电磁兼容基础03电容性耦合

电磁兼容基础03电容性耦合第一页，共26页。3.1电容与电容性耦合1.电容

在电路中，电容是一种储存电场能量的电路元件。从电磁场的角度理解，任意两个绝缘的导体，带上等量异号电荷后，会在空间形成电场，该电场对应着两导体之间的电位差（电压），而电荷量与电压的比值是与电荷量无关的常数。这样的两个导体组成的电场系统被称为电容器，而该比例常数则被称为电容。2第二页，共26页。3.1电容与电容性耦合2.部分电容

一个由（n+1）个导体组成的静电独立系统，即系统的电场分布只与系统内各带电导体的形状、相互位置和电介质的分布有关，并且系统内总的净电荷等于零。为论述方便，设电位参考导体（电位为0）的编号为0，其他n个导体编号依次为1、2、…、n，相应导体上的电荷和电位分别为q1、q2、…、qn和v1、v2、…、vn。由电磁场理论可知，n个导体上的电荷与其电位的关系为Cii为第i号导体的自由部分电容（实则为与0号导体之间的互有部分电容），Cij为第i号导体与第j号导体之间的互有部分电容。3第三页，共26页。3.1电容与电容性耦合2.部分电容导体1、2及大地组成的2+1多导体静电独立系统的部分电容4第四页，共26页。3.1电容与电容性耦合3.电容性（电场）耦合

电场耦合指敏感设备处于搔扰源所产生的电场之中，受该电场的影响而产生电荷的感应和电位的变化。特别是，当搔扰源的电场随时间变化时，敏感设备电路中的感应电荷量或其分布也会发生相应变化，从而在其中形成骚扰电流。由于这种基于电场在耦合方式一般可以用搔扰源和敏感设备之间的互有电容来描述，故又称为电容性耦合。5第五页，共26页。3.2带电导体对悬浮导体的电容性耦合大地上方有两根平行导线，导线1带电压V1，导线2悬浮。C1G,C12及C2G为部分电容，试求导线2上的对地电压6第六页，共26页。3.3带电导体对接地导体的电容性耦合R为导线2的接地电阻7第七页，共26页。3.3带电导体对接地导体的电容性耦合讨论：1）接地良好2）接地不好或高频情况此时，容性耦合等价于在导线2上接入了强度为jωC12V1的电流源8第八页，共26页。3.4屏蔽体对电容性耦合的影响1）屏蔽体不接地不接地的屏蔽体不能抑制电容性耦合9第九页，共26页。3.4屏蔽体对电容性耦合的影响2）屏蔽体接地10第十页，共26页。3.4屏蔽体对电容性耦合的影响3）屏蔽体接地但屏蔽不完整-屏蔽体理想接地不完整屏蔽时存在通过泄漏电容的容性耦合11第十一页，共26页。3.4屏蔽体对电容性耦合的影响4）屏蔽体接地但屏蔽不完整-屏蔽体不接地，导体本身带接地12第十二页，共26页。3.4屏蔽体对电容性耦合的影响4）屏蔽体接地但屏蔽不完整-屏蔽体不接地，导体本身带接地13第十三页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合1、一般性模型地面上方n条悬空平行导线，看成无线长，描述它们之间的电荷量和电位（对地）之间的关系。14第十四页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合1、一般性模型u=[u1

u2…uN]T表示由各导线的电位组成的列向量q=[q1

q2…qN]T

表示由各导线的电荷量（单位长度）组成的列向量电荷量和电位之间的关系：电位系数矩阵P的各元素的计算式（由镜像法导出）ri为各导线的半径15第十五页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算16第十六页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算先得出电位系数矩阵17第十七页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算已知条件约定条件待求量18第十八页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算转化为电荷量—电位关系19第十九页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算利用地线电位为零的特点，消除地线（舍弃与地线编号对应的行、列）20第二十页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算将B矩阵分块，并将子矩阵的元素相加，可将B矩阵从8阶缩到5阶利用子导线电位相等的特点，将同一相的分裂导线合并21第二十一页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算分裂导线合并后的结果已知条件待求量22第二十二页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算矩阵分块已知条件待求量23第二十三页，共26页。3.5工程例子—输电线路之间的容性耦合2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算矩阵分块已知条件待求量24第二十四页，共26页。3.5工程例子—潜供电流2、输电线路的容性（静电）耦合电压计算线路上发生单相接地故障，故障相线路两侧断开，非故障相仍然继续运行，这时非故障相与断