電磁兼容基礎01 緒論

1、P1Electromagnetic Compatibility Fundamentals2016-2017-01學期學期電磁兼容基礎電磁兼容基礎P21.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境1.2 電磁干擾電磁干擾1.3 電磁兼容電磁兼容1.4 電力系統(tǒng)電磁兼容電力系統(tǒng)電磁兼容1.5 電尺寸、單位電尺寸、單位1.6 電磁騷擾源電磁騷擾源1.7 課程計劃課程計劃第一講第一講 緒論緒論P31.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境存在于給定場所的所有電磁現(xiàn)象的總和。存在于給定場所的所有電磁現(xiàn)象的總和。P41.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境P51.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境在在5050年代年代, ,一部一部50W50W的短波電臺通信距離可達的短波電臺

2、通信距離可達1000km;1000km;到了到了8080年代年代, ,一部一部250W250W的短波電臺通信距離一般小于的短波電臺通信距離一般小于500km500km。其根本。其根本原因是原因是8080年代電磁干擾比年代電磁干擾比5050年代增強了許多倍?，F(xiàn)代社會日年代增強了許多倍。現(xiàn)代社會日益增多的電磁干擾正在侵入地球空間的各個角落益增多的電磁干擾正在侵入地球空間的各個角落, ,像毒霧般像毒霧般污染無線電頻譜資源。無線電信號首當其沖地受到電磁干擾污染無線電頻譜資源。無線電信號首當其沖地受到電磁干擾的危害的危害, ,受害規(guī)模越來越大。受害規(guī)模越來越大。P61.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境常用家電的常用

3、家電的電場電場測試數(shù)據(jù)，來自于世界衛(wèi)生組織測試數(shù)據(jù)，來自于世界衛(wèi)生組織/peh-emf/about/WhatisEMF/en/index3.html/peh-emf/about/WhatisEMF/en/index3.htmlP71.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境常用家電的常用家電的磁場磁場測試數(shù)據(jù)，來自于世界衛(wèi)生組織測試數(shù)據(jù)，來自于世界衛(wèi)生組織P81.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境人體的電磁場暴露限值人體的電磁場暴露限值-工頻工頻P91.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境人體的電磁場暴露限值人體的電磁場暴露限值-射頻，射頻，IEEE C95.1 標準標準P1

4、01.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境某某500kV500kV變電站變電站 35kV35kV電抗器附近的低頻電磁場電抗器附近的低頻電磁場P111.1 電磁環(huán)境電磁環(huán)境某某500kV500kV變電站變電站 35kV35kV電抗器附近的低頻電磁場電抗器附近的低頻電磁場P121.2 電磁干擾電磁干擾電磁騷擾電磁騷擾：任何可能引起裝置、設備或系統(tǒng)性能降低或?qū)τ猩驘o生命：任何可能引起裝置、設備或系統(tǒng)性能降低或?qū)τ猩驘o生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁干擾電磁干擾：電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。：電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。事件事件1 英國謝菲爾

5、德號導彈驅(qū)逐艦的慘劇英國謝菲爾德號導彈驅(qū)逐艦的慘劇英阿馬島戰(zhàn)爭中英阿馬島戰(zhàn)爭中 ，英國謝菲，英國謝菲爾德號導彈驅(qū)逐艦上的雷達爾德號導彈驅(qū)逐艦上的雷達和通信系統(tǒng)互相干擾，為了和通信系統(tǒng)互相干擾，為了確保通信不受干擾而暫時關確保通信不受干擾而暫時關閉了本艦雷達，導致沒有及閉了本艦雷達，導致沒有及時發(fā)現(xiàn)來襲的飛魚導彈，造時發(fā)現(xiàn)來襲的飛魚導彈，造成艦毀人亡的后果。成艦毀人亡的后果。P131.2 電磁干擾電磁干擾事件事件2 民兵民兵導彈的飛行故障導彈的飛行故障 19621962年，民兵年，民兵導彈進行實導彈進行實彈飛行試驗時，前兩次都失彈飛行試驗時，前兩次都失敗了，故障現(xiàn)象相似，都是敗了，故障現(xiàn)象相似，

6、都是在第在第級發(fā)動機關機前炸毀級發(fā)動機關機前炸毀了，一個高度為了，一個高度為7.6km7.6km，另一，另一個為個為21.8km21.8km，炸毀前，用于，炸毀前，用于制導的計算機都受到了脈沖制導的計算機都受到了脈沖干擾。經(jīng)過分析和試驗，發(fā)干擾。經(jīng)過分析和試驗，發(fā)現(xiàn)故障是由于導彈飛行到一現(xiàn)故障是由于導彈飛行到一定高度時，在相互絕緣的彈定高度時，在相互絕緣的彈頭和彈體之間發(fā)生了靜電放頭和彈體之間發(fā)生了靜電放電，使導彈提前爆炸。電，使導彈提前爆炸。 P141.2 電磁干擾電磁干擾事件事件3 廣州白云機場的導航系統(tǒng)受到嚴重的干擾廣州白云機場的導航系統(tǒng)受到嚴重的干擾 2002 2002年年1 1月月2

7、020日，廣州白云機場由于附近無線尋呼臺發(fā)射機群日，廣州白云機場由于附近無線尋呼臺發(fā)射機群信號的干擾（互調(diào)、帶外輻射），迫使導航系統(tǒng)關閉通信扇面，信號的干擾（互調(diào)、帶外輻射），迫使導航系統(tǒng)關閉通信扇面，導致大量的飛機在空中盤旋等待，使九十多架航班延誤，導致大量的飛機在空中盤旋等待，使九十多架航班延誤，60006000多多旅客滯留機場。類似事件我國已發(fā)生多起。旅客滯留機場。類似事件我國已發(fā)生多起。P151.2 電磁干擾電磁干擾事件事件4 干擾器影響汽車遙控鎖門干擾器影響汽車遙控鎖門P161.2 電磁干擾電磁干擾P171.3 電磁兼容電磁兼容1.1.設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中

8、任何事物構成設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成 不能承受的電磁騷擾的能力。不能承受的電磁騷擾的能力。2.2.設備或系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自的功能的共存狀態(tài)。設備或系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自的功能的共存狀態(tài)。即該設備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設備的電磁發(fā)射導致或即該設備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設備的電磁發(fā)射導致或遭受不允許的降級；它也不會使同一環(huán)境中其他設備或系統(tǒng)因受其電磁遭受不允許的降級；它也不會使同一環(huán)境中其他設備或系統(tǒng)因受其電磁發(fā)射而導致或遭受不允許的降級。發(fā)射而導致或遭受不允許的降級。定義定義P181.3 電磁兼容電磁兼容

9、電磁兼容三要素電磁兼容三要素騷擾源騷擾源耦合路徑耦合路徑敏感設備敏感設備P191.3 電磁兼容電磁兼容耦合途徑耦合途徑P201.3 電磁兼容電磁兼容基本術語基本術語電磁發(fā)射電磁發(fā)射：從源向外發(fā)射電磁能的現(xiàn)象。：從源向外發(fā)射電磁能的現(xiàn)象。電磁噪聲電磁噪聲：一種明顯不傳送信息的時變電磁現(xiàn)象，可能與有用信號疊加。：一種明顯不傳送信息的時變電磁現(xiàn)象，可能與有用信號疊加?？箶_度抗擾度：裝置、設備或系統(tǒng)遇電磁騷擾不降低性能的能力。：裝置、設備或系統(tǒng)遇電磁騷擾不降低性能的能力。敏感性敏感性：遇電磁騷擾，裝置、設備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。：遇電磁騷擾，裝置、設備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。電平電平：用

10、規(guī)定方式在規(guī)定時間間隔內(nèi)求得的諸如功率或場參數(shù)等時變量的：用規(guī)定方式在規(guī)定時間間隔內(nèi)求得的諸如功率或場參數(shù)等時變量的 平均值或加權值。平均值或加權值。騷擾限值：騷擾限值：對應于規(guī)定測量方法的最大電磁騷擾允許電平。對應于規(guī)定測量方法的最大電磁騷擾允許電平。干擾限值：干擾限值：電磁騷擾使裝置、設備或系統(tǒng)最大允許的性能降低。電磁騷擾使裝置、設備或系統(tǒng)最大允許的性能降低。發(fā)射電平發(fā)射電平：規(guī)定方法測得的特定裝置、設備或系統(tǒng)發(fā)射的電磁騷擾電平。：規(guī)定方法測得的特定裝置、設備或系統(tǒng)發(fā)射的電磁騷擾電平。發(fā)射限值發(fā)射限值：規(guī)定電磁騷擾源的最大發(fā)射電平。：規(guī)定電磁騷擾源的最大發(fā)射電平。抗擾度電平抗擾度電平：將某

11、給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設備或系統(tǒng)而其功能正常：將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設備或系統(tǒng)而其功能正常 工作并保持所需性能等級時的最大騷擾電平。工作并保持所需性能等級時的最大騷擾電平?？箶_度限值抗擾度限值：規(guī)定的最小抗擾度電平。：規(guī)定的最小抗擾度電平。P211.3 電磁兼容電磁兼容基本術語基本術語發(fā)射設備與敏感設備的限值與電平獨立變量（例如：頻率）之間關系發(fā)射設備與敏感設備的限值與電平獨立變量（例如：頻率）之間關系P221.3 電磁兼容電磁兼容設計階段和成本設計階段和成本P231.3 電磁兼容電磁兼容世界主要國家、地區(qū)的電磁兼容管理及實施情況世界主要國家、地區(qū)的電磁兼容管理及實施情況發(fā)

12、達國家和地區(qū)對電磁兼容問題都較為重視，甚至采取立法和認證程序來管理相關產(chǎn)品的電磁發(fā)達國家和地區(qū)對電磁兼容問題都較為重視，甚至采取立法和認證程序來管理相關產(chǎn)品的電磁兼容性能，對不符合者采取非常嚴厲的處罰行動。兼容性能，對不符合者采取非常嚴厲的處罰行動。世界各國對于世界各國對于EMC的管理，一般可分為兩種管理形式：的管理，一般可分為兩種管理形式： 部份的國家只管制電機、電子產(chǎn)品的電磁輻射干擾部份（部份的國家只管制電機、電子產(chǎn)品的電磁輻射干擾部份（EMI），如美國；），如美國； 另有部份國家也增加了電磁抗擾性（另有部份國家也增加了電磁抗擾性（EMS）的管制，如歐盟地區(qū)。）的管制，如歐盟地區(qū)。(1)

13、CE(1) CE指令（指令（ European Community European Community ） 歐盟89/336/EEC EMC指令要求從1996年開始，凡欲進入歐共體市場的電子、電器和相關產(chǎn)品一定要符合有關電磁兼容標準要求，并在產(chǎn)品上粘貼符合性標記“CECE”。CE指定由歐盟總部所制訂，該指令落實各會員國，由會員國立法成為國內(nèi)法令之后，就具有強制性。如果產(chǎn)品滿足了EMC要求，檢測單位會將產(chǎn)品的型式試驗（Type Test）報告等給廠商。(2) FCC(2) FCC法規(guī)（法規(guī)（Federal Communications Commission , FCCFederal Commu

14、nications Commission , FCC） 美國聯(lián)邦通訊委員會在1979年特別制定各種產(chǎn)品的電磁輻射干擾法規(guī)，法規(guī)編號從Part0Part100，涵蓋了各項電機、電子產(chǎn)品。FCC目前對有關產(chǎn)品的要求主要是電磁騷擾特性。FCC Part15、Part18、Part68分別是關于射頻設備（含廣播接收機、數(shù)字設備等）、工-科-醫(yī)射頻設備和通信設備的電磁騷擾特性的限制要求。P241.3 電磁兼容電磁兼容世界主要國家、地區(qū)的電磁兼容管理及實施情況世界主要國家、地區(qū)的電磁兼容管理及實施情況 針對進口產(chǎn)品質(zhì)量安全許可和強制性產(chǎn)品認證工作上存在內(nèi)外不一致的問題針對進口產(chǎn)品質(zhì)量安全許可和強制性產(chǎn)品認

15、證工作上存在內(nèi)外不一致的問題,由國家質(zhì)量監(jiān)由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家認證認可監(jiān)督管理委員會共同制定了督檢驗檢疫總局和國家認證認可監(jiān)督管理委員會共同制定了強制性產(chǎn)品認證管理規(guī)定強制性產(chǎn)品認證管理規(guī)定（以（以下簡稱為下簡稱為規(guī)定規(guī)定）規(guī)定規(guī)定于于2001年年11月月21日審議通過，自日審議通過，自2002年年5月月1日起施行，過渡期日起施行，過渡期為一年。為一年。 強制性產(chǎn)品認證的主管單位為國家認證認可監(jiān)督管理委員會。強制性產(chǎn)品認證的主管單位為國家認證認可監(jiān)督管理委員會。認證標志的名稱為認證標志的名稱為“中國強制認證中國強制認證”（英文名稱為（英文名稱為“China Compulsory C

16、ertification”，英文，英文縮寫為縮寫為“CCC”，）。該標志可簡稱為，）。該標志可簡稱為“3C”標志，該認證也簡稱為標志，該認證也簡稱為CCC認證或認證或3C認證。認證。 2001年年12月月3日發(fā)布日發(fā)布第一批實施強制性產(chǎn)品認證的產(chǎn)品目錄第一批實施強制性產(chǎn)品認證的產(chǎn)品目錄（以下簡稱為（以下簡稱為目錄目錄），），目錄共有目錄共有19類類132種產(chǎn)品。種產(chǎn)品。3C認證標志認證標志CE認證標志P251.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題特高壓輸電線路的電磁環(huán)境特高壓輸電線路的電磁環(huán)境-8-6-4-202468-20-15-10-505101520距導線中心距離（m）電

17、場強度(kV/m) 合成電場計算值合成電場測量值標稱電場計算值P261.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題變電站變電站/ /換流站的電磁環(huán)境換流站的電磁環(huán)境P271.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題變電站變電站/ /換流站的電磁環(huán)境換流站的電磁環(huán)境P281.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題變電站變電站/ /換流站的電磁環(huán)境換流站的電磁環(huán)境核電磁脈沖核電磁脈沖地磁干擾地磁干擾由供電線路傳由供電線路傳來的低頻傳導來的低頻傳導騷擾騷擾設施內(nèi)其它電設施內(nèi)其它電氣或電子設備氣或電子設備產(chǎn)生的高頻傳產(chǎn)生的高頻傳導和輻射騷擾導和輻射騷擾設施內(nèi)部或外設

18、施內(nèi)部或外部的無線電發(fā)部的無線電發(fā)射裝置產(chǎn)生的射裝置產(chǎn)生的高頻場高頻場靜電放電靜電放電雷電雷電低壓設備開關操作引起低壓設備開關操作引起的電快速瞬態(tài)現(xiàn)象的電快速瞬態(tài)現(xiàn)象接地系統(tǒng)中的短路接地系統(tǒng)中的短路電流引起的電位升電流引起的電位升高壓裝置產(chǎn)生的工頻電高壓裝置產(chǎn)生的工頻電場和磁場場和磁場高壓回路中絕緣擊穿或高壓回路中絕緣擊穿或避雷器和火花間隙放電避雷器和火花間隙放電引起的電器瞬態(tài)現(xiàn)象引起的電器瞬態(tài)現(xiàn)象高壓回路中操作斷路器高壓回路中操作斷路器或隔離開關引起的電氣或隔離開關引起的電氣瞬態(tài)現(xiàn)象瞬態(tài)現(xiàn)象P291.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題變電站變電站/ /換流站的電磁環(huán)境換流站

19、的電磁環(huán)境P301.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題變電站變電站/ /換流站的電磁環(huán)境換流站的電磁環(huán)境P311.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題變電站變電站/ /換流站的電磁環(huán)境換流站的電磁環(huán)境宏脈沖宏脈沖微脈沖微脈沖104106108101000.81頻率/Hz幅值/V合閘幅頻特性0.38MHz1.125MHz2.59MHz16.41MHz31.06MHz頻譜頻譜P321.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題變電站變電站/ /換流站的電磁環(huán)境換流站的電磁環(huán)境P331.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題

20、變電站變電站/ /換流站的電磁環(huán)境換流站的電磁環(huán)境P341.4 典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題典型電力系統(tǒng)電磁兼容問題電力系統(tǒng)對鄰近其它系統(tǒng)的電磁影響電力系統(tǒng)對鄰近其它系統(tǒng)的電磁影響-30-20-1001020300100200300400500 Distribution Centralize CDEGSU (V)X (km)2004006008001000100200300400500600U (V)d (m)102030405060200250300350400450500550600650U (V)h (km)P351.5 電尺寸、單位電尺寸、單位物體的電尺寸是其物理尺寸物體的電尺寸是其物理尺

21、寸l與騷擾源波長與騷擾源波長的比值的比值llkfv電小尺寸：電小尺寸：k1/10電尺寸是相對參數(shù)；電尺寸是相對參數(shù)；電尺寸反映了兩點之間的相位差情況；電尺寸反映了兩點之間的相位差情況；對于電小尺寸的電路，可以認為導線上的電壓對于電小尺寸的電路，可以認為導線上的電壓/ /電流的相位是同步變化的；電流的相位是同步變化的；電容器中為電準靜態(tài)場；電感中為磁準靜態(tài)場；可以使用集總參數(shù)電路模型；電容器中為電準靜態(tài)場；電感中為磁準靜態(tài)場；可以使用集總參數(shù)電路模型；對于電大尺寸的電路，導線上的電壓對于電大尺寸的電路，導線上的電壓/ /電流的相位是非同步變化的，因此需電流的相位是非同步變化的，因此需使用分布參數(shù)電路模型；使用分布參數(shù)電路模型；P361.5 電尺寸、單位電尺寸、單位實際中，電磁物理量幅值的變化范圍非常大，為了便于表示和運算，實際中，電磁物理量幅值的變化范圍非常大，為了便于表示和運算，常引入分貝常引入分貝(dB)(dB)的單位。的單位。21012101210121012101dB10log powerdB20log