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1、1 电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一个区域感应和辐射传播的方法。第1页/共111页2 按性质：电场屏蔽(静电场屏蔽及交变电场屏蔽)；磁场屏蔽(静磁场屏蔽及交变磁场屏蔽)；电磁场屏蔽(同时存在电场及磁场的辐射电磁场的屏蔽)等。u 电磁屏蔽的机理是电磁感应现象。在外界交变电磁场作用下，通过电磁感应屏蔽壳体内产生感应电流，而这感应电流在屏蔽空间又产生了与外界电磁场方向相反的电磁场，从而抵消了外界电磁场对屏蔽体内电路的影响，产生了屏蔽效果。第2页/共111页3静电场的屏蔽第3页/共111页4磁场的屏蔽第4页/共111页5金属对高频磁场的排斥作用 趋肤效应第5页/共111页6按
2、结构：分为完整屏蔽体屏蔽(屏蔽室或屏蔽盒等；非完整屏蔽体屏蔽(带有孔洞、金属网、波导管及蜂窝结构等)；以及编织带屏蔽(电缆等)。第6页/共111页7屏蔽效能p 电场强度与磁场强度之比称为波阻抗。对于任何已知电磁波，波阻抗是一个十分关键的参数，因为它决定了耦合效率，也决定了导体的屏蔽效能。p对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽，电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量：第7页/共111页8 SE=20lg(E1/E2)dB SE=20lg(H 1/H2)dB 其中E1为屏蔽前的场强，E2为屏蔽后的场强，1为屏蔽前的磁场强度，2为屏蔽后的磁场强度。如下图所示，屏蔽效能包括吸收损耗A、反射损耗R与多次反射损耗
3、B三部分组成。第8页/共111页9第9页/共111页10 下图是最常见的3种屏蔽体在厚度为1毫米时的吸收损耗随频率变化的曲线。金属屏蔽体的吸收损耗与材料本身的特性密切相关。第10页/共111页11 金属屏蔽体的反射损耗与材料本身的特性(电导率、磁导率)有关;与金属屏蔽体所在的位置有关，还与场源特性有关。总的屏蔽效能 SE=A 为吸收损耗+R 为反射损耗+B 为多次反射损耗。单位都为 dB。以Pam为电磁场从空气介质至金属面的反射系数，Pma 为电磁场从金属屏蔽体至空气介质面的反射系数，为传播常数，j，其中为衰减常数，为相常数。第11页/共111页12电磁波在屏蔽体表面及体内的吸收及反射过程第1
4、2页/共111页13吸收损耗 A 屏蔽体中电磁能损耗由感生的涡流产生。由于高频涡流有趋肤效应，电磁场在金属屏蔽体中将以衰减常数按指数规律衰减。衰减常数即为涡流系数：为趋肤深度。当电磁波在介质中传播时，无论电场还是磁场，它们的幅度都是按照指数规律衰减：第13页/共111页14常用金属的趋肤深度（mm）第14页/共111页15常用金属材料对铜的相对电导率r 和相对磁导率r第15页/共111页16屏蔽技术l静电屏蔽静电干扰分为静电场感应产生的干扰和静磁场耦合产生的干扰。它们都可以用屏蔽方法来抑制。静电屏蔽应具有两个基本要点，即完善的屏蔽体和良好的接地。第16页/共111页17l磁屏蔽1.常规屏蔽对低
5、频磁场是无效的，因为低频场的屏蔽取决于反射而不是吸收。2.电磁屏蔽是用屏蔽体阻止高频辐射电磁波在空间传播的技术措施。屏蔽体起着切断或削弱电磁波传输的作用。3.对于远场情况的交变电磁场，电场分量和磁场分量同时存在，交变电磁屏蔽的机理有3种理论：第17页/共111页18感应涡流效应。电磁场理论。传输线理论。当要屏蔽的磁场很强时，如果使用高磁导率材料，会在强磁场中饱和，丧失屏蔽效能;使用低磁导率材料，由于吸收损耗不够，不能满足要求。遇到这种情况，可采用双层屏蔽。第18页/共111页19第一层屏蔽具有低磁导率，但不易饱和，第二层屏蔽具有高磁导率，但易饱和。第一层屏蔽先将磁场衰减到适当的强度，不会使第二
6、层屏蔽饱和，第二层高磁导率材料能够充分发挥屏蔽效能。第19页/共111页20对于近处频率很低的磁场骚扰源(AC或DC电源线、电源变压器、马达、继电器等)，磁旁路是另一种很有效的屏蔽方法。下图所示，为磁场提供一条磁阻很小的通路，将磁力线约束在这条低磁阻通路中，使敏感器件免受磁场的骚扰。第20页/共111页21 综上所述，得出结论：低频时，高磁导率材料的磁屏蔽效能高于高导电性材料；但当频率较高时，高导电性材料的磁屏蔽效能可能高于高磁导率材料。低频磁场屏蔽可使用高磁导率合金构成磁路，以短路磁力线。磁屏蔽效能与材料的厚度、磁导率成正比、与屏蔽体其他尺寸成反比。第21页/共111页22磁场很强时，要使用
7、多层屏蔽，防止磁饱和。机械加工会降低高磁导率材料的屏蔽效能，但热处理后可以恢复。高磁导率材料的磁导率与频率有关，一般只用于1kHz以下。第22页/共111页23l电缆屏蔽1.电缆屏蔽必须对整条电缆在360范围内覆盖。2.对于同轴电缆，它的屏蔽层既传输信号的回流，又传输外部干扰电流。3.度量屏蔽电缆的屏蔽效能的方法：一种是屏蔽效能(SE)，另一种是转移阻抗(ZT)。第23页/共111页246.2 电磁屏蔽材料覆膜类电磁屏蔽材料与工艺在机箱内外壁上覆盖一种或多种具有导电导磁的电磁波屏蔽膜，是对设备进行屏蔽的一个非常重要的方法。主要手段有：涂覆导电导磁涂料、金属溅射、真空镀铝、电镀、化学镀以及粘贴金
8、属箔或复合箔等。电磁辐射防护涂料包括：屏蔽涂料、吸波涂料和屏蔽吸收型涂料。第24页/共111页25l屏蔽涂料（又称为导电涂料）根据其组成和导电机理又可分为两大类：结构型导电涂料和掺杂型导电涂料。掺杂型导电涂料可大致分为三类：金属系和碳素系及二者的结合系即复合系，金属系导电涂料主要是以银、铜、镍等为填料的涂料。碳素系主要指以高导电性和高结构性碳黑做填料的导电涂料，复合系主要是以贵金属对金属粉末、非金属及金属氧化物等粉末进行包裹后做填料的涂料。第25页/共111页26l吸波涂料吸波涂料是能够吸收投射到它表面的电磁波能量、并通过材料的损耗转变成热能的一类材料。目前国内外正在研制和已经实用化的吸波材料
9、和吸波体主要有以下几种：铁氧体系列吸波材料(镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、钡铁氧体等)。微粉吸波材料。多晶铁磁性金属纤维。第26页/共111页27希克夫盐基视黄脂。电介质陶瓷吸波材料。导电高分子材料 手性吸波材料 实际应用中常采用电磁波吸收体的形式。电磁波吸收体是为了取得最佳电磁波吸收效果而结构化的电磁波吸收材料。单层结构：表现为复合材料的单涂层和单层吸收体。多层结构：由透波层、阻抗匹配层、吸收层以及反射背衬等组成。第27页/共111页28EMC技术对电磁波吸收材料的基本要求有两点：(1)无反射(即完全吸收)；(2)吸收频带尽可能的宽。l化学镀 化学镀的程序不应与常规的电镀混淆，电镀需要用直流电流使
10、金属镀覆。化学镀或自动催化镀是化学镀覆均匀的固态金属涂层，它将减小零件表面的微电池反应。第28页/共111页29l火焰喷涂 金属电弧喷涂，通常用来镀锌，它比导电漆和箔屏蔽更有效，形成连续的金属薄膜。第29页/共111页30l胶箔和胶带 在机壳的实际应用时，可采用背胶金属箔实现屏蔽。然而，此项技术存在两个固有的问题：(1)生产时，必须手工在基体易损的表面上安放箔片；(2)由于两基体连接时，两基体的材质和过度区的形状很少能够完全吻合，特别是覆盖复杂的圆角。第30页/共111页31l填料、粘合剂和导电润滑脂 不同材料被用作塑料中的导电填充物，包括铝粉和纤维、石墨、不锈钢、镍粉和涂银玻璃珠。导电粘合剂
11、除了导电性外，还要有足够的机械接合强度，它们用于连接、密封或焊接两个导电表面。导电粘合剂的溶剂有环氧树脂和硅树脂两种，其导电成分主要是银。导电润滑脂的功能之一就是能在涂有润滑剂的配件之间提供很小的接触电阻，如开关。第31页/共111页32导电漆 导电漆包括聚丙烯、聚氨脂、乙烯树脂或环氧树脂等。银漆：有良好的抗磨损特性和可焊接性。镍漆：镍通常与聚丙烯组成镍漆，理想情况下以ABS、聚苯乙烯、聚碳酸酯为衬底。铜漆：铜填充物易腐蚀，未得到广泛使用。底漆：导电漆的性质一般都与基底材料不相容，特别是在胶质物质中更是如此，所以要用专门的底漆。第32页/共111页33导电玻璃：导电薄膜技术还广泛应用于在光学玻
12、璃、有机玻璃基片上喷涂导电屏蔽层，这种既透光又能导电的玻璃称为导电玻璃，常用它来制作各种观察窗口的屏蔽材料，在航空航天领域应用较广。第33页/共111页34编织类电磁屏蔽材料编织类屏蔽材料是应用最广泛的屏蔽材料，特别是在电缆的屏蔽方面。lEMI屏蔽网：构成织物的基材可以是各种可镀或可涂覆的非导电材料，甚至是导电材料。l导电壁纸：导电纤维编织的壁纸，可以提供某种程度的电磁干扰屏蔽。l编织丝网衬垫：编织丝网衬垫可在接缝处恢复屏蔽体完整性以及其他壳体的连续性。l硅橡胶衬垫：在硅橡胶中掺入均匀分布的金属颗粒，形成导电的弹性化合物，既可屏蔽RFI，又可气密。第34页/共111页35典型的编织屏蔽层结构示
13、意图第35页/共111页36截止波导与蜂窝板 波导是简单的管状金属结构，它在电气上呈现高通滤波器的特性。与高通滤波器的频率特性相似。在屏蔽设计中使用最多的截止波导是数蜂窝板，其原理是将大量的截止波导焊接在一起，构成截止波导阵列，可以形成很大的开口面积，同时能够防止电磁波泄漏。使用蜂窝板要注意蜂窝板周边与屏蔽基体的搭接问题。第36页/共111页37电磁密封垫性能比较第37页/共111页38第38页/共111页39第39页/共111页406.3 屏蔽完整性在屏蔽的设计中需要考虑以下的一些因素：盖板、通风孔、测量仪表的指示窗、显示窗、电位器轴、指示灯、保险丝、开关、门、各种线、电源线和信号线连接器。
14、l盖板。为了仪器的维护、测试或校准，需要一次一次地打开仪器带孔的盖板。l通风孔。通风孔的处理一般采用两种方法，一种是采用屏蔽盖板；另一种是采用蜂窝状盖板。第40页/共111页41仪器外壳上的电磁泄漏源第41页/共111页42l缝隙。屏蔽体上的接缝处往往存在缝隙。l当金属屏蔽体缝隙的缝长大约等于三倍金属板的集肤深度时，缝隙的吸收损耗和金属板的吸收损耗相等，缝隙基本上不降低屏蔽效能。l若缝长大于三倍金属板的集肤深度时，则缝隙屏蔽效能就会减小，此时，可以采用以下方法来提高屏蔽效能。增加缝隙深度 提高接合面加工精度加装导电衬垫 在接缝处涂导电涂料 增加接缝处的重叠尺寸第42页/共111页43l指示灯、
15、表盘的处理l指示灯、保险管、开关及表盘等设备必备器件一般安装在外壳上，而这些外壳往往是主要的屏蔽体。这些器件会显著降低屏蔽体的屏蔽效能。l为减少这些器件的影响，采取的补救措施如下：第43页/共111页44采用金属网与电磁密封衬垫相互配合的方法第44页/共111页45采用滤波器加隔离舱的屏蔽方法第45页/共111页46采用截止波导第46页/共111页47显示窗及显示器件的屏蔽处理第47页/共111页48l穿过屏蔽体的导线l穿过屏蔽体的导线可以将屏蔽体内外的干扰信号以传导的方式向外内传播，造成干扰。l解决此问题的方法一般是将屏蔽电缆作为屏蔽体的延伸。第48页/共111页49l屏蔽电缆端接1.屏蔽电
16、缆的屏蔽层必须将芯线完整地覆盖起来。电缆两端的连接器外壳能够与电缆所安装的屏蔽机箱360电气搭接。2.矩形连接器护套中的床鞍夹紧方式能够满足大多数场合对搭接的要求。绝对要避免使用小辫连接。下图给出了典型D形连接器的屏蔽端接方式。第49页/共111页50第50页/共111页516.4 搭 接 技 术搭接指的是在多个组件或模块之间，设备或几个系统之间通过低阻抗的导体实现电连接的一种方式。搭接的目的是：保护设备和人身安全，防止雷电放电的危害；建立故障电流的回流通路，建立信号电流的均匀而稳定的通路；降低机箱和系统壳体上的射频感应电势，防止静电电荷积聚；防止电源突然与地短路发生电击危险，保护人身安全。第
17、51页/共111页52搭接的方式 由于搭接方式有直接搭接和间接搭接之分，直接搭接是将两种金属构件借助金属流动工艺连接在一起。间接搭接需要采用搭接带或搭接条等辅助导体连接两种金属物体。搭接的电化学腐蚀l无论是直接搭接还是间接搭接，搭接金属接触面的氧化与电镀腐蚀都是一个显著影响搭接性能的问题，必须进行处理。第52页/共111页53搭接的加工方法l两种金属材料搭接的加工方法很多，按接合作用原理可分为物理、化学和机械3类不同的原理。物理加工的方法主要有熔接、钎焊和软焊。机械加工的方法有螺栓连接、铆接、压接、卡箍紧固、销键紧固和拧绞连接等方法。化学加工方法主要采用导电粘合剂。为了获得有效而可靠的搭接，搭
18、接表面必须进行精心的处理，其内容包括搭接前的表面清理和搭接后的表面防腐处理。第53页/共111页546.5 系 统 接 地系统接地是控制电磁干扰、保证设备电磁兼容性、提高可靠性的重要技术措施。正确的接地既能抑制干扰的影响，又能抑制设备向外发射干扰；错误的接地反而会引入严重的干扰，甚至使电子设备无法正常工作。通常电路和用电设备的接地按其功能分成两大类：安全接地和信号接地。第54页/共111页55安全接地技术安全接地的目的是为了使设备与大地有一条低阻抗的电流通路，以保证人身安全和设施的安全，接地是否有效主要取决于接地电阻，阻值越小越好。常见的接地体有接地桩、接地网和地下水管等，通常把它们分为自然接
19、地体和人工接地体两大类型。埋设在地下的水管、输送气体和液体的金属管道以及建筑物埋设在地下或水泥中的金属结构、电缆外皮等都属自然接地体。第55页/共111页56自然接地体与大地的接触面积比较大，长度也较长，杂散电阻较小。对于大接地电流系统，由于要求接地电阻值较低，采用人工接地体。人工接地体是人工埋入地下的金属导体，常用的形式有垂直埋入地下的钢管、角铁和平放的圆钢、扁钢，还有环形、圆板形和方板形的金属导体。第56页/共111页57设备安全接地 任何高压电气设备及电子设备的机壳、底座均需要安全接地，以避免高电压直接接触外壳或避免由于内部绝缘损坏造成漏电打火使机壳带电，否则人体触及机壳就会触电。我国设
20、备上用电电压220V(单相)或380V(三相)，当电源频率为50Hz60Hz时，对人体有最严重的触电危害，容易引起人体触电死亡。为保证安全，应将在正常情况下把带电的金属外壳与接地体连接，当人体接触带电外壳时，大部分电流从接地电阻旁路流入大地。第57页/共111页58移动系统接地l飞机、轮船、火车、汽车、导弹等物体都是以一定速度与陆地作相对运动的移动系统，它们内部又装备着密集而先进的电子、电气设备。为了保证系统内部人员、设备的安全和系统的电磁兼容性，必须设置专门的接地系统。第58页/共111页59信号接地技术l与安全接地的目的不同，信号接地主要是为了消除外界或其他设备对本设备的干扰。l电路及设备
21、的各部分都连接到一个共同的等电位点或等电位面，以便有一个共同的参考电位，使各部分电路均执行其正常功能。l信号地线的连接方式可分为3种类型，即单点接地、多点接地与浮地。第59页/共111页60单点接地系统 l单点接地只有一个接地点，该点作为接地参考点，所有接地线均直接接到一点上。l多个设备的参考地通过导线连接到同一点上后统一接地。l单点接地系统中，各种设备的接地线均有一段共同的导线。无论该导线部分的结构和材料如何，导线均有一定的阻抗。下图所示。第60页/共111页61第61页/共111页62第62页/共111页63多点接地系统 l对于高频信号，为了降低地线阻抗，一般均采用多点接地方式。l为了降低
22、电路的地电位，每个电路的地线应尽可能缩短，以便降低地线阻抗。l在导体截面相同的情况下，矩形截面导体的高频性能比圆形截面导体要好。l为了减少电阻，常用矩形截面导体作地线带，通常还在地线和地线排上镀银。第63页/共111页64频率在1MHz以下时可采用单点接地方式；当频率高于10MHz时，应采用多点接地方式；当频率在1MHz10MHz之间时，则应视具体情况而定。第64页/共111页65地环路与屏蔽线接地 l两个地线并联，组成一个完整的电流回路，此时，我们认为两地线构成了地环路。l因屏蔽电缆往往比较长，当屏蔽电缆的屏蔽层两端接地时，屏蔽电缆的屏蔽层与大地就构成了典型的地环路。l在大多数场合，需要设法
23、抑制地环路引起的骚扰。抑制的一般方法是切断地环路、减小或消除地环路的电位差。第65页/共111页66 l可以利用铺设低阻地线的方法降低屏蔽电缆两端的电位差，从而使流过屏蔽电缆屏蔽层的地环路电流大大减小。第66页/共111页67浮地 l浮地的目的是将电路或设备与公共地或可能引起环流的公共导线隔离开来。l浮地的效果取决于是否能做到完全的浮地隔离。当两输入端对地平衡时，即为平衡差分器件。l在设备之间利用差分平衡电路进行通信或控制时，就不需要两设备共地。l两设备之间的地电位差原理上对差分平衡电路的工作没有任何影响。第67页/共111页68防雷接地u接地是分流和排泄直接雷击和雷电电磁脉冲能量的最有效的手
24、段之一。u没有接地装置或者接地不良的避雷设施就成了引雷入室的祸患；而避雷装置接地不好又很可能对落雷附近的电气和电子设备提供电感性、电容性等干扰耦合的机会。u防雷接地的目的就是把雷电流通过低电阻的接地体向大地泄放，从而保护建筑物、人员和设备的安全。第68页/共111页69接地的相关技术问题建筑物内有许多不同性质的电力、电气设备，需要多个接地装置，如避雷接地、电气安全接地、交流电流工作接地、通信及计算机系统接地。直流接地，在数字逻辑系统中又叫逻辑接地），所以才引发出许多接地的技术问题。第69页/共111页70地电气地u“电气地”大地是一个电阻非常低，电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力，而且
25、吸收大量电荷后，仍能保持电位不变，因此适合作为电气系统中的参考电位体。u这种“地”是“电气地”。它并不等于“地理地”，但却包含在“地理地”之中。电气地的阻值范围，随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。第70页/共111页71地电位u“地电位”实验证明，在距单根接地极或距一组接地极外的地方，所成的半球形球面很大，实际上已没有什么电阻存在，这电位等于零的“电气地”称为“地电位”。u接地极就是跟大地紧密接触的一个或一组导体。通常采用圆钢、扁钢或角钢，也可采用铜棒或铜板。第71页/共111页72逻辑地u“逻辑地”电子设备中各级电路电流的传输、信号或极性的转换要求有一个参考电位，这个电位可以防
26、止外界电磁场信号的侵入，常称这个电位为“逻辑地”。u这个地不一定是“地理地”，可能是电子设备的金属机壳、底座、印制电路板上的地线或建筑物内的总接地端子、接地干线等；“逻辑地”可与大地接触，也可以不接触，而“电气地”必须与大地接触。第72页/共111页73u将电力系统或电气装置的某一部分，经接地线连接到接地极称为“接地”。接地装置是接地极与接地线的总称。u电力系统中接地点一般是中性点，也可能是接线上某一点。电气装置的接地部分则为“外露导电部分”。u“外露导电部分”为电气装置中可被触及的导电部分，他在正常时不带电，但在故障情况下可能带电，一般指金属外壳。接地的相关技术问题第73页/共111页74u
27、为了安全保护的需要，将装置外露导电部分与接地线相连进行接地。u一般是水、暖、煤气、空调的金属管道以及建筑物的金属结构。不属于电气装置的外露导电部分。u外露导电部分可能引入电位，一般是“地电位”。接地的相关技术问题第74页/共111页75接地的作用保护性接地u防电击接地。为了防止电气设备绝缘损坏导致击穿或产生漏电流，可将设备的外露导电部分接地，也称保护接地。u防雷接地。为了防止直击雷、雷电感应、静电感应、电磁感应的雷电波侵入，用金属导线（体）与埋在土壤中或埋在混凝土中的散流接地网连接，成为防雷接地。u防静电接地。将静电荷引入大地，防止由于静电积累而对人体和设备造成危害。特别是目前电子设备中集成电
28、路用的很多。而集成电路容易受到静电作用产生故障，接地后可防止电子设备的损害。第75页/共111页76功能性接地u工作接地。在电力系统运行中，为了防止系统振荡和保证在发生事故的情况下能可靠的运行，要在交直流电力系统的适当地方进行接地，交流一般为中性点，直流一般为中点。在电子设备系统中，则称电子设备系统以外的交直流接地为功率地。u直流接地。为了确保稳定的参考电位，将电子设备中的适当金属件作为“逻辑地”，一般采用金属底板作为逻辑地。又将逻辑地及其它模拟信号的接地系统称直流地。第76页/共111页77功能性接地u屏蔽接地。目的是将电磁干扰源引入大地，抑制外来电磁干扰对电子设备的影响，也可以减少电子设备
29、产生的干扰影响其它电子设备。u信号接地。为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。例如检测漏电流的接地，阻抗测量检验和电晕放电损耗测量等电气参考测量的接地。第77页/共111页78零点、接零、接地电阻 u中性点、零点：电路中有一点，它与电路外部端子间的电压绝对值均相等，这点称为中性点，例如变压器三相绕组的星点。中性点接地时称为星点。u接零：将电动机、电器等金属外壳和构架，与中性点连接后再直接与接地系统中的零线相连接，称为接零。在这种系统中的电器设备必须接零。u重复接地：将零线上的一点或几点再次接地，称为重复性接地。第78页/共111页79u接地体与土壤接触面的电阻和土壤电阻之和，称为散流电阻。
30、散流电阻=接地体的对地电压/接地电流u接地电阻包括散流电阻、接地体本身电阻和接地线的电阻。接地电阻=电气设备接地点的对地电压/接地电流u一般接地线和接地体的电阻都很小，可以略去不计，因此可以认为接地电阻就等于散流电阻。u在雷击发生时，接地装置的接地电阻称为冲击接地电阻。冲击接地电阻=冲击电压/冲击电流第79页/共111页80混合接地u多点接地对低频干扰是不利的，在这种情况下，可采用混合接地方式，即一部设备内的各种电路板，以最短导线与机壳连接，或者对干扰信号敏感的设备以最短导线与同一金属体连接，然后该金属体再分别用金属导线连接到地网的同一点。u另一种有效的接地方式是采用环形接地网，即把接地体沿建
31、筑物周围围成一个闭合环，这个接地网可以起到界面内的电场分布比较均匀，减少跨步电压对人的危害，也减少室内的雷击时，由于地面梯度大而产生对设备高压反击的危险。第80页/共111页81接地网第81页/共111页82发电厂远景第82页/共111页83输送电线路近景第83页/共111页84变电站接地网结构第84页/共111页85接地网p埋在地下并直接与大地接触的人工接地体。人工接地体由垂直接地体和水平接地体构成。p对于较大建筑物，垂直接地体的长度宜为2.5m，采用角钢、铜管或圆钢；p水平接地体埋设深度0.50.8m，宜用扁钢或圆钢；p垂直和水平接地体的间距均宜为5m，当受地方限制时可适当减小；所用钢材中
32、，圆钢直径10mm，扁钢截面100mm2，厚度4mm，角钢厚度4mm，钢管的管壁厚度3.5mm。第85页/共111页86接地网的网络结构 第86页/共111页87接地汇集线和接地引入线 第87页/共111页88建筑物的接地系统 第88页/共111页89建筑物的接地系统 第89页/共111页906.6 隔 离 技 术在某些应用场合，单纯的浮地措施并不能达到预期的效果，只有采取适当的隔离措施才能真正切断不同电路的相互干扰。常见隔离措施有：1.隔离变压器隔离；2.光电耦合器隔离；3.光纤隔离。第90页/共111页91电磁干扰隔离u抗干扰变压器：抗干扰变压器一般指变压器采用环形磁路和对称绕组，以提高抗
33、磁场干扰的能力。第91页/共111页92隔离变压器隔离变压器将接地环路断开第92页/共111页93中和变压器u 采用变压器断开接地环路的方法，对直流电路和频率很低（如低于 50Hz）的电路不适用。u在这种情况下，可以采用中和变压器。u将变压器采取这种连接后，它对电流信号的阻抗是很低的，且不会切断直流通路，但对存在的共模噪声信号却具有很高的阻抗。第93页/共111页94u双导线在铁氧体环形磁芯上绕制的中和变压器。实际中可以把多对信号线绕在磁芯上，这种中和变压器也用作数据线 EMI滤波器，或称为磁性滤波。第94页/共111页95光电耦合器切断两电路之间的地环路的另一种方法是采用光电耦合电路。光电耦
34、合器的原理图如下图。输入端为发光二极管，发光的强弱随输入电流变化。输出端为光敏三极管，随着光强的大小变化而使输出电流发生相应变化，将这两种晶体管装在一起就构成光电耦合器。第95页/共111页96光电耦合器件 光电耦合原理图 第96页/共111页97光电耦合器对数字电路特别适用。在模拟电路中，由于发光二极管电流与光强不是线性关系。在传输模拟信号时会产生较大的非线性失真，故光电耦合器的应用受到一定限制。在要求比较高的场合，有时光凭一级电耦合器耦合或隔离变压器耦合所形成的隔离程度还不能达到设计指标，这时就要考虑使用多级耦合隔离措施或使用隔离效果更好的光纤隔离。此时，往往需要在采取隔离措施的同时，对两
35、个希望隔离的电路进行良好的屏蔽。第97页/共111页98电磁干扰抑制技术 不平衡电路第98页/共111页99电磁干扰抑制技术 平衡电路第99页/共111页100电磁干扰抑制技术 改不平衡电路为平衡电路第100页/共111页101防护元件 对电子系统的电涌防护，主要是通过有效的屏蔽、接地等综合措施加以解决，同时也应配以相应的保护装置。放电管氧化锌压敏电阻（MOV）齐纳 TVS二极管（包括普通雪崩、齐纳二极管）TVS晶闸管等。稳定电压、电涌限制和电磁脉冲吸收，静电、电气噪声吸收等。第101页/共111页102气体放电管 气体放电管是一种密封于放电介质中的一个或一个以上放电间隙，用以保护设备和设备操
36、作人员免遭瞬间高电压冲击的浪涌保护器件，简称放电管。它是一种陶瓷或玻璃封装的、内充低压惰性气体的短路型保护器件，一般分两电极和三电极两种结构。表面经过特殊处理的电极的间距一般小于 1mm，所充气体为电气性能十分稳定的惰性气体(如氩气、氖气等)。为了改善响应时间，放电管的内表面可增设一个辅助性点火电极。为了减小直流放电电压的分散性，放电管内壁可涂一种弱放射性的材料。第102页/共111页103气体放电管隙器件的放电电压-电流特性第103页/共111页104第104页/共111页105火花放电管等效电子开关作用 第105页/共111页106氧化锌压敏电阻（无间隙防雷器）由氧化锌压敏电阻片组成，每一
37、个压敏电阻有一定的开关电压，当加在压敏电阻两端的电压低于该数值时，压敏电阻呈现高阻值状态；如果把它并联在电路上，该阀片呈现断路状态；当加在压敏电阻两端的电压高于压敏电压时，压敏电阻即被导通，呈现低阻值，甚至接近短路状态。压敏电阻这种被导通状态可以恢复。当高于压敏电压的电压被撤消以后，它又恢复高阻值状态。第106页/共111页107氧化锌避雷器第107页/共111页108齐纳 TVS 二极管 近年来，由于半导体工艺技术的迅速发展，专门用于电涌保护的雪崩二极管固体瞬态电压抑制器发展很快，有的资料称它为 Transzorb，有的称之为 TVS，这种器件具有大面积的 PN结，可以处理大功率脉冲。第108页/共111页109TVS 晶闸管u工作原理：TVS晶闸管是一种门极由雪崩二极管控制的可控硅型 TVS器件。u当极间加正向电压时，两个 PN结处于正向偏置状态，另一 PN结处于反向偏置状态，此时的TVS晶闸管如一个反向偏置二极管，泄漏电流由 NP结决定。当电压增加时，NP 结工作于雪崩状态，此时，TVS晶闸管处于导通状态，性能如一个正向 PN结。u因此，TVS晶闸管先由 NP雪崩机理起作用，当雪崩电流足够大时，可控硅开通，由正向偏置的 PN结起作用。这一急剧短路的过程与放电管类似。第109页/共111页110第110页/共111页111感谢您的观看！第111页/共111页