电气设备内部干扰的抑制 1干扰的产生和传递 1?1干扰的产生 电气设备在工作过程中,除了要受到来自外部的干扰之外,还要受到来自内部的各种干扰。因此,对于电气设备的抗干扰来说,既要抑制外部干扰,又要尽可能的减小内部干扰对设备造成的不良影响。内部干扰可分为两大类,一种是内部噪声,另一种是内部的电磁和静电干扰。 1?2内部噪声 电气设备的内部噪声是由于内部的各种元器件所产生的“热噪声”、“散粒噪声”和“接触噪声”。 (1)热噪声热噪声也称为电子噪声,它是设备内部中的电子元器件工作时产生的热量所造成的温度波动,以及环境温度的变化而引起的元器件参数的变化造成的,因为这一噪声是由于电子的热运动所产生的,因此被称为热噪声,这种噪声会随着温度的升高而增大。对这类噪声的抑制主要从降低设备内部的温度着手。 (2)散粒噪声散粒噪声是由电子(或空穴)的随机发射而引起的,主要存在于电子管、晶体管、场效应管、晶闸管等半导体器件中。由于半导体中的载流子都是一个个独立的,所以在各个短暂的瞬间,它们都是不连续和不规则的。这种不规则性所产生的电性能的变化,就成为频谱范围很宽的噪声。 (3)接触噪声接触噪声是由于两种材料之间的不完全接触而形成的电导率起伏变化所产生的。它们包括开关组件、接插件、继电器、接触器等触点的接触不良所产生的噪声,晶体管内部的动态噪声,元器件质量或特性不良产生的噪声,以及不同金属接触面所形成的电化噪声、接点噪声或松动引起的噪声等等。由于接触噪声多发生在低频段,所以是低频电路中最主要的噪声源。 1?3内部的电磁和静电干扰 内部的电磁和静电干扰是由于内部的各种元器件的相互排列而引起的电场感应、磁场感应所产生的干扰。 (1)电场感应电场感应是由电场耦合而产生的一种干扰,也称为电容性耦合干扰,它是由于两单元电路间存在的分布电容所引起的,是两电路间电场相互作用的结果。由于实际电路中杂散电容的存在,这就势必使一个电路中电荷的变化影响到另一个电路,形成两电路间的相互影响。在频率极高的射频段,电场耦合干扰极为严重,在低频段如果电路的工作电平不高,即使在音频范围内,电场耦合的干扰也是不容忽视的。 (2)磁场感应磁场感应是由磁场耦合而产生的一种干扰,也称为电感性耦合干扰,它是由于两电路间(或回路间)存在的磁感应耦合而引起的,是磁场相互作用的结果,亦称为互感耦合,当两电路(回路)之间存在互感时,一个电路中电流的变化,必将通过磁场交链的形式耦合到另一电路。
图1电场屏蔽 2内部噪声的抑制 2?1热噪声的抑制 电气设备内部的元器件在工作时会产生热量而使设备内部温度升高,反过来环境温度的升高促使元器件产生更大的噪声电压。产生噪声电压的元器件有电阻器、所有的半导体器件、变压器、电感线圈、发光器件等。针对热噪声的产生机理,我们可以采取如下几种措施: (1)热屏蔽 热屏蔽就是把发热点用一种特殊的导热性能良好的材料做成的屏蔽罩“包围”(就像电磁屏蔽一样)起来,使其所产生的热量和散发的热量达到平衡使温度场恒定,从而达到减小(或没有)温度的变化,以抑制因温度的变化所带来的噪声干扰。 (2)热隔离 热隔离就是把那些易产生热量的元器件与那些对温度变化比较敏感的元器件用绝热性能好的材料隔离开。例如,若在同一控制箱内具有较大发热量的元器件和对温度较敏感的元器件的情况下,可在这二者之间加装隔热板,降低热辐射及热传导,以达到抑制因温度升高而引起的噪声干扰。 (3)强制散热 强制散热就是采用人工的方法,强制降低电气设备内部及其大功率器件的温度。一般来说,对于功率半导体器件应加装散热器,对于发热较大的电气设备应进行强制通风,以达到降低温度从而起到抑制热噪声的作用。 2?2散粒噪声的抑制 散粒噪声是由元器件的固有性能所决定的,对于电气设备的研制者来说,是一个客观存在,设计人员只有更多地掌握元器件信息,不断地反复试验,在实践中总结经验,选择性价比最高的元器件,以取得最佳的抑制噪声的效果。 2?3接触噪声的抑制 接触噪声的抑制仍然是一个实践性很强的问题,只有不断地实践摸索,才能够总结出抑制接触噪声的经验,才能够把接触噪声降到最低点。 3内部的电场和磁场干扰的抑制 3?1电场感应的抑制 电场感应是由电场耦合而产生的一种干扰,当两个相互绝缘的导体相对放置时,一方的电荷变化,必将通过电场耦合而影响到另一方,这就是电容耦合。在电路板的布线中,电路之间的杂散电容、分布电容是产生电场耦合的通道。要抑制电场耦合带来的干扰,必须采取相应的措施,尽可能地降低杂散电容和分布电容,就可以降低电场耦合带来的干扰,具体措施如下: (1)电场屏蔽 电场屏蔽是针对电场耦合所形成的干扰而采取的一种屏蔽措施。它是通过屏蔽体把干扰源(或需要保护的电路)封闭起来,切断电力线的通道,且必须把屏蔽体可靠接地。加装屏蔽体实质上是降低了干扰源与被保护电路之间的耦合电容。在图1(a)中,未采取屏蔽措施,A和B之间存在耦合电容CAB;在图1(b)中,虽然采取了屏蔽措施,但是屏蔽体却未接地,它们之间仍然存在耦合电容CCB;在图1(c)中,既采取了屏蔽措施,而且把屏蔽体接地,它们之间的耦合电容消失了。实践中电场屏蔽的方法有两种,第一种是用接地的屏蔽体包围干扰源,它可以有效地切断电力线的延伸,从而避免对其它电路形成的干扰;第二种是用接地的屏蔽体包围需要保护的电路,形成一个有效的“洁净”空间,从而避免了来自外界的电场耦合干扰。图1从(a)到(c)的演示过程说明“屏蔽罩”和“接地”之间的密切关系。只加“屏蔽罩”,而不“接地”是毫无意义的。 (2)布线和布局 合理的布线和布局是抗干扰措施中非常重要的一个环节。前面讲过,电场耦合就是电容耦合,而要减小电容耦合所带来的干扰,其实质就是要降低干扰源与被干扰电路之间的分布电容。在布局上,增大干扰源与对电场噪声敏感的电路之间的距离(增大距离就等于降低了耦合电容),在实践中不失为一种良策。在布线上,缩短布线长度,增加布线间的距离,都能够很好地抑制电容耦合噪声所带来的干扰。另外要强调的是,一定要把高压信号电路与低压信号电路隔离开来,如果不采取措施,那么低压信号电路,尤其是逻辑电路将不能正常工作。
图2磁场屏蔽 (a)屏蔽板(b)屏蔽体
图3屏蔽层作信号回线减少干扰 3?2磁场感应的抑制 磁场屏蔽是针对磁场耦合所形成的干扰而采取的一种屏蔽措施。磁场屏蔽与电场屏蔽之间存在着很大的差异,如果仍然采用“屏蔽体”加“接地”的办法,那么可能是得不偿失,收效甚微。因为“磁力线”与“电力线”不同,它能够穿出任何物体,“屏蔽体”可以隔断“电力线”,但却无法隔断“磁力线”。鉴于磁场的这种特殊性,对磁场的屏蔽可以采取如下几方面的措施: (1)采用高导磁材料制做屏蔽体 图2(a)是在干扰磁场和被保护的电路之间放置一块由高导磁材料制做的“屏蔽板”,那么磁力线将从“屏蔽板”通过,该电路所在的空间中所通过的磁力线将大大减少,从而起到屏蔽的作用。图2(b)是在干扰磁场中用具有一定厚度的高导磁材料制成的密封“屏蔽体”,在这个“屏蔽体”的内部,形成了一个没有磁力线通过的“洁净区”。之所以这个密封的“屏蔽体”内不会有磁力线通过,是因为高导磁材料的磁阻非常小,因而磁力线被它旁路掉,从而形成了有效的磁场屏蔽。被保护的电路处于这个密封的“屏蔽体”内,就不会受到干扰磁场的侵害。大多数电气设备局部及整体绝大多数都用钢板密封正是基于这个原理。 (2)减少被保护电路的环路面积 由电磁感应定律可知,感应电势与环路的截面积成正比。因此减少被保护电路的环路面积,不失为一种有效的方法,可以收到明显的抑制干扰的效果。而设计者往往在电路布线设计时不太注意电流的返回路径,因此环路面积就不能被有效地减小,致使磁场感应的干扰电势也就不能得到有效的抑制。 (3)屏蔽磁场干扰源 磁场屏蔽与电场屏蔽有着本质的区别。电场屏蔽体能切断电力线,从而达到抑制噪声的作用。磁场屏蔽体却不能切断磁力线,但是我们可以利用相反原理来抵消磁场所产生的噪声,从而达到磁场屏蔽的目的。在某些场合,这种方法是十分有效的。如图3所示,在一个通有电流的导线周围施加一屏蔽层,并让屏蔽层流过一个和中心导线电流大小相等、方向相反的电流(即把屏蔽层用作信号返回线),则屏蔽层的电流将产生一个与中心电流所产生的磁场大小相等、方向相反的外部磁场,用于抵消由中心导线在屏蔽层所形成的磁场,消除了磁场所产生的噪声干扰。 |
电气设备内部干扰的抑制
- 电气(51972)
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电气设备的发热不仅会影响设备的电气特性,同时还会危及设备绝缘的安全,生产中的许多电气事故都是由发热引起的,因此,解决此类问题的关键就是研究设备产生发热的机理。
2020-11-21 11:39:468303
电气设备的日常管理
漏电保护器是防止电气设备或线路因意外漏电所设置的一种保护开关装置。当电气设备发生漏电时,该开关装置能够迅速切断电源,以防止机壳、机架意外带电危及人体安全。该装置应与设备或线路的额定值相匹配
2021-05-04 15:45:001278
隔爆型电气设备的防爆原理
根据隔爆型电气设备的防爆原理,我们知道隔爆外壳应具有耐爆和隔爆性能。所谓耐爆就是外壳能承受壳内爆炸性混合物爆炸时所产生的爆炸压力,而本身不产生破坏和危险变形的能力。所谓隔爆性能就是外壳内爆炸性混合物爆炸时喷出的火焰
2021-05-04 16:23:002667
如何使用热像仪检查电气设备故障
在工厂输配电系统中,有大量触头、开关、套管夹等电气设备,常常由于接触不良、腐蚀或内部异常等各种原因,出现异常过热点,严重影响安全供电。
2023-03-09 10:04:48903
浅谈电气设备的绝缘在线监测与状态维修探究
摘要:在线监测是控制好电气设备绝缘的重要方式,为电力系统稳定奠定重要基础。在线监测电气设备时,要利用检测技术促进电力系统运行效率提升,让电气设备在具体工作过程中发挥更大作用。本次研究中主要分析了电气设备绝缘在线监测系统原理和系统设计、实现方法,再研究电气设备状态维修技术。
2023-05-19 15:55:59806
浅谈电气设备的绝缘在线监测与状态维修探究
摘要:在线监测是控制好电气设备绝缘的重要方式,为电力系统稳定奠定重要基础。在线监测电气设备时,要利用检测技术促进电力系统运行效率提升,让电气设备在具体工作过程中发挥更大作用。本次研究中主要分析
2023-07-11 11:25:15288
数据中心电气设备的过电压保护装置设计
由于电气设备在运行过程中,可能受到大气过电压、操作过电压的影响而干扰设备的稳定运行或导致设备损坏,过电压保护也一直是电力行业研究的一项重要课题。本文对数据中心电气设备的过电压保护做了一些分析和研究,用于过电压保护的保护装置可对过电压进行有效抑制,效果显著。
2023-08-23 11:29:46441
电气设备如何接地
1、电气上的地是指零电位的地方。电气上所说的接地是指电气接地。电气设备或设施的任何部位(不论带电与不带电)人为或自然地与具有零电位的大地相接通的方式称为电气接地。 2、埋入土壤内并与大地
2023-09-21 11:46:11761
电气设备的倒闸操作过程
1、电气设备分为运行、热备用、冷备用、检修四种状态。 2、运行状态是指电气设备的隔离开关和断路器均在合闸位置,接地刀闸在分闸位置,电源已经过隔离开关及断路器送至被驱动的电气设备,该设备已经在带电
2023-09-21 14:53:16871
电气设备保护有哪些
电气设备在运行过程中,因受外界的影响,如冲击、压力、潮湿、异物侵入,或因内部材料的缺陷、老化、磨损、受热、绝缘损坏,以及运行过程中的错误操作等原因,有可能发生各种故障和不正常的运行情况,因此有必要
2023-09-27 11:02:312926
电气设备巡视检查的目的
电气设备巡视检查的目的是为了及时地发现运行设备的问题,并及时做出正确的反应和处置,以确保运行安全。 一、巡视检查的方法 1、测量 使用随身携带的工具和仪表,如测温仪、测振仪、钳形电流表
2023-10-07 14:10:211545
电气设备的接地施工
一、施工注意事项 1、每个电气设备的接地应以单独的接地线与接地干线相连接,严禁在一个接地线中串接几个电气设备。重要设备及其构架应有两根与主地网在不同地点连接的接地引下线。每根接地引下线均应符合热稳定
2023-10-08 16:30:51576
电气设备的防爆型式及原理
一、气体、蒸气环境用电气设备 1、隔爆型(d) 1)隔爆型是指把能点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内,该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力,并阻止向周围的爆炸性混合物传爆的电气设备
2023-10-08 16:35:031008
电气设备温度检测,手机热像防患于未然
温度检测,电气设备隐患排查的重要参数之一因为发热导致烧坏母线、设备失效、线路故障、停电等重大事故的时有发生。特别是针对一些易燃易爆环境,比如石油、化工、煤矿,一旦管理不善,在电气故障时将发生电气火灾
2023-12-14 08:34:13217
什么叫本安型?本安型电气设备有哪些特点和应用场景?
本安型,也称为本质安全型,是一种电气设备防爆型式。这种类型通过限制电气设备电路的各种参数,或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能,使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃
2023-12-20 17:27:151041
电气设备的绝缘在线监测与状态维修探究
电气设备的绝缘在线监测与状态维修探究 安科瑞王璐月 摘要:在线监测是控制好电气设备绝缘的重要方式,为电力系统稳定奠定重要基础。在线监测电气设备时,要利用检测技术促进电力系统运行效率提升
2024-02-21 09:39:57112
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