扰外界干扰（辐射、传导）（辐射、传导）电磁兼容设计电磁兼容设计信号完整性信号完整性电磁干扰现象220AC数字脉冲电路数字视频设备开关电源常见干扰源雷电雷电NEMP脉冲电路脉冲电路ESD无线通信无线通信感性负载通断感性负载通断直流电机、变频调速器直流电机、变频调速器电磁兼容标准分析环境中的各分析环境中的各种电磁干扰种电磁干扰分析设备受电磁分析设备受电磁干扰的机理干扰的机理编成电磁兼编成电磁兼容标准容标准保证各类保证各类电子设备电子设备正常工作正常工作及良好的及良好的电磁环境电磁环境 电磁兼容标准电磁兼容标准GJB151A 干扰发射干扰发射 E 敏敏 感感 度度 S 传

14、导传导 CE 辐射辐射 RE 传导传导 CS 辐射辐射 RS电源线天线端口 电 场 磁 场 电源线/信号线 射频 瞬态天线端口 电 场 磁 场电磁兼容标准的内容典型电磁兼容试验项目辐射发射（电场、磁场）辐射发射（电场、磁场）辐射抗扰度（电场、磁场）辐射抗扰度（电场、磁场）传导发射（射频发射、电源谐波）传导发射（射频发射、电源谐波）传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌）传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌）静电放电（直接、感应）静电放电（直接、感应）电磁兼容试验的基本原则与实际使用条与实际使用条件、状态相同件、状态相同连接状态、电缆种类、长度连接状态、电缆种类、长度安装平台、基座安装平台、基座接地状

15、态接地状态工作状态、负载情况工作状态、负载情况EUT处于最大发射状态处于最大发射状态EUT处于最敏感状态处于最敏感状态EUT的方向的方向用最坏结果作用最坏结果作为测试结果为测试结果电磁兼容试验场地电磁发射试验电磁发射试验开阔场（民用标准）开阔场（民用标准）屏蔽暗室屏蔽暗室(半无反射室半无反射室)敏感度或抗扰度试验：敏感度或抗扰度试验：可在普通环境中，但可在普通环境中，但是注意对周围设备的是注意对周围设备的影响影响电磁屏蔽室电源滤波器通风板电缆接线板通风板电磁兼容试验室的结构带风扇的通风板 主室辅助室2辅助室1可拆卸的滤波板或观察窗射频测试仪器柜电源滤波器屏蔽门刀口结构测量的基本设备频谱分析仪频

16、谱分析仪天线（接收和发射）天线（接收和发射）线路阻抗稳定网络线路阻抗稳定网络(LISN) 电流卡钳电流卡钳信号发生器信号发生器功率放大器功率放大器单位：分贝(dB) 的概念分贝的定义：分贝数分贝的定义：分贝数 10lgP2P1P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：电压增益的分贝数电压增益的分贝数 20lgV2V1电流增益的分贝数电流增益的分贝数 20lgI2I1用分贝表示的物理量电压：电压：用用1V、1mV、1 V 为参考（例如：为参考（例如：1 V = 0dB V） 则单位为：则单位为：dBV、dBmV、dB V 等，等，电流：电流：

17、用用1A、1mA、1 A 为参考，则：为参考，则：dBA、dBmA、dB A场强：场强：用用1V/m、1 V/m 为参考，则：为参考，则：dBV/m、dB V/m 等，等，功率：功率：用用1W、1mW 为参考，则：为参考，则：dBW、dBmW等，等，“分贝分贝”仅表示相对概念仅表示相对概念 概念 设计 产品 市场阶段电磁兼容的工程方法电磁兼容的工程方法费用系统设计法系统设计法测试修改法测试修改法频谱分析仪是使用不同方法在频域内对信号的电压、功率、频率等参数进行测量并显示的仪器。频谱仪有多种分类方法，按照分析处理方法的不同，可分为模拟式频谱仪、数字式频谱仪和模拟/数字混合式频谱仪；按照基本工作原理，可分为扫描式频谱仪