電磁兼容技術(shù)

電磁兼容技術(shù)第1頁(yè)/共113頁(yè)26.1電磁屏蔽原理為了保證電設(shè)備的正常工作，需要對(duì)電磁波輻射進(jìn)行控制，在通常采取的技術(shù)中，比較有效的技術(shù)均是基于以下3項(xiàng)技術(shù)：一是優(yōu)化電路設(shè)計(jì)技術(shù)；二是配線分離技術(shù)(該技術(shù)包括線路板設(shè)計(jì))；三是屏蔽技術(shù)。

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電磁屏蔽就是以金屬隔離的原理來(lái)控制電磁干擾由一個(gè)區(qū)域向另一個(gè)區(qū)域感應(yīng)和輻射傳播的方法。

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按性質(zhì)：電場(chǎng)屏蔽(靜電場(chǎng)屏蔽及交變電場(chǎng)屏蔽)；磁場(chǎng)屏蔽(靜磁場(chǎng)屏蔽及交變磁場(chǎng)屏蔽)；電磁場(chǎng)屏蔽(同時(shí)存在電場(chǎng)及磁場(chǎng)的輻射電磁場(chǎng)的屏蔽)等。

電磁屏蔽的機(jī)理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在外界交變電磁場(chǎng)作用下，通過(guò)電磁感應(yīng)屏蔽殼體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而這感應(yīng)電流在屏蔽空間又產(chǎn)生了與外界電磁場(chǎng)方向相反的電磁場(chǎng)，從而抵消了外界電磁場(chǎng)對(duì)屏蔽體內(nèi)電路的影響，產(chǎn)生了屏蔽效果。

牛牛文庫(kù)文檔分享第4頁(yè)/共113頁(yè)5靜電場(chǎng)的屏蔽

牛牛文庫(kù)文檔分享第5頁(yè)/共113頁(yè)6磁場(chǎng)的屏蔽

牛牛文庫(kù)文檔分享第6頁(yè)/共113頁(yè)7金屬對(duì)高頻磁場(chǎng)的排斥作用趨膚效應(yīng)

牛牛文庫(kù)文檔分享第7頁(yè)/共113頁(yè)8按結(jié)構(gòu)：分為完整屏蔽體屏蔽(屏蔽室或屏蔽盒等〕；非完整屏蔽體屏蔽(帶有孔洞、金屬網(wǎng)、波導(dǎo)管及蜂窩結(jié)構(gòu)等)；以及編織帶屏蔽(電纜等)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第8頁(yè)/共113頁(yè)96.1.1屏蔽效能

電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度之比稱為波阻抗。對(duì)于任何已知電磁波，波阻抗是一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)，因?yàn)樗鼪Q定了耦合效率，也決定了導(dǎo)體的屏蔽效能。對(duì)電磁波產(chǎn)生衰減的作用就是電磁屏蔽，電磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量：

牛牛文庫(kù)文檔分享第9頁(yè)/共113頁(yè)10SE=20lg(E1/E2)dB

SE=20lg(H

1/H2)dB

其中E1為屏蔽前的場(chǎng)強(qiáng)，E2為屏蔽后的場(chǎng)強(qiáng)，Ｈ1為屏蔽前的磁場(chǎng)強(qiáng)度，Ｈ2為屏蔽后的磁場(chǎng)強(qiáng)度。如下圖所示，屏蔽效能包括吸收損耗A、反射損耗R與多次反射損耗B三部分組成。

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下圖是最常見(jiàn)的3種屏蔽體在厚度為1毫米時(shí)的吸收損耗隨頻率變化的曲線。金屬屏蔽體的吸收損耗與材料本身的特性密切相關(guān)。

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金屬屏蔽體的反射損耗與材料本身的特性(電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率)有關(guān);與金屬屏蔽體所在的位置有關(guān)，還與場(chǎng)源特性有關(guān)。

總的屏蔽效能

SE=A為吸收損耗+R為反射損耗+B為多次反射損耗。單位都為dB。以Pam為電磁場(chǎng)從空氣介質(zhì)至金屬面的反射系數(shù)，Pma

為電磁場(chǎng)從金屬屏蔽體至空氣介質(zhì)面的反射系數(shù)，η為傳播常數(shù)，η＝α＋jβ，其中α為衰減常數(shù)，β為相常數(shù)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第13頁(yè)/共113頁(yè)14電磁波在屏蔽體表面及體內(nèi)的吸收及反射過(guò)程

牛牛文庫(kù)文檔分享第14頁(yè)/共113頁(yè)15吸收損耗A

屏蔽體中電磁能損耗由感生的渦流產(chǎn)生。由于高頻渦流有趨膚效應(yīng)，電磁場(chǎng)在金屬屏蔽體中將以衰減常數(shù)α按指數(shù)規(guī)律衰減。衰減常數(shù)α即為渦流系數(shù)：δ為趨膚深度。當(dāng)電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，無(wú)論電場(chǎng)還是磁場(chǎng)，它們的幅度都是按照指數(shù)規(guī)律衰減：

牛牛文庫(kù)文檔分享第15頁(yè)/共113頁(yè)16常用金屬的趨膚深度（mm）

牛牛文庫(kù)文檔分享第16頁(yè)/共113頁(yè)17常用金屬材料對(duì)銅的相對(duì)電導(dǎo)率σr和相對(duì)磁導(dǎo)率μr

牛牛文庫(kù)文檔分享第17頁(yè)/共113頁(yè)186.1.2屏蔽技術(shù)靜電屏蔽靜電干擾分為靜電場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的干擾和靜磁場(chǎng)耦合產(chǎn)生的干擾。它們都可以用屏蔽方法來(lái)抑制。靜電屏蔽應(yīng)具有兩個(gè)基本要點(diǎn)，即完善的屏蔽體和良好的接地。

牛牛文庫(kù)文檔分享第18頁(yè)/共113頁(yè)19磁屏蔽常規(guī)屏蔽對(duì)低頻磁場(chǎng)是無(wú)效的，因?yàn)榈皖l場(chǎng)的屏蔽取決于反射而不是吸收。電磁屏蔽是用屏蔽體阻止高頻輻射電磁波在空間傳播的技術(shù)措施。屏蔽體起著切斷或削弱電磁波傳輸?shù)淖饔?。?duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)情況的交變電磁場(chǎng)，電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量同時(shí)存在，交變電磁屏蔽的機(jī)理有3種理論：

牛牛文庫(kù)文檔分享第19頁(yè)/共113頁(yè)20感應(yīng)渦流效應(yīng)。電磁場(chǎng)理論。傳輸線理論。當(dāng)要屏蔽的磁場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，如果使用高磁導(dǎo)率材料，會(huì)在強(qiáng)磁場(chǎng)中飽和，喪失屏蔽效能;使用低磁導(dǎo)率材料，由于吸收損耗不夠，不能滿足要求。遇到這種情況，可采用雙層屏蔽。

牛牛文庫(kù)文檔分享第20頁(yè)/共113頁(yè)21第一層屏蔽具有低磁導(dǎo)率，但不易飽和，第二層屏蔽具有高磁導(dǎo)率，但易飽和。第一層屏蔽先將磁場(chǎng)衰減到適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，不會(huì)使第二層屏蔽飽和，第二層高磁導(dǎo)率材料能夠充分發(fā)揮屏蔽效能。

牛牛文庫(kù)文檔分享第21頁(yè)/共113頁(yè)22對(duì)于近處頻率很低的磁場(chǎng)騷擾源(AC或DC電源線、電源變壓器、馬達(dá)、繼電器等)，磁旁路是另一種很有效的屏蔽方法。下圖所示，為磁場(chǎng)提供一條磁阻很小的通路，將磁力線約束在這條低磁阻通路中，使敏感器件免受磁場(chǎng)的騷擾。

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綜上所述，得出結(jié)論：低頻時(shí)，高磁導(dǎo)率材料的磁屏蔽效能高于高導(dǎo)電性材料；但當(dāng)頻率較高時(shí)，高導(dǎo)電性材料的磁屏蔽效能可能高于高磁導(dǎo)率材料。低頻磁場(chǎng)屏蔽可使用高磁導(dǎo)率合金構(gòu)成磁路，以短路磁力線。磁屏蔽效能與材料的厚度、磁導(dǎo)率成正比、與屏蔽體其他尺寸成反比。

牛牛文庫(kù)文檔分享第23頁(yè)/共113頁(yè)24磁場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，要使用多層屏蔽，防止磁飽和。機(jī)械加工會(huì)降低高磁導(dǎo)率材料的屏蔽效能，但熱處理后可以恢復(fù)。高磁導(dǎo)率材料的磁導(dǎo)率與頻率有關(guān)，一般只用于1kHz以下。

牛牛文庫(kù)文檔分享第24頁(yè)/共113頁(yè)25電纜屏蔽電纜屏蔽必須對(duì)整條電纜在360°范圍內(nèi)覆蓋。對(duì)于同軸電纜，它的屏蔽層既傳輸信號(hào)的回流，又傳輸外部干擾電流。度量屏蔽電纜的屏蔽效能的方法：一種是屏蔽效能(SE)，另一種是轉(zhuǎn)移阻抗(ZT)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第25頁(yè)/共113頁(yè)266.2電磁屏蔽材料6.2.1覆膜類(lèi)電磁屏蔽材料與工藝在機(jī)箱內(nèi)外壁上覆蓋一種或多種具有導(dǎo)電導(dǎo)磁的電磁波屏蔽膜，是對(duì)設(shè)備進(jìn)行屏蔽的一個(gè)非常重要的方法。主要手段有：涂覆導(dǎo)電導(dǎo)磁涂料、金屬濺射、真空鍍鋁、電鍍、化學(xué)鍍以及粘貼金屬箔或復(fù)合箔等。電磁輻射防護(hù)涂料包括：屏蔽涂料、吸波涂料和屏蔽吸收型涂料。

牛牛文庫(kù)文檔分享第26頁(yè)/共113頁(yè)27屏蔽涂料（又稱為導(dǎo)電涂料）根據(jù)其組成和導(dǎo)電機(jī)理又可分為兩大類(lèi)：結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電涂料和摻雜型導(dǎo)電涂料。摻雜型導(dǎo)電涂料可大致分為三類(lèi)：金屬系和碳素系及二者的結(jié)合系即復(fù)合系，金屬系導(dǎo)電涂料主要是以銀、銅、鎳等為填料的涂料。碳素系主要指以高導(dǎo)電性和高結(jié)構(gòu)性碳黑做填料的導(dǎo)電涂料，復(fù)合系主要是以貴金屬對(duì)金屬粉末、非金屬及金屬氧化物等粉末進(jìn)行包裹后做填料的涂料。

牛牛文庫(kù)文檔分享第27頁(yè)/共113頁(yè)28吸波涂料吸波涂料是能夠吸收投射到它表面的電磁波能量、并通過(guò)材料的損耗轉(zhuǎn)變成熱能的一類(lèi)材料。目前國(guó)內(nèi)外正在研制和已經(jīng)實(shí)用化的吸波材料和吸波體主要有以下幾種：鐵氧體系列吸波材料(鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鋇鐵氧體等)。微粉吸波材料。多晶鐵磁性金屬纖維。

牛牛文庫(kù)文檔分享第28頁(yè)/共113頁(yè)29?？朔螓}基視黃脂。電介質(zhì)陶瓷吸波材料。導(dǎo)電高分子材料手性吸波材料實(shí)際應(yīng)用中常采用電磁波吸收體的形式。電磁波吸收體是為了取得最佳電磁波吸收效果而結(jié)構(gòu)化的電磁波吸收材料。單層結(jié)構(gòu)：表現(xiàn)為復(fù)合材料的單涂層和單層吸收體。多層結(jié)構(gòu)：由透波層、阻抗匹配層、吸收層以及反射背襯等組成。

牛牛文庫(kù)文檔分享第29頁(yè)/共113頁(yè)30EMC技術(shù)對(duì)電磁波吸收材料的基本要求有兩點(diǎn)：

(1)無(wú)反射(即完全吸收)；

(2)吸收頻帶盡可能的寬?；瘜W(xué)鍍

化學(xué)鍍的程序不應(yīng)與常規(guī)的電鍍混淆，電鍍需要用直流電流使金屬鍍覆。化學(xué)鍍或自動(dòng)催化鍍是化學(xué)鍍覆均勻的固態(tài)金屬涂層，它將減小零件表面的微電池反應(yīng)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第30頁(yè)/共113頁(yè)31火焰噴涂金屬電弧噴涂，通常用來(lái)鍍鋅，它比導(dǎo)電漆和箔屏蔽更有效，形成連續(xù)的金屬薄膜。

牛牛文庫(kù)文檔分享第31頁(yè)/共113頁(yè)32膠箔和膠帶在機(jī)殼的實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可采用背膠金屬箔實(shí)現(xiàn)屏蔽。然而，此項(xiàng)技術(shù)存在兩個(gè)固有的問(wèn)題：(1)生產(chǎn)時(shí)，必須手工在基體易損的表面上安放箔片；(2)由于兩基體連接時(shí)，兩基體的材質(zhì)和過(guò)度區(qū)的形狀很少能夠完全吻合，特別是覆蓋復(fù)雜的圓角。

牛牛文庫(kù)文檔分享第32頁(yè)/共113頁(yè)33填料、粘合劑和導(dǎo)電潤(rùn)滑脂不同材料被用作塑料中的導(dǎo)電填充物，包括鋁粉和纖維、石墨、不銹鋼、鎳粉和涂銀玻璃珠。導(dǎo)電粘合劑除了導(dǎo)電性外，還要有足夠的機(jī)械接合強(qiáng)度，它們用于連接、密封或焊接兩個(gè)導(dǎo)電表面。導(dǎo)電粘合劑的溶劑有環(huán)氧樹(shù)脂和硅樹(shù)脂兩種，其導(dǎo)電成分主要是銀。導(dǎo)電潤(rùn)滑脂的功能之一就是能在涂有潤(rùn)滑劑的配件之間提供很小的接觸電阻，如開(kāi)關(guān)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第33頁(yè)/共113頁(yè)34導(dǎo)電漆

導(dǎo)電漆包括聚丙烯、聚氨脂、乙烯樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂等。銀漆：有良好的抗磨損特性和可焊接性。鎳漆：鎳通常與聚丙烯組成鎳漆，理想情況下以ABS、聚苯乙烯、聚碳酸酯為襯底。銅漆：銅填充物易腐蝕，未得到廣泛使用。底漆：導(dǎo)電漆的性質(zhì)一般都與基底材料不相容，特別是在膠質(zhì)物質(zhì)中更是如此，所以要用專(zhuān)門(mén)的底漆。

牛牛文庫(kù)文檔分享第34頁(yè)/共113頁(yè)35導(dǎo)電玻璃：導(dǎo)電薄膜技術(shù)還廣泛應(yīng)用于在光學(xué)玻璃、有機(jī)玻璃基片上噴涂導(dǎo)電屏蔽層，這種既透光又能導(dǎo)電的玻璃稱為導(dǎo)電玻璃，常用它來(lái)制作各種觀察窗口的屏蔽材料，在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用較廣。

牛牛文庫(kù)文檔分享第35頁(yè)/共113頁(yè)366.2.2編織類(lèi)電磁屏蔽材料編織類(lèi)屏蔽材料是應(yīng)用最廣泛的屏蔽材料，特別是在電纜的屏蔽方面。EMI屏蔽網(wǎng)：構(gòu)成織物的基材可以是各種可鍍或可涂覆的非導(dǎo)電材料，甚至是導(dǎo)電材料。導(dǎo)電壁紙：導(dǎo)電纖維編織的壁紙，可以提供某種程度的電磁干擾屏蔽。編織絲網(wǎng)襯墊：編織絲網(wǎng)襯墊可在接縫處恢復(fù)屏蔽體完整性以及其他殼體的連續(xù)性。硅橡膠襯墊：在硅橡膠中摻入均勻分布的金屬顆粒，形成導(dǎo)電的彈性化合物，既可屏蔽RFI，又可氣密。

牛牛文庫(kù)文檔分享第36頁(yè)/共113頁(yè)37典型的編織屏蔽層結(jié)構(gòu)示意圖

牛牛文庫(kù)文檔分享第37頁(yè)/共113頁(yè)386.2.3截止波導(dǎo)與蜂窩板波導(dǎo)是簡(jiǎn)單的管狀金屬結(jié)構(gòu)，它在電氣上呈現(xiàn)高通濾波器的特性。與高通濾波器的頻率特性相似。在屏蔽設(shè)計(jì)中使用最多的截止波導(dǎo)是數(shù)蜂窩板，其原理是將大量的截止波導(dǎo)焊接在一起，構(gòu)成截止波導(dǎo)陣列，可以形成很大的開(kāi)口面積，同時(shí)能夠防止電磁波泄漏。使用蜂窩板要注意蜂窩板周邊與屏蔽基體的搭接問(wèn)題。

牛牛文庫(kù)文檔分享第38頁(yè)/共113頁(yè)39電磁密封墊性能比較

牛牛文庫(kù)文檔分享第39頁(yè)/共113頁(yè)40

牛牛文庫(kù)文檔分享第40頁(yè)/共113頁(yè)41

牛牛文庫(kù)文檔分享第41頁(yè)/共113頁(yè)426.3屏蔽完整性在屏蔽的設(shè)計(jì)中需要考慮以下的一些因素：蓋板、通風(fēng)孔、測(cè)量?jī)x表的指示窗、顯示窗、電位器軸、指示燈、保險(xiǎn)絲、開(kāi)關(guān)、門(mén)、各種線、電源線和信號(hào)線連接器。蓋板。為了儀器的維護(hù)、測(cè)試或校準(zhǔn)，需要一次一次地打開(kāi)儀器帶孔的蓋板。通風(fēng)孔。通風(fēng)孔的處理一般采用兩種方法，一種是采用屏蔽蓋板；另一種是采用蜂窩狀蓋板。

牛牛文庫(kù)文檔分享第42頁(yè)/共113頁(yè)43儀器外殼上的電磁泄漏源

牛牛文庫(kù)文檔分享第43頁(yè)/共113頁(yè)44縫隙。屏蔽體上的接縫處往往存在縫隙。當(dāng)金屬屏蔽體縫隙的縫長(zhǎng)大約等于三倍金屬板的集膚深度時(shí)，縫隙的吸收損耗和金屬板的吸收損耗相等，縫隙基本上不降低屏蔽效能。若縫長(zhǎng)大于三倍金屬板的集膚深度時(shí)，則縫隙屏蔽效能就會(huì)減小，此時(shí)，可以采用以下方法來(lái)提高屏蔽效能。增加縫隙深度提高接合面加工精度加裝導(dǎo)電襯墊在接縫處涂導(dǎo)電涂料增加接縫處的重疊尺寸

牛牛文庫(kù)文檔分享第44頁(yè)/共113頁(yè)45指示燈、表盤(pán)的處理指示燈、保險(xiǎn)管、開(kāi)關(guān)及表盤(pán)等設(shè)備必備器件一般安裝在外殼上，而這些外殼往往是主要的屏蔽體。這些器件會(huì)顯著降低屏蔽體的屏蔽效能。為減少這些器件的影響，采取的補(bǔ)救措施如下：

牛牛文庫(kù)文檔分享第45頁(yè)/共113頁(yè)46采用金屬網(wǎng)與電磁密封襯墊相互配合的方法

牛牛文庫(kù)文檔分享第46頁(yè)/共113頁(yè)47采用濾波器加隔離艙的屏蔽方法

牛牛文庫(kù)文檔分享第47頁(yè)/共113頁(yè)48采用截止波導(dǎo)

牛牛文庫(kù)文檔分享第48頁(yè)/共113頁(yè)49顯示窗及顯示器件的屏蔽處理

牛牛文庫(kù)文檔分享第49頁(yè)/共113頁(yè)50穿過(guò)屏蔽體的導(dǎo)線穿過(guò)屏蔽體的導(dǎo)線可以將屏蔽體內(nèi)外的干擾信號(hào)以傳導(dǎo)的方式向外內(nèi)傳播，造成干擾。解決此問(wèn)題的方法一般是將屏蔽電纜作為屏蔽體的延伸。

牛牛文庫(kù)文檔分享第50頁(yè)/共113頁(yè)51屏蔽電纜端接屏蔽電纜的屏蔽層必須將芯線完整地覆蓋起來(lái)。電纜兩端的連接器外殼能夠與電纜所安裝的屏蔽機(jī)箱360°電氣搭接。矩形連接器護(hù)套中的床鞍夾緊方式能夠滿足大多數(shù)場(chǎng)合對(duì)搭接的要求。絕對(duì)要避免使用小辮連接。下圖給出了典型D形連接器的屏蔽端接方式。

牛牛文庫(kù)文檔分享第51頁(yè)/共113頁(yè)52

牛牛文庫(kù)文檔分享第52頁(yè)/共113頁(yè)536.4搭接技術(shù)搭接指的是在多個(gè)組件或模塊之間，設(shè)備或幾個(gè)系統(tǒng)之間通過(guò)低阻抗的導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)電連接的一種方式。搭接的目的是：保護(hù)設(shè)備和人身安全，防止雷電放電的危害；建立故障電流的回流通路，建立信號(hào)電流的均勻而穩(wěn)定的通路；降低機(jī)箱和系統(tǒng)殼體上的射頻感應(yīng)電勢(shì)，防止靜電電荷積聚；防止電源突然與地短路發(fā)生電擊危險(xiǎn)，保護(hù)人身安全。

牛牛文庫(kù)文檔分享第53頁(yè)/共113頁(yè)54搭接的方式

由于搭接方式有直接搭接和間接搭接之分，直接搭接是將兩種金屬構(gòu)件借助金屬流動(dòng)工藝連接在一起。間接搭接需要采用搭接帶或搭接條等輔助導(dǎo)體連接兩種金屬物體。搭接的電化學(xué)腐蝕無(wú)論是直接搭接還是間接搭接，搭接金屬接觸面的氧化與電鍍腐蝕都是一個(gè)顯著影響搭接性能的問(wèn)題，必須進(jìn)行處理。

牛牛文庫(kù)文檔分享第54頁(yè)/共113頁(yè)55搭接的加工方法兩種金屬材料搭接的加工方法很多，按接合作用原理可分為物理、化學(xué)和機(jī)械3類(lèi)不同的原理。物理加工的方法主要有熔接、釬焊和軟焊。機(jī)械加工的方法有螺栓連接、鉚接、壓接、卡箍緊固、銷(xiāo)鍵緊固和擰絞連接等方法。化學(xué)加工方法主要采用導(dǎo)電粘合劑。為了獲得有效而可靠的搭接，搭接表面必須進(jìn)行精心的處理，其內(nèi)容包括搭接前的表面清理和搭接后的表面防腐處理。

牛牛文庫(kù)文檔分享第55頁(yè)/共113頁(yè)566.5系統(tǒng)接地系統(tǒng)接地是控制電磁干擾、保證設(shè)備電磁兼容性、提高可靠性的重要技術(shù)措施。正確的接地既能抑制干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)射干擾；錯(cuò)誤的接地反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾，甚至使電子設(shè)備無(wú)法正常工作。通常電路和用電設(shè)備的接地按其功能分成兩大類(lèi)：安全接地和信號(hào)接地。

牛牛文庫(kù)文檔分享第56頁(yè)/共113頁(yè)576.5.1安全接地技術(shù)安全接地的目的是為了使設(shè)備與大地有一條低阻抗的電流通路，以保證人身安全和設(shè)施的安全，接地是否有效主要取決于接地電阻，阻值越小越好。常見(jiàn)的接地體有接地樁、接地網(wǎng)和地下水管等，通常把它們分為自然接地體和人工接地體兩大類(lèi)型。埋設(shè)在地下的水管、輸送氣體和液體的金屬管道以及建筑物埋設(shè)在地下或水泥中的金屬結(jié)構(gòu)、電纜外皮等都屬自然接地體。

牛牛文庫(kù)文檔分享第57頁(yè)/共113頁(yè)58自然接地體與大地的接觸面積比較大，長(zhǎng)度也較長(zhǎng)，雜散電阻較小。對(duì)于大接地電流系統(tǒng)，由于要求接地電阻值較低，采用人工接地體。人工接地體是人工埋入地下的金屬導(dǎo)體，常用的形式有垂直埋入地下的鋼管、角鐵和平放的圓鋼、扁鋼，還有環(huán)形、圓板形和方板形的金屬導(dǎo)體。

牛牛文庫(kù)文檔分享第58頁(yè)/共113頁(yè)59設(shè)備安全接地

任何高壓電氣設(shè)備及電子設(shè)備的機(jī)殼、底座均需要安全接地，以避免高電壓直接接觸外殼或避免由于內(nèi)部絕緣損壞造成漏電打火使機(jī)殼帶電，否則人體觸及機(jī)殼就會(huì)觸電。我國(guó)設(shè)備上用電電壓220V(單相)或380V(三相)，當(dāng)電源頻率為50Hz～60Hz時(shí)，對(duì)人體有最嚴(yán)重的觸電危害，容易引起人體觸電死亡。為保證安全，應(yīng)將在正常情況下把帶電的金屬外殼與接地體連接，當(dāng)人體接觸帶電外殼時(shí)，大部分電流從接地電阻旁路流入大地。

牛牛文庫(kù)文檔分享第59頁(yè)/共113頁(yè)60移動(dòng)系統(tǒng)接地飛機(jī)、輪船、火車(chē)、汽車(chē)、導(dǎo)彈等物體都是以一定速度與陸地作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)系統(tǒng)，它們內(nèi)部又裝備著密集而先進(jìn)的電子、電氣設(shè)備。為了保證系統(tǒng)內(nèi)部人員、設(shè)備的安全和系統(tǒng)的電磁兼容性，必須設(shè)置專(zhuān)門(mén)的接地系統(tǒng)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第60頁(yè)/共113頁(yè)616.5.2信號(hào)接地技術(shù)與安全接地的目的不同，信號(hào)接地主要是為了消除外界或其他設(shè)備對(duì)本設(shè)備的干擾。電路及設(shè)備的各部分都連接到一個(gè)共同的等電位點(diǎn)或等電位面，以便有一個(gè)共同的參考電位，使各部分電路均執(zhí)行其正常功能。信號(hào)地線的連接方式可分為3種類(lèi)型，即單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地與浮地。

牛牛文庫(kù)文檔分享第61頁(yè)/共113頁(yè)62單點(diǎn)接地系統(tǒng)

單點(diǎn)接地只有一個(gè)接地點(diǎn)，該點(diǎn)作為接地參考點(diǎn)，所有接地線均直接接到一點(diǎn)上。多個(gè)設(shè)備的參考地通過(guò)導(dǎo)線連接到同一點(diǎn)上后統(tǒng)一接地。單點(diǎn)接地系統(tǒng)中，各種設(shè)備的接地線均有一段共同的導(dǎo)線。無(wú)論該導(dǎo)線部分的結(jié)構(gòu)和材料如何，導(dǎo)線均有一定的阻抗。下圖所示。

牛牛文庫(kù)文檔分享第62頁(yè)/共113頁(yè)63

牛牛文庫(kù)文檔分享第63頁(yè)/共113頁(yè)64

牛牛文庫(kù)文檔分享第64頁(yè)/共113頁(yè)65多點(diǎn)接地系統(tǒng)

對(duì)于高頻信號(hào)，為了降低地線阻抗，一般均采用多點(diǎn)接地方式。為了降低電路的地電位，每個(gè)電路的地線應(yīng)盡可能縮短，以便降低地線阻抗。在導(dǎo)體截面相同的情況下，矩形截面導(dǎo)體的高頻性能比圓形截面導(dǎo)體要好。為了減少電阻，常用矩形截面導(dǎo)體作地線帶，通常還在地線和地線排上鍍銀。

牛牛文庫(kù)文檔分享第65頁(yè)/共113頁(yè)66頻率在1MHz以下時(shí)可采用單點(diǎn)接地方式；當(dāng)頻率高于10MHz時(shí)，應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式；當(dāng)頻率在1MHz～10MHz之間時(shí)，則應(yīng)視具體情況而定。

牛牛文庫(kù)文檔分享第66頁(yè)/共113頁(yè)67地環(huán)路與屏蔽線接地

兩個(gè)地線并聯(lián)，組成一個(gè)完整的電流回路，此時(shí)，我們認(rèn)為兩地線構(gòu)成了地環(huán)路。因屏蔽電纜往往比較長(zhǎng)，當(dāng)屏蔽電纜的屏蔽層兩端接地時(shí)，屏蔽電纜的屏蔽層與大地就構(gòu)成了典型的地環(huán)路。在大多數(shù)場(chǎng)合，需要設(shè)法抑制地環(huán)路引起的騷擾。抑制的一般方法是切斷地環(huán)路、減小或消除地環(huán)路的電位差。

牛牛文庫(kù)文檔分享第67頁(yè)/共113頁(yè)68

可以利用鋪設(shè)低阻地線的方法降低屏蔽電纜兩端的電位差，從而使流過(guò)屏蔽電纜屏蔽層的地環(huán)路電流大大減小。

牛牛文庫(kù)文檔分享第68頁(yè)/共113頁(yè)69浮地

浮地的目的是將電路或設(shè)備與公共地或可能引起環(huán)流的公共導(dǎo)線隔離開(kāi)來(lái)。浮地的效果取決于是否能做到完全的浮地隔離。當(dāng)兩輸入端對(duì)地平衡時(shí)，即為平衡差分器件。在設(shè)備之間利用差分平衡電路進(jìn)行通信或控制時(shí)，就不需要兩設(shè)備共地。兩設(shè)備之間的地電位差原理上對(duì)差分平衡電路的工作沒(méi)有任何影響。

牛牛文庫(kù)文檔分享第69頁(yè)/共113頁(yè)70防雷接地接地是分流和排泄直接雷擊和雷電電磁脈沖能量的最有效的手段之一。沒(méi)有接地裝置或者接地不良的避雷設(shè)施就成了引雷入室的禍患；而避雷裝置接地不好又很可能對(duì)落雷附近的電氣和電子設(shè)備提供電感性、電容性等干擾耦合的機(jī)會(huì)。防雷接地的目的就是把雷電流通過(guò)低電阻的接地體向大地泄放，從而保護(hù)建筑物、人員和設(shè)備的安全。

牛牛文庫(kù)文檔分享第70頁(yè)/共113頁(yè)71接地的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題建筑物內(nèi)有許多不同性質(zhì)的電力、電氣設(shè)備，需要多個(gè)接地裝置，如避雷接地、電氣安全接地、交流電流工作接地、通信及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接地。直流接地，在數(shù)字邏輯系統(tǒng)中又叫邏輯接地），所以才引發(fā)出許多接地的技術(shù)問(wèn)題。

牛牛文庫(kù)文檔分享第71頁(yè)/共113頁(yè)72地——電氣地“電氣地”大地是一個(gè)電阻非常低，電容量非常大的物體，擁有吸收無(wú)限電荷的能力，而且吸收大量電荷后，仍能保持電位不變，因此適合作為電氣系統(tǒng)中的參考電位體。這種“地”是“電氣地”。它并不等于“地理地”，但卻包含在“地理地”之中。電氣地的阻值范圍，隨著大地結(jié)構(gòu)的組成和大地與帶電體接觸的情況而定。

牛牛文庫(kù)文檔分享第72頁(yè)/共113頁(yè)73地電位“地電位”實(shí)驗(yàn)證明，在距單根接地極或距一組接地極外的地方，所成的半球形球面很大，實(shí)際上已沒(méi)有什么電阻存在，這電位等于零的“電氣地”稱為“地電位”。接地極就是跟大地緊密接觸的一個(gè)或一組導(dǎo)體。通常采用圓鋼、扁鋼或角鋼，也可采用銅棒或銅板。

牛牛文庫(kù)文檔分享第73頁(yè)/共113頁(yè)74邏輯地“邏輯地”電子設(shè)備中各級(jí)電路電流的傳輸、信號(hào)或極性的轉(zhuǎn)換要求有一個(gè)參考電位，這個(gè)電位可以防止外界電磁場(chǎng)信號(hào)的侵入，常稱這個(gè)電位為“邏輯地”。這個(gè)地不一定是“地理地”，可能是電子設(shè)備的金屬機(jī)殼、底座、印制電路板上的地線或建筑物內(nèi)的總接地端子、接地干線等；“邏輯地”可與大地接觸，也可以不接觸，而“電氣地”必須與大地接觸。

牛牛文庫(kù)文檔分享第74頁(yè)/共113頁(yè)75將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某一部分，經(jīng)接地線連接到接地極稱為“接地”。接地裝置是接地極與接地線的總稱。電力系統(tǒng)中接地點(diǎn)一般是中性點(diǎn)，也可能是接線上某一點(diǎn)。電氣裝置的接地部分則為“外露導(dǎo)電部分”?！巴饴秾?dǎo)電部分”為電氣裝置中可被觸及的導(dǎo)電部分，他在正常時(shí)不帶電，但在故障情況下可能帶電，一般指金屬外殼。接地的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題

牛牛文庫(kù)文檔分享第75頁(yè)/共113頁(yè)76為了安全保護(hù)的需要，將裝置外露導(dǎo)電部分與接地線相連進(jìn)行接地。一般是水、暖、煤氣、空調(diào)的金屬管道以及建筑物的金屬結(jié)構(gòu)。不屬于電氣裝置的外露導(dǎo)電部分。外露導(dǎo)電部分可能引入電位，一般是“地電位”。接地的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題

牛牛文庫(kù)文檔分享第76頁(yè)/共113頁(yè)77接地的作用——保護(hù)性接地防電擊接地。為了防止電氣設(shè)備絕緣損壞導(dǎo)致?lián)舸┗虍a(chǎn)生漏電流，可將設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地，也稱保護(hù)接地。防雷接地。為了防止直擊雷、雷電感應(yīng)、靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)的雷電波侵入，用金屬導(dǎo)線（體）與埋在土壤中或埋在混凝土中的散流接地網(wǎng)連接，成為防雷接地。防靜電接地。將靜電荷引入大地，防止由于靜電積累而對(duì)人體和設(shè)備造成危害。特別是目前電子設(shè)備中集成電路用的很多。而集成電路容易受到靜電作用產(chǎn)生故障，接地后可防止電子設(shè)備的損害。

牛牛文庫(kù)文檔分享第77頁(yè)/共113頁(yè)78功能性接地工作接地。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，為了防止系統(tǒng)振蕩和保證在發(fā)生事故的情況下能可靠的運(yùn)行，要在交直流電力系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)胤竭M(jìn)行接地，交流一般為中性點(diǎn)，直流一般為中點(diǎn)。在電子設(shè)備系統(tǒng)中，則稱電子設(shè)備系統(tǒng)以外的交直流接地為功率地。直流接地。為了確保穩(wěn)定的參考電位，將電子設(shè)備中的適當(dāng)金屬件作為“邏輯地”，一般采用金屬底板作為邏輯地。又將邏輯地及其它模擬信號(hào)的接地系統(tǒng)稱直流地。

牛牛文庫(kù)文檔分享第78頁(yè)/共113頁(yè)79功能性接地屏蔽接地。目的是將電磁干擾源引入大地，抑制外來(lái)電磁干擾對(duì)電子設(shè)備的影響，也可以減少電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾影響其它電子設(shè)備。信號(hào)接地。為保證信號(hào)具有穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位而設(shè)置的接地。例如檢測(cè)漏電流的接地，阻抗測(cè)量檢驗(yàn)和電暈放電損耗測(cè)量等電氣參考測(cè)量的接地。

牛牛文庫(kù)文檔分享第79頁(yè)/共113頁(yè)80零點(diǎn)、接零、接地電阻中性點(diǎn)、零點(diǎn)：電路中有一點(diǎn)，它與電路外部端子間的電壓絕對(duì)值均相等，這點(diǎn)稱為中性點(diǎn)，例如變壓器三相繞組的星點(diǎn)。中性點(diǎn)接地時(shí)稱為星點(diǎn)。接零：將電動(dòng)機(jī)、電器等金屬外殼和構(gòu)架，與中性點(diǎn)連接后再直接與接地系統(tǒng)中的零線相連接，稱為接零。在這種系統(tǒng)中的電器設(shè)備必須接零。重復(fù)接地：將零線上的一點(diǎn)或幾點(diǎn)再次接地，稱為重復(fù)性接地。

牛牛文庫(kù)文檔分享第80頁(yè)/共113頁(yè)81接地體與土壤接觸面的電阻和土壤電阻之和，稱為散流電阻。散流電阻=接地體的對(duì)地電壓/接地電流接地電阻包括散流電阻、接地體本身電阻和接地線的電阻。接地電阻=電氣設(shè)備接地點(diǎn)的對(duì)地電壓/接地電流一般接地線和接地體的電阻都很小，可以略去不計(jì)，因此可以認(rèn)為接地電阻就等于散流電阻。在雷擊發(fā)生時(shí)，接地裝置的接地電阻稱為沖擊接地電阻。沖擊接地電阻=沖擊電壓/沖擊電流

牛牛文庫(kù)文檔分享第81頁(yè)/共113頁(yè)82混合接地多點(diǎn)接地對(duì)低頻干擾是不利的，在這種情況下，可采用混合接地方式，即一部設(shè)備內(nèi)的各種電路板，以最短導(dǎo)線與機(jī)殼連接，或者對(duì)干擾信號(hào)敏感的設(shè)備以最短導(dǎo)線與同一金屬體連接，然后該金屬體再分別用金屬導(dǎo)線連接到地網(wǎng)的同一點(diǎn)。另一種有效的接地方式是采用環(huán)形接地網(wǎng)，即把接地體沿建筑物周?chē)鷩梢粋€(gè)閉合環(huán)，這個(gè)接地網(wǎng)可以起到界面內(nèi)的電場(chǎng)分布比較均勻，減少跨步電壓對(duì)人的危害，也減少室內(nèi)的雷擊時(shí)，由于地面梯度大而產(chǎn)生對(duì)設(shè)備高壓反擊的危險(xiǎn)。

牛牛文庫(kù)文檔分享第82頁(yè)/共113頁(yè)83接地網(wǎng)

牛牛文庫(kù)文檔分享第83頁(yè)/共113頁(yè)84發(fā)電廠遠(yuǎn)景

牛牛文庫(kù)文檔分享第84頁(yè)/共113頁(yè)85輸送電線路近景

牛牛文庫(kù)文檔分享第85頁(yè)/共113頁(yè)86變電站接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)

牛牛文庫(kù)文檔分享第86頁(yè)/共113頁(yè)87接地網(wǎng)埋在地下并直接與大地接觸的人工接地體。人工接地體由垂直接地體和水平接地體構(gòu)成。對(duì)于較大建筑物，垂直接地體的長(zhǎng)度宜為2.5m，采用角鋼、銅管或圓鋼；水平接地體埋設(shè)深度≮0.5～0.8m，宜用扁鋼或圓鋼；垂直和水平接地體的間距均宜為5m，當(dāng)受地方限制時(shí)可適當(dāng)減??；所用鋼材中，圓鋼直徑≮φ10mm，扁鋼截面≮100mm2，厚度≮4mm，角鋼厚度≮4mm，鋼管的管壁厚度≮3.5mm。

牛牛文庫(kù)文檔分享第87頁(yè)/共113頁(yè)88接地網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

牛牛文庫(kù)文檔分享第88頁(yè)/共113頁(yè)89接地匯集線和接地引入線

牛牛文庫(kù)文檔分享第89頁(yè)/共113頁(yè)90建筑物的接地系統(tǒng)

牛牛文庫(kù)文檔分享第90頁(yè)/共113頁(yè)91建筑物的接地系統(tǒng)

牛牛文庫(kù)文檔分享第91頁(yè)/共113頁(yè)926.6隔離技術(shù)在某些應(yīng)用場(chǎng)合，單純的浮地措施并不能達(dá)到預(yù)期的效果，只有采取適當(dāng)?shù)母綦x措施才能真正切斷不同電路的相互干擾。常見(jiàn)隔離措施有：隔離變壓器隔離；光電耦合器隔離；光纖隔離。

牛牛文庫(kù)文檔分享第92頁(yè)/共113頁(yè)93電磁干擾隔離抗干擾變壓器：抗干擾變壓器一般指變壓器采用環(huán)形磁路和對(duì)稱繞組，以提高抗磁場(chǎng)干擾的能力。

牛牛文庫(kù)文檔分享第93頁(yè)/共113頁(yè)94隔離變壓器隔離變壓器將接地環(huán)路斷開(kāi)

牛牛文庫(kù)文檔分享第94頁(yè)/共113頁(yè)95中和變壓器

采用變壓器斷開(kāi)接地環(huán)路的方法，對(duì)直流電路和頻率很低（如低于50Hz）的電路不適用。在這種情況下，可以采用中和變壓器。將變壓器采取這種連接后，它對(duì)電流信號(hào)的阻抗是很低的，且不會(huì)切斷直流通路，但對(duì)存在的共模噪聲信號(hào)卻具有很高的阻抗。

牛牛文庫(kù)文檔分享第95頁(yè)/共113頁(yè)96雙導(dǎo)線在鐵氧體環(huán)形磁芯上繞制的中和變壓器。實(shí)際中可以把多對(duì)信號(hào)線繞在磁芯上，這種中和變壓器也用作數(shù)據(jù)線EMI濾波器，或稱為磁性濾波。

牛牛文庫(kù)文檔分享第96頁(yè)/共113頁(yè)976.6.2光電耦合器切斷兩電路之間的地環(huán)路的另一種方法是采用光電耦合電路。光電耦合器的原理圖如下圖。輸入端為發(fā)光二極管，發(fā)光的強(qiáng)弱隨輸入電流變化。輸出端為光敏三極管，隨著光強(qiáng)的大小變化而使輸出電流發(fā)生相應(yīng)變化，將這兩種晶體管裝在一起就構(gòu)成光電耦合器。

牛牛文庫(kù)文檔分享第97頁(yè)/共113頁(yè)98光電耦合器件光電耦合原理圖

牛牛文庫(kù)文檔分享第98頁(yè)/共113頁(yè)99光電耦合器對(duì)數(shù)字電路特別適用。在模擬電路中，由于發(fā)光二極管電流與光強(qiáng)不是線性關(guān)系。在傳輸模擬信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的非線性失真，故光電耦合器的應(yīng)用受到一定限制。在要求比較高的場(chǎng)合，有時(shí)光憑一級(jí)電耦合器耦合或隔離變壓器耦合所形成的隔離程度還不能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，這時(shí)就要考慮使用多級(jí)耦合隔離措施或使用隔離效果更好的光纖隔離。此時(shí)，往往需要在采取隔離措施的同時(shí)，對(duì)兩個(gè)希望隔離的電路進(jìn)行良好的屏蔽。

牛牛文庫(kù)文檔分享第99頁(yè)/共113頁(yè)100電磁干擾抑制技術(shù)不平衡電路

牛牛文庫(kù)文檔分享第100頁(yè)/共113頁(yè)101電磁干擾抑