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智能电器电磁兼容性综述Xxx温州高校物理与电子信息工程学院,10自动化摘要本文介绍了智能电器电磁兼容的基本概念,电磁干扰的不同类型,产生的缘由,和实现电磁兼容的方法,以及电磁兼容性技术的进展历史和将来的展望关键词智能电器,电磁兼容,电磁干扰SummaryofsmartappliancesElectromagneticCompatibilityXxxschoolofcomputerscienceandengineering^enZhoullniversity4OEIectricalengineeringandautomationAbstract:Thispaperintroducesthedefinitionofsmartapplianceselectromagneticcompatibilityelectromagneticinterferencethedifferenttypescausesandwaystoachieveelectromagneticcompatibilityandelectromagneticcompatibilitytechnologyhistoryandfutureprospects.Keywords:Smartapplianceselectromagneticcompatibilityelectromagneticinterference
一、引言随着现代科技的不断进步,微处理机、计算机技术、掌握与通信技术进展快速,电子化、数字化、和智能化的电工、电子产品得到了广泛应用随着应用的广泛性不断深化,人们对智能电器性能的要求不断加强,要求产品设施具有良好的牢靠性智能电器中应用了较多的电子元器件因此,其电磁兼容性将是影响智能化电器牢靠性一个重要因素,近年来,我们我国智能化低压电器的讨论也取得了肯定进展,然而,随着技术的进展和对环境要求的提高,对电器产品电磁兼容的要求越来越高因此,如何排解各种电磁干扰、解决电磁兼容问题、提高智能化电器的牢靠性和适应性,加快产品化进程,已经成为目前工程设计人员必需考虑的问题
二、电磁兼容的基本概念依据IEC标准,电磁兼容是指在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下各种用电设施可以共存并不使设施牢靠性、平安性降低的性能因此,电子产品的兼容性一方面是指产品反抗外部电磁干扰,保持正常工作的力量;另一方面是自身工作时不对其他电子产品造成干扰的性能即抗扰性和干扰抑制自从电子系统降噪技术在70年月中期消失以来,主要由美国联邦通讯委员会在1990年和欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章,这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严格的磁化系数和放射准则符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性
三、电磁干扰产生的缘由电磁干扰EMI指的是破坏性电磁能通过辐射或传导在电子设施间传播的过程随着非线性负荷的大量应用,诸如电弧炉炼钢、轧钢机、电焊机、中频加热炉、开关电源、晶闸管整流器、电子整流器、异步电动机的变频调速装置、变速传动装置、UPS电源等用电设施在它们投入、退出和运行过程中都会消失各种有害的电磁现象其他,如雷击、浪涌、负荷突变、电感负荷的动态投切、电感中的储存的能量将会释放,产生高压、消失瞬态干扰脉冲;而无功功率补偿器中大电容的投切将会产生电流浪涌供电和配电系统中的各种短路故障也会引起电流、电压浪涌因此,在用电设施现场的电磁辐射、电磁脉冲、静电干扰、雷击浪涌、电源谐波,造成电压偏差、频率偏差、电压波动和闪变谐波、谐间波和波形畸变、三相电压不平衡、临时过电压和瞬态过电压、电压暂降、跌落、波形缺口和瞬间断电等是常见的电磁干扰现象这些现象将会给智能掌握器的工作牢靠性和测量精确性带来严峻的危害,甚至造成误动作,发生意外的停电事故
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四、智能电器电磁干扰的类型
(一)射频干扰各类无线通信设施对电子产品的干扰典型的设施故障消失在场强为的范围内
(二)电力干扰电力线电磁场、电流电压浪涌、电压闪边、电力线谐波等产生的电磁干扰
(三)静电放电(ESD)不同静电电位的物体应靠近或接触发生的电荷转移一般定义为边沿变化小于1ns的高频放电,有辐射和接触两种方式接触式放电会造成设施永久损坏或存在隐患;辐射式放电只影响设施工作,不会造成永久破坏
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五、智能电器抗干扰要求
(一)智能电器抗干扰的重要性从智能电器的原理框图来看,智能电器的整个装置都由电子元件构成,智能电器的爱护、监控系统将电气元件处于强电流及高电压的电磁场中,假如智能电器受到电磁干扰,轻则引起显示等功能不正常,重则引起误推断、误动作,造成很大的经济损失,甚至影响操作人员的人生平安智能电器的电磁兼容性能,不仅影响智能电器的生命力,而且还会影响配电系统的正常运行,因此提高智能电器的抗干扰力量是非常重要的(-)智能电器抗干扰的必要性目前,在我们我国低压电器3c认证的认证规章中,全部的电子、电气类产品都包含了电磁兼容性能的要求,其性能要求被列为和产品平安性能要求同等重要的地位因此,在低压电器相关行业领域中,电子电器产品的标准大量引用了电磁兼容标准的要求一个生产企业要销售产品,必需要取得3c认证,故提高智能电器的抗干扰力量也是非常必要的
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六、智能电器电磁兼容解决方案
(一)智能电器的EMC解决方案.开关电源具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等很多优点已被广泛应用于智能电器但开关电源的突出缺点是会产生较强的EMI若处理不当,开关电源本身就会变成一个骚扰源因此,一个解决方案是在电源输入端加滤波器,滤波器阻抗应与电源阻抗失配,失配越厉害,实现的衰减越抱负,得到的插入损耗特性就越好也就是说,若噪音源内阻是低阻抗的,则与之对接的EMI滤波器的输入阻抗应当是高阻抗(如电感量很大的串联电感);若噪音源内阻是高阻抗的,则EMI滤波器的输入阻抗应当是低阻抗(如容量很大的并联电容).智能电器常通过电源电路直接与市区电网相连,要降低辐射干扰,可应用电压缓冲电路.采用铁磁性材料的高导磁率和低磁阻特性,对外界磁场的磁通起分路作用,使敏感器件四周的磁力线集中在屏蔽材料中,从而使屏蔽体内的磁场大大减弱,对敏感器件起到了屏蔽作用因此,可以采纳铁氧体磁环解决抗EMI问题提高智能电器内部各部件间的抗干扰性.采纳接地技术设施接大地是保证设施平安、人员平安和设施牢靠运行等多方面因素所必需的有用中若能把接地与屏蔽两大技术协作使用,则对提高设施电磁兼容性能起到事半功倍的作用.一般智能电子设施的电路可分为强电部分和弱电部分前者一般是电磁干扰源,后者则是被干扰对象智能电子设施中常采纳隔离技术形成人为的电隔离,以阻挡电路性耦合产生的电磁干扰机电隔离是智能电子设施常用的一种隔离方法机电隔离主要采用继电器来实现,继电器的线圈用于接收信号,机械触点用于发送信号但在机械触点分断信号电流的过程中由于电路电感的存在,将会在触点间产生感生电压,该电压可能会导致触点间隙击穿而产生电弧,产生的电弧将通过辐射和传导对其他电路和器件形成剧烈的干扰对于这种干扰实际上最有效的方法是,在电感负载上并接一个汲取回路,但由于电感负载是多种不同设施,所以,必需依据详细的智能电器电路设计有效的抑制回路
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(二)软件电磁兼容措施智能电器的核心部件是微处理器,程序软件是智能电器隐性的必不行少的组成部分,从电磁兼容角度来说,软件电磁兼容措施是智能电器抗干扰的其次道防线软件在生产时不需要硬件成本而且其算法非常敏捷,越来越受到设计者的重视,软件抗干扰的手段很多,对智能电器来说,主要有以下几种措施.数字滤波推断智能电器系统的电压电流信号必需经过A/D转换后才能为微处理器所接受,干扰信号作用于模拟信号后,会使A/D转换结果偏离真值通常采纳数字滤波的方法来解决这个问题,数字滤波方法很多,需要留意的是应当依据实际信号特性来选择合适的方法智能电器中常常采纳算数平均值法和防脉冲干扰平均值法来处理对于智能电器中电压电流等信号的采样,以某一采样周期连续采样若干次,从所得的一组数据中去掉认为最不行能的数据,取剩余数据的平均值作为输入信号,才能做出正确的推断.睡眠抗干扰智能电器的执行机构多为接触器和断路器,在切除主回路时,会产生剧烈的电磁干扰,若不实行措施,微处理器系统很可能会陷入混乱这种干扰与软件完全有关,假如微处理器在切除主回路操作之前做好各种预备工作,然后进行切除主回路的操作,操作后马上进入“睡眠”状态,这样就不会自己干扰自己了等“醒”过来时干扰高峰也基本上消逝了通过中断程序的设计,微处理器系统完全可以躲过因切除主回路而产生的电磁干扰Ho.软件陷阱程序受到干扰时有可能跑飞,这时可以采用看门狗将程序强行引向一个指定的位置,这就称为软件陷阱在软件陷阱应用中,通常采纳软件复位的方法,使程序重新开头运行
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七、智能电器电磁兼容的进展历史、现状与展望电磁兼容技术是由过去的“电磁干扰”演化而来的,而人们对电磁干扰的讨论工作可追溯到19世纪,希维赛德于1881年西德《论干扰》一文算得上最重要的早期文献,此后1887奶奶英国邮电部门开头讨论其通信干扰问题到本世纪20年月,各先进工业国日益重视EMC的讨论,成立了很多相关的国际组织本世纪40年月,为解决由于飞机通信受到电磁干扰造成飞机事故的问题,开头较为系统地讨论EMC技术美国自1945年开头,颁布了一系列电磁兼容方面的军用标准和设计法律规范,并不断加以充实和完善,使得EMC技术进入新的阶段60年月以来现代电子科学技术向高频、高速、高灵敏度、高安装密度、高集成度、高牢靠性方向进展,其应用范围越来越广,渗透到了社会的每个角落,因而发达我国在EMC讨论方面投入了大量人力物力,形成了EMC热电磁兼容问题在国内进展相对较晚,70年月以来,国内对电磁兼容性问题也引起了重视特殊是我们我国海军舰艇,由于对电子设施以及船只总体设计没有提出电磁兼容性要求,造成舰船设施相互干扰,使其通信、探测、导航力量下降,从而引起了重视,筹建了国内第一个电磁兼容性试验室其后,一些军种、部门、及高校也筹建了相关试验室目前,参照国外相应标准,我们我国已系统地制定了一整套军用及民用电磁兼容性标准及法律规范,并正在切实地贯彻执行智能电器中电磁干扰的产生气理和传递途径较为简单,各种抑制干扰措施的有效性亦随之而异,希望一种既简洁又万能的方法是不现实的但是,电磁兼容性对于智能化电器的电气性能和牢靠性影响很大因此,在产品的方案论证、设计等阶段必需重视电磁兼容性的设计,才能有效地发挥智能化电器在国民经济中的作用而且从硬件与软件两个方面来提高智能电器的电磁兼容性能不但可以起到互补、降低成本的作用,而且也有利于提高系统运行的牢靠性
八、学习体会综上所述,也磁兼容问题已经伴同电磁能的广泛应川一起深人到人类科学技术、生产、军事以及日常生活的各个领域EMC作为电子学科的一门分支,目前正在蓬勃地进展着,由于其涉及领域的广泛性而进展成为一门新兴的、独立的、跨行业的学科,其性质打算它永久不会停滞不前,只要有新技术消失就会给它不断增加新内容参考文献⑴“电磁兼容性”百度百科,⑵王成多等,智能电器中的电磁兼容及其对策,20223⑶陈振生,智能化开关电器下电气开关,19991⑷邹积岩,孙福杰,智能化开关电器的牢靠性与电磁兼容
[5]刘虹,陈立安,智能化电器的EMC设计,2022⑹季慧玉,低压电器产品的电磁兼容要求,
[7]Shaoys低压电器牢靠性概况及其进展,20054⑻王汝文,宋政湘,张国钢,电器智能化原理及应用.北京电子工业出版社,
2022.1
[9]鲍光海,林维明.智能电器电磁兼容技术研讨.2007
[10]江浩,刘光斌,俞志勇.当前国内外电磁兼容讨论现状
[11]盛刚伟,袁萍平.低压电器产品的电磁兼容性能与标准检测
[12]佟为明.智能电器综述[J].电气时代2006518-
22.
[13]杨国福,梁永春.低压电器进展状况及趋势[J].江苏电器20044:1-
3.
[14]张晓亮,时磊.智能电器现状及进展趋势[J].科技信息20227:439-
441.
[15]杨国福.智能电器的现状和进展趋势[J].江苏电器20053:1-
2.
[16]邹广萍.电器智能化及实现[J].机械设计与制20065:158〜
159.。