1、P1Electromagnetic Compatibility Fundamentals2013-2014-01学期焦重庆电气与电子工程学院，电磁与超导电工研究所J5-D204, 办公室电话： 61773829电磁兼容基础P22.1 电磁骚扰源的分类2.2 几种典型骚扰源2.3 骚扰源的特性2.4 骚扰源的建模2.5 端口与电磁拓扑2.6 电磁环境分类与设备分类2.7 频谱的使用与管理第二讲 电磁骚扰源P32.1 电磁骚扰源的分类按来源分类大气噪声雷电宇宙噪声太阳噪声：电磁脉冲炮弹、电子干扰机、高功率微波武器、核爆电磁脉冲通信系统、电视广播系统、雷达、导航设备、高频辐射加热、手机：开关操作、变
2、化器、电动机、电气故障、输电线路、发电机、整流装置等：计算机、开关电路、复印机、空调、电焊机、医疗设备、感应加热炉：电磨、车床、电锯、焊接设备、钻床、铣床：车辆点火系统、电气机车、电动车：微波炉、吸尘器、风扇、冰箱、干发机、割草机、剃须刀、洗衣机、电磁炉、电脑P42.1 电磁骚扰源的分类天体电磁噪声的频谱分布P52.1 电磁骚扰源的分类按波形分类连续骚扰瞬态骚扰P62.1 电磁骚扰源的分类按频率分类P72.2 几种典型骚扰源输电线路工频电场测试结果P82.2 几种典型骚扰源输电线路工频磁场测试结果220kV北宝线500kV盘北线P92.2 几种典型骚扰源输电线路测量线路的无线电干扰水平，单位
3、dB V/mP102.2 几种典型骚扰源变电站某 500kV变电站的 工频电场 ：上图，沿 CT与断路器连线的下方地面；中图，某一串两相之间的巡视通道；下图，母线下方 B、 C相中间。P11变电站某 500kV变电站的 工频磁场 ：上图，沿 CT与断路器连线的下方地面；中图，某一串两相之间的巡视通道；下图，母线下方 B、 C相中间。2.2 几种典型骚扰源P12变电站500kV变电站围墙外 20m处的 无线电干扰 水平 , 单位 dB V/m2.2 几种典型骚扰源P13静电放电（ ESD）静电电荷的积累 -摩擦起电静电放电 （ Electrostatic Discharge）是指具有不同静电电位
4、的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。静电放电可以形成高电压、强电场、瞬时大电流，并伴有电磁辐射，即静电放电电磁脉冲。2.2 几种典型骚扰源P14静电放电（ ESD）静电电荷的积累 感应起电2.2 几种典型骚扰源P15静电放电（ ESD）人体静电放电模式：左图，人体的电容和电阻；中图，等效电路；右图，150PF， 330人体的典型放电电流 ,峰值电流约 30A（ 8kV电压时）2.2 几种典型骚扰源P16静电放电（ ESD）人体对设备的静电放电：左图，封闭不完整的金属外壳；右图，封闭完整的金属外壳。2.2 几种典型骚扰源P17雷电2.2 几种典型骚扰源http:/en.wikipedia.o
5、rg/wiki/Lightning雷电是发生在雷雨云之间或雷雨云与大地之间的大规模静电放电现象雷电是发生在雷雨云之间或雷雨云与大地之间的大规模静电放电现象对地先导对地先导 迎面先导迎面先导 定向闪击定向闪击回闪回闪P18雷电2.2 几种典型骚扰源雷电参数的数值范围雷电参数的数值范围P19雷电2.2 几种典型骚扰源雷电的作用方式雷电的作用方式直击雷直击雷 电磁耦合电磁耦合P20一次闪电近似为 2m长的垂直电流柱，电流变化速率为 100kA/0.5ms, 试计算距电流柱 200km处接收机接收到的功率。接收天线的有效面积1m2，它的阻抗与自由空间阻抗匹配。假设地面为理想导体，所有其它损耗均忽略。2
6、.2 几种典型骚扰源-41) =4 10 V/m2) 0.42nW or -64dBmEP=P21核爆电磁脉冲2.2 几种典型骚扰源核武器爆炸时，产生一个强大的瞬变电磁场，并且像电磁波一样辐射到周围空间。这就是核电磁脉冲。电磁脉冲是核爆炸瞬发 射线与周围物质（主要是大气）发生作用产生电荷分离和流动而形成的一种特殊辐射环境。P22核爆电磁脉冲2.2 几种典型骚扰源核电磁脉冲的特点：1、幅度大。核电磁脉冲的电场强度在几公里范围内可达 1 10万伏米，是无线电波的几百万倍，大功率雷达波的上千倍，雷电的上百倍。2、作用时间短。上升沿约 5ns，比闪电快 50倍。持续时间约 100-200ns。3、频谱
7、宽，从几赫到 100兆赫，几乎包含了现代军用电子设备所使用的频段，因此对军用电子设备的影响较大。4、作用范围广。高空核爆炸产生的电磁脉冲作用范围可达数百平方公里。第三代核武器专门突出了核弹的电磁脉冲效应， 40%的能量可以转化为电磁能量。P23继电器 /开关电路2.2 几种典型骚扰源电磁骚扰来源：1、周期性的关断和导通（谐波）2、开关处的间歇性放电（电弧）3、电路元件的非线性4、触点材料因受热而导致的性能变化继电器 /开关电路的等效电路P24继电器 /开关电路2.2 几种典型骚扰源继电器开关接通与关断时产生的噪声P25电缆2.2 几种典型骚扰源1）电缆上携带高频电流，能对外辐射电磁波2）处在设
8、备外壳之外的连接电缆，若不加以屏蔽，可能造成严重的电磁辐射3）一般直线铺设的电缆的辐射可以当作线天线建模，而圆形回路铺设的电缆可当作环形天线建模一根长度 l，电流 I的电缆，在到其距离 r， 方向角 的远场区一点上的电场强度为coscos cos60EsinllIr =当电缆长度 l远小于电磁波波长 时，上式简化为60EsinIlr=P26电缆2.2 几种典型骚扰源P27电缆2.2 几种典型骚扰源电缆的共模电流辐射远大于差模电流辐射！电缆的共模电流辐射和差模电流辐射比较示意图 :(a)共模、差模分解；(b)共模辐射的 增强 效应；(c)差模辐射的 相消 效应P28电缆2.2 几种典型骚扰源必要
9、时，为了降低电缆的电磁辐射或削弱外电磁场对电缆的耦合，应给电缆加上 屏蔽层 ，或 滤波 器件P29随机性2.3 骚扰源特性复杂环境（如变电站、多骚扰源场合）中的电磁骚扰具有很强的随机复杂环境（如变电站、多骚扰源场合）中的电磁骚扰具有很强的随机性，包括时间和空间两方面。对这些电磁骚扰的描述需要用到统计方性，包括时间和空间两方面。对这些电磁骚扰的描述需要用到统计方法法（ 1）通过测试获得大量数据）通过测试获得大量数据（ 2）利用统计和概率方法对数据进行挖掘、特征提取）利用统计和概率方法对数据进行挖掘、特征提取R. Holland and R. St. John, Statistical Electromagnetics, Taylor and Francis, 1999.P30频率特性分析2.3 骚扰源特性特点：连续时间信号的频谱是非周期的，周期时间信号的频谱是连续的。反之亦然。特点：连续时间信号的频谱是非周期的，周期时间信号的频谱是连续的。反之亦然。四种不同时间信号的频谱分析方法四种不同时间信号的频谱分析方法
