電子工程中的-傳導(dǎo)干擾課件

電子工程中的電磁兼容

ElectroMagneticCompatibility2011年9月電子工程中的電磁兼容

ElectroMagneticCom一、傳導(dǎo)干擾定義第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾是指沿著導(dǎo)體傳播的，所以任何導(dǎo)體、如導(dǎo)線、傳輸線、電感器、電容器都是傳導(dǎo)干擾的傳輸通道。形成干擾有不帶任何信息的噪聲及帶信息的無用信號。電源開關(guān)的瞬間產(chǎn)生的火花對一個敏感電路就可能產(chǎn)生干擾。一個帶信息的信號在一個通道中是有用的信號，如果它進入別的通道中去，就是帶信息的無用信號，將對別的通道形成干擾。2一、傳導(dǎo)干擾定義第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾是指沿著導(dǎo)體傳播的，二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾按帶不帶信息分類信息傳導(dǎo)干擾源電磁噪聲傳導(dǎo)干擾源帶有信息的無用信號對接收器產(chǎn)生干擾。不帶任何信息的電磁噪聲對接收器產(chǎn)生的干擾。3二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾按帶不帶信息分類信息傳導(dǎo)干擾源二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾信息傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因雷達發(fā)射機地線回路發(fā)射能量泄漏到接收機回路電流產(chǎn)生的級間耦合周期性信號發(fā)生器多諧振蕩器鋸齒波發(fā)生器脈沖發(fā)生器計算機時鐘固定快速繼電器固定頻率連續(xù)產(chǎn)生干擾及由于脈沖波形的電流、電壓上升前沿陡峭，含有豐富的高次諧波引起感應(yīng)。電源頻率交流聲脈沖發(fā)生器重復(fù)頻率交流聲時鐘序列重復(fù)交流聲時鐘重復(fù)頻率交流聲掃描電路頻率交流聲交流聲進入系統(tǒng)后，開始時電壓很低還不能形成干擾，而經(jīng)過系統(tǒng)后被逐級放大而形成干擾。4二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾信息傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因雷二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾電磁噪聲傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因旋轉(zhuǎn)電機電源接線端上會產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾電壓。換向器（整流器）電流的突然改變。熒光燈氣體放電燈電擊穿瞬間會產(chǎn)生射頻噪聲。數(shù)字設(shè)備（數(shù)據(jù)處理機、計算機、數(shù)字式儀表等）因為這些設(shè)備中有：電動機、整流器、繼電器、嚙合電磁鐵、步進開關(guān)、熒光燈、高壓汞燈燈產(chǎn)生干擾引入電源線。直流電源輸出端輸出端有交流噪聲干擾機動車干擾因為車上使用交流發(fā)電機、電磁線圈及點火系統(tǒng)，這些設(shè)備產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。靜態(tài)功率設(shè)備脈沖式電流產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。5二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾電磁噪聲傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)電磁干擾的途徑稱之為傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道。傳導(dǎo)電磁干擾傳輸是指設(shè)備或電路與其他設(shè)備或電路之間的電聯(lián)系，這種傳輸能把一個設(shè)備或電路中的電流和電壓，通過傳輸途徑在另一個設(shè)備或電路里產(chǎn)生相應(yīng)的電流或電壓。傳導(dǎo)電磁傳輸通道電容傳導(dǎo)耦合（電場耦合）這種耦合指的是干擾源和接收器之間通過導(dǎo)線以及部件的電容互相交鏈而構(gòu)成的電磁傳導(dǎo)耦合。電阻傳導(dǎo)耦合（公共阻抗耦合）這種耦合指的是干擾源和接收器之間通過公共阻抗上的電流或電壓交鏈而構(gòu)成的電磁傳導(dǎo)耦合。電感傳導(dǎo)耦合（互感耦合）這種耦合實際上是磁場耦合。干擾源和接收器之間通過干擾源電流產(chǎn)生磁場相互交鏈而構(gòu)成的電磁傳導(dǎo)耦合。6三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)電磁干擾的途三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2CZi如右圖所示，設(shè)V1為傳導(dǎo)電磁干擾源電壓，Zi為接收器輸入阻抗，V2為接收器輸入端相應(yīng)產(chǎn)生的電壓，C為耦合電容，即為干擾源和接收器之間的電容耦合通道。若設(shè)干擾源的頻率為ω，則有7三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2CZi由上式可得出以下結(jié)論：1）當(dāng)1/jwC一定時，V2和Zi成正比；2）當(dāng)Zi一定時，V2和1/jwC成反比，即w大時，則V2就大，C大時，則V2也大。8三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2CZi由上述的兩點結(jié)論可以得到減小電容耦合干擾電壓的有效方法：1）減小傳導(dǎo)干擾源的頻率ω，當(dāng)頻率ω很低時，傳導(dǎo)干擾電容耦合可以忽略；2）減小耦合電容C的電容值，當(dāng)耦合電容C的電容值很小時，傳導(dǎo)干擾電容耦合可以忽略；3）減小接收器輸入阻抗Zi的值，當(dāng)接收器輸入阻抗很小時，傳導(dǎo)干擾電容耦合可以忽略。9三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合如右圖所示，設(shè)i1為電磁干擾源，Z為電磁干擾源和接收器之間的電阻耦合通道。Zi為接收器輸入阻抗。V2是干擾源在耦合阻抗Z上的電壓降，這個電壓降在接收器中產(chǎn)生干擾電壓。顯然，公共阻抗Z成了接收器中輸入阻抗的一部分。i1V2ZZi10三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合如右圖所三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電阻耦合有以下幾種：（1）公共地線阻抗產(chǎn)生的耦合干擾。如圖所示，在公共地線上有各種信號的電流，并由地線阻抗Z產(chǎn)生電壓。當(dāng)這部分電壓構(gòu)成低電平信號放大器輸入電路的一部分時，公共地線上的耦合電壓就被放大并成為干擾輸出。干擾源接收器Z11三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電阻耦合有以下幾種：（2）公共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的耦合干擾。如圖所示，在公共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的耦合干擾電路。輸出電流經(jīng)電源而由電源內(nèi)阻Z0變換為電壓，這個電壓耦合到接收器里稱為干擾電壓。Z0干擾源接收器電源12三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電阻耦合有以下幾種：（3）公共線路阻抗形成的耦合干擾。圖示為公共線路阻抗產(chǎn)生的耦合干擾。電路2的電源電流的任何變化都會影響電路1的電源電壓，這是由公共線路阻抗造成的。電源電路2電路1i1+i2i2i1公共線路阻抗13三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾3、電感耦合電感耦合的形成是由于干擾源的時變電流產(chǎn)生的時變磁場，時變的磁場產(chǎn)生時變的磁通，這時變化的磁通在接收器的輸入阻抗兩端感應(yīng)電壓，這個感應(yīng)電壓就是干擾電壓RZL1L2iMv顯然，電壓V與頻率、互感M以及干擾源的電流i成正比。電感耦合的主要形式有線圈和變壓器耦合、平行雙線間的耦合等。鐵心損耗常常使得變壓器的作用類似于抑制高頻干擾的低通濾波器。因此，比較重要的電感耦合常常是導(dǎo)線到導(dǎo)線之間的這種形式。電感耦合的等效電路如圖所示。14三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾3、電感耦合電感耦四、傳導(dǎo)電磁干擾頻譜第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾源與傳導(dǎo)電磁干擾頻率列表傳導(dǎo)干擾源頻譜傳導(dǎo)干擾源頻譜真空吸塵器斷路器凸輪觸點轉(zhuǎn)換開關(guān)電源開關(guān)電路指令程序裝置電源線指令程序裝置信號線熒光燈高壓汞燈0.1～1.0MHz10～20MHz0.1～25MHz0.5～25MHz1～25MHz0.1～25MHz0.1～3MHz0.1～1.0MHz計算機邏輯組件鎮(zhèn)定接觸器線圈脈沖鎮(zhèn)定接觸器通斷周期多路通信設(shè)備功率控制器功率轉(zhuǎn)換控制器恒定噪聲功率轉(zhuǎn)換控制器瞬態(tài)功率轉(zhuǎn)換器控制器磁鐵電樞50kHz～20MHz1～25MHz50kHz～25MHz1～10MHz2～15kHz10～25MHz50kHz～25MHz2～4MHz15四、傳導(dǎo)電磁干擾頻譜第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾源與傳導(dǎo)電磁干擾五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

16五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

17五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

案例分析案例分析案例分析案例分析案例分析五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

18案例分析案例分析案例分析案例分析案例分析五、傳導(dǎo)電磁干擾案例五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

某崗位用了某公司的PLC模塊采集信號，在同一通訊線上放了5個模塊，使用過程中模塊通訊會中斷，重上電后會正常，但很快通訊又中斷。分析如下：1）從現(xiàn)場看，模塊24VDC供電從電源模塊接出，性能穩(wěn)定，排除電源引起干擾的情況。

2）PLC數(shù)采模塊大部分接Pt100,K型、I型熱電偶信號，觀察控制柜內(nèi)進線排，電纜統(tǒng)一采用了屏蔽雙絞線，且屏蔽端編辮接到接地排上，由現(xiàn)場接地網(wǎng)統(tǒng)一接地。現(xiàn)場干擾應(yīng)能屏蔽。為確保起見，將模塊接線端子拔除，觀察模塊通訊狀況未變，排除干擾由信號端引起的可能。

3）將控制柜內(nèi)線槽蓋板打開，發(fā)現(xiàn)模塊間通訊線采用二根單線，無接地，線槽布線較亂，有可能產(chǎn)生干擾．從以上分析后發(fā)現(xiàn)問題可能出在模塊間通訊線上，解決辦法是將通訊線換成屏蔽雙絞線，屏蔽端接地，經(jīng)實際更換后，通訊正常。案例一：19五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

華魯恒升化工股份有限公司一水處理崗位采用西門子公司的S7-300系統(tǒng)的模擬量模塊采集變頻器信號，正常連接后不能正常顯示。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)信號端對地有很高的交流電壓，所以判斷信號線路受干擾，產(chǎn)生10V以上的雜波而干擾模擬量模塊工作。處理如下：

1）信號電纜采用質(zhì)量可靠的屏蔽電纜，且在PLC側(cè)單端接地。

2）電流變送器側(cè)增加隔離式安全柵。經(jīng)以上處理后，PLC工作正常，數(shù)值顯示穩(wěn)定可靠。案例二：20五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，例如：開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的。主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴重。1）來自電源的干擾21五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。2）來自信號線引入的干擾22五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。3）來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾23五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾3、變頻器

變頻器的主電路一般為交-直-交組成，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號。在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和各次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調(diào)制的脈沖波形，對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM最高載頻可達15kHz。同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對負載直接干擾。另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。24五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾3、變頻器

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾3、變頻器

2)在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，濾波器的組成必須是LC型，吸收諧波和增大電源或負載的阻抗，達到抑制諧波的目的。1)變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。解決措施：25五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾3、變頻器

六、抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法第二章傳導(dǎo)干擾1、傳導(dǎo)干擾源的處理（1）如果傳導(dǎo)干擾源是產(chǎn)生強電磁場元件，如線圈、變壓器等，在布置時應(yīng)遠離接收器加以屏蔽。（2）如果傳導(dǎo)干擾源是頻率相同的電路，如接收機的高頻放大、輸入及振蕩電路，它們之間的交鏈容易引起自激振蕩，因此布置應(yīng)相隔遠些。（3）移去對系統(tǒng)工作無用的、有潛在的干擾設(shè)備的電源。（4）應(yīng)盡可能使設(shè)備工作在設(shè)計曲線線性最好的部分，以便輸出所含諧波分量最小。26六、抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法第二章傳導(dǎo)干擾1、傳導(dǎo)干擾源的處（5）如果干擾源的工作波形是脈沖形狀，因為當(dāng)脈沖上升沿較慢且持續(xù)時間較長時，產(chǎn)生的電磁干擾最小，隨著脈沖寬度的減小且上升時間縮短，脈沖中的高頻成分的幅度將增加。所以一個控制裝置或其他脈沖的上升時間只需快到能在指定的時間內(nèi)保證可靠工作即可。不要使振蕩器和開關(guān)器件的工作速度高于性能所需要的速度。六、抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法第二章傳導(dǎo)干擾（6）電弧放電：當(dāng)兩個物體之間的電位差大到足以使它們之間的絕緣擊穿時就會產(chǎn)生電弧。因此要盡量避免出現(xiàn)電弧放電。1、傳導(dǎo)干擾源的處理27（5）如果干擾源的工作波形是脈沖形狀，因為當(dāng)脈沖上升沿較慢且（1）為縮短電磁干擾傳輸通道的長度，要使電路中的導(dǎo)線盡量短。六、抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法第二章傳導(dǎo)干擾2、傳導(dǎo)通道的處理（2）把帶有電磁干擾的導(dǎo)線和元件與連接接收器的布線隔離開來。（3）把帶有電磁干擾的元件的回線與接收器的回線隔離開來。（4）用粗的隔離線和隔離套來減少級間的電容耦合。（5）各級電路的連接導(dǎo)線應(yīng)盡可能縮短，對高頻電路的布置尤應(yīng)注意這個問題。28（1）為縮短電磁干擾傳輸通道的長度，要使電路中的導(dǎo)線盡量短。（6）對高頻電路，應(yīng)盡量避免平行排列導(dǎo)線，特別不能像低頻電路那樣將各種導(dǎo)線扎成一束。六、抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法第二章傳導(dǎo)干擾2、傳導(dǎo)通道的處理（7）減小引線電感，以使感應(yīng)電壓減到最小。當(dāng)頻率升到高頻時，線繞電路會呈現(xiàn)串聯(lián)電感，甚至合成電阻也會出現(xiàn)引線電感，這些電感再加上雜散電容則可能形成并聯(lián)諧振回路。RLCRLCRLC電阻器電容器電感器線路元件的高頻特性29（6）對高頻電路，應(yīng)盡量避免平行排列導(dǎo)線，特別不能像低頻電路（8）產(chǎn)生電磁干擾的元件應(yīng)盡量靠近與它們相關(guān)聯(lián)的負載，以使耦合路徑最短。六、抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法第二章傳導(dǎo)干擾2、傳導(dǎo)通道的處理（9）由同一電源總線饋電的幾個設(shè)備之間，必須用旁路電容去耦。在干擾極嚴重的情況下，可以用齊納二極管或分別供電的方法來隔離設(shè)備間的耦合。有時需要對潛在的干擾源和敏感器件專門去耦。（10）濾波器對于防止干擾以及把信道中的能量輸送到指定的設(shè)備上是很重要的。例如，電源線濾波器應(yīng)該安裝在靠近直流電動機處，把π型濾波器接到電動機上能使射頻電流和電動機的地短接。30（8）產(chǎn)生電磁干擾的元件應(yīng)盡量靠近與它們相關(guān)聯(lián)的負載，以使耦（1）盡量少用低電平器件，只使用完成任務(wù)所需的靈敏度。六、抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法第二章傳導(dǎo)干擾3、接收器的處理（2）移去那些在系統(tǒng)工作時不需要的接收器的電源。（3）對電磁場感應(yīng)敏感的接收器如果可能的話加屏蔽。31（1）盡量少用低電平器件，只使用完成任務(wù)所需的靈敏度。六、抑電子工程中的電磁兼容

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ElectroMagneticCom一、傳導(dǎo)干擾定義第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾是指沿著導(dǎo)體傳播的，所以任何導(dǎo)體、如導(dǎo)線、傳輸線、電感器、電容器都是傳導(dǎo)干擾的傳輸通道。形成干擾有不帶任何信息的噪聲及帶信息的無用信號。電源開關(guān)的瞬間產(chǎn)生的火花對一個敏感電路就可能產(chǎn)生干擾。一個帶信息的信號在一個通道中是有用的信號，如果它進入別的通道中去，就是帶信息的無用信號，將對別的通道形成干擾。33一、傳導(dǎo)干擾定義第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾是指沿著導(dǎo)體傳播的，二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾按帶不帶信息分類信息傳導(dǎo)干擾源電磁噪聲傳導(dǎo)干擾源帶有信息的無用信號對接收器產(chǎn)生干擾。不帶任何信息的電磁噪聲對接收器產(chǎn)生的干擾。34二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾按帶不帶信息分類信息傳導(dǎo)干擾源二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾信息傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因雷達發(fā)射機地線回路發(fā)射能量泄漏到接收機回路電流產(chǎn)生的級間耦合周期性信號發(fā)生器多諧振蕩器鋸齒波發(fā)生器脈沖發(fā)生器計算機時鐘固定快速繼電器固定頻率連續(xù)產(chǎn)生干擾及由于脈沖波形的電流、電壓上升前沿陡峭，含有豐富的高次諧波引起感應(yīng)。電源頻率交流聲脈沖發(fā)生器重復(fù)頻率交流聲時鐘序列重復(fù)交流聲時鐘重復(fù)頻率交流聲掃描電路頻率交流聲交流聲進入系統(tǒng)后，開始時電壓很低還不能形成干擾，而經(jīng)過系統(tǒng)后被逐級放大而形成干擾。35二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾信息傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因雷二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾電磁噪聲傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因旋轉(zhuǎn)電機電源接線端上會產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾電壓。換向器（整流器）電流的突然改變。熒光燈氣體放電燈電擊穿瞬間會產(chǎn)生射頻噪聲。數(shù)字設(shè)備（數(shù)據(jù)處理機、計算機、數(shù)字式儀表等）因為這些設(shè)備中有：電動機、整流器、繼電器、嚙合電磁鐵、步進開關(guān)、熒光燈、高壓汞燈燈產(chǎn)生干擾引入電源線。直流電源輸出端輸出端有交流噪聲干擾機動車干擾因為車上使用交流發(fā)電機、電磁線圈及點火系統(tǒng)，這些設(shè)備產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。靜態(tài)功率設(shè)備脈沖式電流產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。36二、傳導(dǎo)干擾源第二章傳導(dǎo)干擾電磁噪聲傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)電磁干擾的途徑稱之為傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道。傳導(dǎo)電磁干擾傳輸是指設(shè)備或電路與其他設(shè)備或電路之間的電聯(lián)系，這種傳輸能把一個設(shè)備或電路中的電流和電壓，通過傳輸途徑在另一個設(shè)備或電路里產(chǎn)生相應(yīng)的電流或電壓。傳導(dǎo)電磁傳輸通道電容傳導(dǎo)耦合（電場耦合）這種耦合指的是干擾源和接收器之間通過導(dǎo)線以及部件的電容互相交鏈而構(gòu)成的電磁傳導(dǎo)耦合。電阻傳導(dǎo)耦合（公共阻抗耦合）這種耦合指的是干擾源和接收器之間通過公共阻抗上的電流或電壓交鏈而構(gòu)成的電磁傳導(dǎo)耦合。電感傳導(dǎo)耦合（互感耦合）這種耦合實際上是磁場耦合。干擾源和接收器之間通過干擾源電流產(chǎn)生磁場相互交鏈而構(gòu)成的電磁傳導(dǎo)耦合。37三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)電磁干擾的途三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2CZi如右圖所示，設(shè)V1為傳導(dǎo)電磁干擾源電壓，Zi為接收器輸入阻抗，V2為接收器輸入端相應(yīng)產(chǎn)生的電壓，C為耦合電容，即為干擾源和接收器之間的電容耦合通道。若設(shè)干擾源的頻率為ω，則有38三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2CZi由上式可得出以下結(jié)論：1）當(dāng)1/jwC一定時，V2和Zi成正比；2）當(dāng)Zi一定時，V2和1/jwC成反比，即w大時，則V2就大，C大時，則V2也大。39三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2CZi由上述的兩點結(jié)論可以得到減小電容耦合干擾電壓的有效方法：1）減小傳導(dǎo)干擾源的頻率ω，當(dāng)頻率ω很低時，傳導(dǎo)干擾電容耦合可以忽略；2）減小耦合電容C的電容值，當(dāng)耦合電容C的電容值很小時，傳導(dǎo)干擾電容耦合可以忽略；3）減小接收器輸入阻抗Zi的值，當(dāng)接收器輸入阻抗很小時，傳導(dǎo)干擾電容耦合可以忽略。40三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾1、電容耦合V1V2三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合如右圖所示，設(shè)i1為電磁干擾源，Z為電磁干擾源和接收器之間的電阻耦合通道。Zi為接收器輸入阻抗。V2是干擾源在耦合阻抗Z上的電壓降，這個電壓降在接收器中產(chǎn)生干擾電壓。顯然，公共阻抗Z成了接收器中輸入阻抗的一部分。i1V2ZZi41三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合如右圖所三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電阻耦合有以下幾種：（1）公共地線阻抗產(chǎn)生的耦合干擾。如圖所示，在公共地線上有各種信號的電流，并由地線阻抗Z產(chǎn)生電壓。當(dāng)這部分電壓構(gòu)成低電平信號放大器輸入電路的一部分時，公共地線上的耦合電壓就被放大并成為干擾輸出。干擾源接收器Z42三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電阻耦合有以下幾種：（2）公共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的耦合干擾。如圖所示，在公共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的耦合干擾電路。輸出電流經(jīng)電源而由電源內(nèi)阻Z0變換為電壓，這個電壓耦合到接收器里稱為干擾電壓。Z0干擾源接收器電源43三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電阻耦合有以下幾種：（3）公共線路阻抗形成的耦合干擾。圖示為公共線路阻抗產(chǎn)生的耦合干擾。電路2的電源電流的任何變化都會影響電路1的電源電壓，這是由公共線路阻抗造成的。電源電路2電路1i1+i2i2i1公共線路阻抗44三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾2、電阻耦合常用的電三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾3、電感耦合電感耦合的形成是由于干擾源的時變電流產(chǎn)生的時變磁場，時變的磁場產(chǎn)生時變的磁通，這時變化的磁通在接收器的輸入阻抗兩端感應(yīng)電壓，這個感應(yīng)電壓就是干擾電壓RZL1L2iMv顯然，電壓V與頻率、互感M以及干擾源的電流i成正比。電感耦合的主要形式有線圈和變壓器耦合、平行雙線間的耦合等。鐵心損耗常常使得變壓器的作用類似于抑制高頻干擾的低通濾波器。因此，比較重要的電感耦合常常是導(dǎo)線到導(dǎo)線之間的這種形式。電感耦合的等效電路如圖所示。45三、傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道第二章傳導(dǎo)干擾3、電感耦合電感耦四、傳導(dǎo)電磁干擾頻譜第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾源與傳導(dǎo)電磁干擾頻率列表傳導(dǎo)干擾源頻譜傳導(dǎo)干擾源頻譜真空吸塵器斷路器凸輪觸點轉(zhuǎn)換開關(guān)電源開關(guān)電路指令程序裝置電源線指令程序裝置信號線熒光燈高壓汞燈0.1～1.0MHz10～20MHz0.1～25MHz0.5～25MHz1～25MHz0.1～25MHz0.1～3MHz0.1～1.0MHz計算機邏輯組件鎮(zhèn)定接觸器線圈脈沖鎮(zhèn)定接觸器通斷周期多路通信設(shè)備功率控制器功率轉(zhuǎn)換控制器恒定噪聲功率轉(zhuǎn)換控制器瞬態(tài)功率轉(zhuǎn)換器控制器磁鐵電樞50kHz～20MHz1～25MHz50kHz～25MHz1～10MHz2～15kHz10～25MHz50kHz～25MHz2～4MHz46四、傳導(dǎo)電磁干擾頻譜第二章傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾源與傳導(dǎo)電磁干擾五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

47五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

48五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

案例分析案例分析案例分析案例分析案例分析五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾1、開關(guān)電源

49案例分析案例分析案例分析案例分析案例分析五、傳導(dǎo)電磁干擾案例五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

某崗位用了某公司的PLC模塊采集信號，在同一通訊線上放了5個模塊，使用過程中模塊通訊會中斷，重上電后會正常，但很快通訊又中斷。分析如下：1）從現(xiàn)場看，模塊24VDC供電從電源模塊接出，性能穩(wěn)定，排除電源引起干擾的情況。

2）PLC數(shù)采模塊大部分接Pt100,K型、I型熱電偶信號，觀察控制柜內(nèi)進線排，電纜統(tǒng)一采用了屏蔽雙絞線，且屏蔽端編辮接到接地排上，由現(xiàn)場接地網(wǎng)統(tǒng)一接地。現(xiàn)場干擾應(yīng)能屏蔽。為確保起見，將模塊接線端子拔除，觀察模塊通訊狀況未變，排除干擾由信號端引起的可能。

3）將控制柜內(nèi)線槽蓋板打開，發(fā)現(xiàn)模塊間通訊線采用二根單線，無接地，線槽布線較亂，有可能產(chǎn)生干擾．從以上分析后發(fā)現(xiàn)問題可能出在模塊間通訊線上，解決辦法是將通訊線換成屏蔽雙絞線，屏蔽端接地，經(jīng)實際更換后，通訊正常。案例一：50五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

華魯恒升化工股份有限公司一水處理崗位采用西門子公司的S7-300系統(tǒng)的模擬量模塊采集變頻器信號，正常連接后不能正常顯示。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)信號端對地有很高的交流電壓，所以判斷信號線路受干擾，產(chǎn)生10V以上的雜波而干擾模擬量模塊工作。處理如下：

1）信號電纜采用質(zhì)量可靠的屏蔽電纜，且在PLC側(cè)單端接地。

2）電流變送器側(cè)增加隔離式安全柵。經(jīng)以上處理后，PLC工作正常，數(shù)值顯示穩(wěn)定可靠。案例二：51五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，例如：開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的。主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴重。1）來自電源的干擾52五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。2）來自信號線引入的干擾53五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。3）來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾54五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾2、PLC

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾3、變頻器

變頻器的主電路一般為交-直-交組成，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號。在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和各次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調(diào)制的脈沖波形，對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM最高載頻可達15kHz。同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對負載直接干擾。另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。55五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾3、變頻器

五、傳導(dǎo)電磁干擾案例分析第二章傳導(dǎo)干擾3、變頻器

2)在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，濾波器的組成必須是LC型，吸收諧波和增大電源或負載的阻抗，達到抑制諧波的目的。1)變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。解決措施：5