屏蔽与接地

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低压控制柜的接地与屏蔽问题研究

低压控制柜的接地与屏蔽问题研究

低压控制柜的接地与屏蔽问题研究摘要:低压控制柜是现代电力系统中常见的设备,其可靠性和安全性对电力系统的正常运行至关重要。

在低压控制柜的设计和安装过程中,接地和屏蔽问题是需要认真研究和解决的关键因素。

本文通过对低压控制柜的接地和屏蔽问题进行研究,分析了不良接地和屏蔽对低压控制柜的影响,提出了解决方案,以提高低压控制柜的可靠性和安全性。

1. 引言低压控制柜作为电力系统中的重要设备,广泛应用于工业控制和配电系统中。

一个合理的接地和屏蔽设计对低压控制柜的正常运行至关重要。

然而,在实际应用中,接地和屏蔽问题往往被忽视或处理不当,给低压控制柜的可靠性和安全性带来了一系列问题。

2. 接地问题研究2.1 接地的定义和作用接地是指将电气设备与地之间建立导电连接的过程。

低压控制柜的正确接地可以实现以下作用:提供设备的安全保护,减少电气设备的故障率,保障人身安全,提高设备的可靠性和稳定性。

2.2 接地方式的选择根据不同的电气设备和系统的特点,可以选择不同的接地方式。

常见的接地方式包括:星形接地、剩余电压接地、与附属设备共用接地等。

在选择接地方式时,需要考虑设备的使用环境、工作负载特性以及地电阻等因素。

2.3 接地电阻的测量和控制在低压控制柜的接地设计中,接地电阻的测量和控制是非常重要的。

通过测量接地电阻的大小,可以评估接地系统的性能。

同时,采取有效的措施,如增加接地极数目、改善接地体材料等,可以降低接地电阻值,提高接地效果。

3. 屏蔽问题研究3.1 屏蔽的定义和作用屏蔽是指为了使电磁场或电磁波不对周围环境产生干扰或保护设备免受外界干扰而采取的措施。

低压控制柜的正确屏蔽设计可以降低电磁干扰,提高设备的稳定性和可靠性。

3.2 屏蔽材料的选择在低压控制柜的屏蔽问题研究中,选择合适的屏蔽材料是非常关键的。

常见的屏蔽材料包括导电材料、磁性材料和吸波材料等。

根据不同的电磁波频率和干扰源的特点,选择合适的屏蔽材料可以有效地抑制干扰。

屏蔽层接地原理

屏蔽层接地原理

屏蔽层接地原理
屏蔽层接地是在电子设备中用来抑制电磁干扰的一种方法。

它的原理是通过将设备的屏蔽层与地连接,将电磁波从屏蔽层上导出,从而防止其干扰设备内部的电子元件。

屏蔽层接地的原理基于电磁场的运动规律。

当设备工作时,电磁场会产生磁场和电场,这些电磁场会在设备的屏蔽层上引起感应电流。

如果不对屏蔽层进行接地处理,这些感应电流会在屏蔽层上积累,导致电磁场的反射与辐射,从而干扰设备的正常工作。

通过将屏蔽层与地连接,可以使感应电流通过接地路径消散,从而有效抑制电磁波的干扰。

这是因为地是一个巨大的电荷库,可以吸收并耗散感应电流。

通过将屏蔽层的电磁波引入地,可以防止其对设备内部电子元件的正常工作产生影响。

为了确保屏蔽层接地的效果,需要保证接地路径的良好连接。

这包括使用良好的接地线,确保接地线的质量和连接可靠性。

此外,还需要确保整个系统的接地设计符合相关标准和规范,以达到最佳的屏蔽效果。

总之,屏蔽层接地是一种重要的抑制电磁干扰的方法,通过将屏蔽层与地连接,可以有效地抑制电磁波的干扰,保证设备内部的正常工作。

电路基础原理电路中的接地与屏蔽技术

电路基础原理电路中的接地与屏蔽技术

电路基础原理电路中的接地与屏蔽技术在现代科技的时代,电路技术在各行各业都得到了广泛的应用。

然而,电路中的接地和屏蔽技术往往被忽视,却是保证电路正常运行和信号传输质量的关键要素。

接地是指将电路的一个节点与大地相连,以确保电路的稳定性和安全性。

在电路中,存在着许多不同的信号源与设备,如果不进行良好的接地设计和连接,就会产生潜在的问题。

第一,接地可以防止电路中的分布电容产生放电,从而保护电路免受静电干扰的影响。

其次,接地还可以提供一条安全通道,将电路中的过电流引导到地面,保护设备和人员的安全。

因此,良好的接地设计是电路正常工作的前提。

然而,接地并不是简单地将电路的某个节点与地面相连,而是需要根据具体情况进行合理规划和设计。

首先,需要选择一个合适的接地点,一般选择地下的大水管或金属桩等作为接地点,以保证接地的稳定性。

其次,需要确保接地线的长度和质量,长的接地线会导致阻抗增加,从而影响接地效果。

此外,还需要避免其他电流通过接地线引起电路的干扰。

因此,接地线应尽量与其他线路分离,避免共用通道。

除了接地技术,屏蔽技术也是电路中不可忽视的一部分。

屏蔽是指利用金属材料将电路外部的电磁辐射与干扰隔离开来,保证电路内部的正常工作。

电磁辐射和干扰来自各种信号源,如电源、电缆、无线设备等。

这些辐射会干扰电路中的信号传输和工作稳定性。

通过使用屏蔽材料,如金属屏蔽罩、屏蔽膜等,可以有效地抵消这些辐射和干扰。

在进行屏蔽设计时,需要考虑以下几点。

首先是屏蔽的材料选择,常见的材料有铜、铝等金属,它们具有良好的导电性和抗干扰性。

其次是屏蔽的结构设计,应根据实际情况选择合适的屏蔽结构,如金属壳体、屏蔽箱等。

此外,还需要注意屏蔽的连接和接地方式,确保屏蔽效果的最大化。

总之,接地和屏蔽技术对于电路的正常运行和信号传输质量至关重要。

良好的接地设计可以保护电路免受静电干扰和保护人员安全,而屏蔽技术可以有效地隔离和抵消电磁辐射和干扰。

因此,在电路设计和应用中,我们应该充分重视这两个方面,并根据具体情况进行合理的设计和实施。

屏蔽接地

屏蔽接地

屏蔽接地通常采用两种方式来处理:屏蔽层单端接地和屏蔽层双端接地。

①屏蔽层单端接地是在屏蔽电缆的一端将金属屏蔽层直接接地,另一端不接地或通过保护接地。

在屏蔽层单端接地情况下,非接地端的金属屏蔽层对地之间有感应电压存在,感应电压与电缆的长度成正比,但屏蔽层无电势环流通过。

单端接地就是利用抑制电势电位差达到消除电磁干扰的目的。

这种接地方式适合长度较短的线路,电缆长度所对应的感应电压不能超过安全电压。

静电感应电压的存在将影响电路信号的稳定,有时可能会形成天线效应。

②双端接地是将屏蔽电缆的金属屏蔽层的两端均连接接地。

在屏蔽层双端接地情况下,金属屏蔽层不会产生感应电压,但金属屏蔽层受干扰磁通影响将产生屏蔽环流通过,如果地点A和地点B的电势不相等,将形成很大的电势环流,环流会对信号产生抵消衰减效果。

动力电缆线两边接地,电机端的PE必然要接在驱动端的PE上,并最终接入机箱内的大地汇流排。

信号线则需要区别情况对待,一般而言模拟信号主张单端接地,以避免双端接地时,地电势不同引发的地电流影响信号;数字信号或差分信号主张双端接地,只是过大的地电流也同样可能影响信号。

单端接地。

如果是两端接地,由于两个接地端可能存在电位差,反而会产生干扰。

一般要求是2端接地,然而2端接地要看现场条件,如果现场条件恶劣,会在2端形成感应电压,从而有了感应电流,容易干扰,当然,对模拟量干扰严重,故此时即要单端接地。

高频双端接地如编码器,开关量等,低频单端接地如模拟量等。

单端接地不存在接地电位差的问题,可减少接地干扰。

屏蔽线的接地有三种情况,即:单端接地方式、两端接地方式、屏蔽层悬浮。

(1)单端接地方式:假设信号电流i1从芯线流入屏蔽线,流过负载电阻RL之后,再通过屏蔽层返回信号源。

因为i1与i2大小相等方向相反,所以它们产生的磁场干扰相互抵消。

这是一个很好的抑制磁场干扰的措施。

同时它也是一个很好的抵制磁场耦合干扰的措施。

(2)两端接地方式:由于屏蔽层上流过的电流是i2与地环电流iG的迭加,所以它不能完全抵消信号电流所产生的磁场干扰。

常见接地种类-重复接地、保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接

常见接地种类-重复接地、保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接

常见接地种类:重复接地、保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接常见的接地种类有以下几项:重复接地、保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。

重复接地重复接地就是在中性点直接接地的系统中,在零干线的一处或多处用金属导线连接接地装置。

在低压三相四线制中性点直接接地线路中,施工单位在安装时,应将配电线路的零干线和分支线的终端接地,零干线上每隔1千米做一次接地。

对于距接地点超过50米的配电线路,接入用户处的零线仍应重复接地,重复接地电阻应不大于10欧。

保护接地电气设备在正常情况下不带电的金属外壳及金属支架与大地作电气连接,称为保护接地。

保护接地主要应用在中性点不接地的供电系统中。

倘若不采用保护接地措施,那么人体触及带电外壳时,由于输电线和大地之间存在分布电容而构成回路,使人体有电流通过而发生触电事故。

倘若电气设备采用了保护接地措施,那么人体触及带电外壳时,人体与保护接地装置的电阻并联。

由于接地电阻小于人体电阻,此时可以认为通过人体的电流很小,电流几乎不通过人体,避免了触电事故。

工作接地接地网示意图地是为了使系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。

它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地,在石化和其它防爆系统中还有本安接地。

防雷接地防雷接地是组成防雷措施的一部分,其作用是把雷电流引入大地。

建筑物和电气设备的防雷主要是用避雷器(包括避雷针、避雷带、避雷网和消雷装置等)。

避雷器的一端与被保护设备相接,另一端连接地装置。

当发生直击雷时,避雷器将雷电引向自身,雷电流经过其引下线和接地装置进入大地。

此外,由于雷电引起静电感应副效应,为了防止造成间接损害,如房屋起火或触电等,通常也要将建筑物内的金属设备、金属管道和钢筋结构等接地;雷电波会沿着低压架空线、电视天线侵入房屋,引起屋内电工设备的绝缘击穿,从而造成火灾或人身触电伤亡事故,所以还要将线路上和进屋前的绝缘瓷瓶铁脚接地。

屏蔽接地是消除电磁场对人体危害的有效措施,也是防止电磁干扰的有效措施。

仪表和控制系统的接地、屏蔽

仪表和控制系统的接地、屏蔽

仪表和控制系统接地和屏蔽1 仪表和控制系统接地的作用仪表和控制系统接地的作用有两个:一是安全,即保护人身安全和仪表及控制系统的安全;二是保障仪表和控制系统稳定、准确地运行,也就是保证信号通畅、抗御各种干扰。

2 仪表和控制系统接地的分类根据上述接地目的,仪表和控制系统的接地可作如下分类。

2.1保护接地、静电接地用电仪表的金属外壳及自控设备正常不带电的金属部分,由于各种原因(如绝缘破坏)而有可能带危险电压者,均应作保护接地。

保护接地就是给危险电压提供一条通路,使之不经过人体。

针对危险电压,各国都有安全电压值的规定。

有些国家规定为50V和25V,日本规定为60V,我国习惯采用36V和12V,有些规定采用36V。

绝缘体或高电阻体由于感应或摩擦等原因均可能造成电荷积聚。

积聚的电荷可能对仪表和控制信号造成干扰,静电荷放电可能损坏仪表设备。

为防止静电的危害,一方面采取措施抑制静电的产生,另一方面应采用接地的方法给静电提供宣泄的通路,使之不能积聚。

已作保护接地的地方,即可认为已作了静电接地。

2.2工作接地工作接地又可分为信号回路接地、屏蔽接地和本安接地。

在仪表和控制系统中,信号分为隔离信号和非隔离信号,隔离信号一般可以不接地,非隔离信号需要建立一个公共参考点(一般为直流电源的负极)。

同时,这种电路的共模抑制电压通常很小,为了减少由此引进的共模干扰,也需对此公共点实行接地。

屏蔽接地是用来降低电磁场干扰、电缆的屏蔽层、排扰线、电缆保护管、电缆槽等均应接地才能起到屏蔽作用。

本安接地是指齐纳安全栅的接地(隔离型安全栅采用了隔离保护技术,不必作专门的接地)。

一般齐纳安全栅由直流24~30V供电,因此齐纳安全栅接地必须与直流电源公共端相连接。

另一方面,为了实现对交流短路的保护,安全栅接地又必须与交流供电中线连接。

3 仪表和控制系统的接地方式3.1单独接地早期国内一些规定及某些DCS制造厂要求,仪表和控制系统的保护接地接入电气安全接地网,工作接地则采用独立的、干净的接地装置与大地相接,两种接地网之间距离至少保持5m。

屏蔽与接地

屏蔽与接地

随着 变频 器等 电气 设 备 的使用 , 间 环境 当 中 空 的电磁 干扰越 来 越 严 重 , 检 测 设 备及 控 制 系 统 的 对
影 响巨大 , 常 表现 为检 测数 值无 规律 变化 、 通 或在 控
1 屏 蔽 的基本 模 型
屏 蔽 分为 主 动屏 蔽 和被 动屏 蔽 , 主动屏 蔽 目的
如果 空 间存 在一 静 电场 , 将一 个 封闭 得到 金 属
收稿 日期 : 1 0 2 1— 2—2 0 1
作者简介 : 贾玉乾( 9 4一)男 , 17 , 内蒙古鄂尔多斯市人 , 工程师 , 现从事 自动化 系统维护工作 。
包 钢 科技
第3 7卷
盒放人 该静 电场 中 , 根据静 电感 应原 理 , 金属盒 的 在 两侧分 别感 应 出等量 的正 负 电荷 , 属 盒 中 没有 电 金 荷, 是等 电位 的 , 属 盒无 论 是 否 接地 , 金 在金 属 盒 内
Ab t a t T e c mmo n i it r r n e w y i t p l he d d c be, u o t s t e e e t r o o d i sr c : h o n a t — n e e e c a s o a py s il e a l b t s mei h f cs a e n tg o n f me p a t e . n t i at l t e r ao swh h s f l in l o l e ta s te o mal y efc iey c n e t g s il i g r ci s I h s ri e,h e sn y t eu eu g asc u d b n mi d n r l h fe t l o n c i h e dn c c s r t y v n e d i h H o q i me ta e e p mn d w t o e e d n s w t s e fe u p n r x l e i s me lg n . h h Ke r s i tr r n e s il ig go n ig; o n c in y wo d :n e e e c ; h ed n ; r u d n c n e t f o

重复接地、保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地

重复接地、保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地

重复接地、保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地接地为防止触电或保护设备的安全,把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线;利用大地作电流回路接地线。

在电力系统中,将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。

1、接地种类——常见的接地种类有以下几项重复接地、保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。

2、重复接地重复接地就是在中性点直接接地的系统中,在零干线的一处或多处用金属导线连接接地装置。

在低压三相四线制中性点直接接地线路中,施工单位在安装时,应将配电线路的零干线和分支线的终端接地,零干线上每隔1千米做一次接地。

对于距接地点超过50米的配电线路,接入用户处的零线仍应重复接地,重复接地电阻应不大于10欧。

保护接地电气设备在正常情况下不带电的金属外壳及金属支架与大地作电气连接,称为保护接地。

保护接地重要应用在中性点不接地的供电系统中。

假如不采纳保护接地措施,那么人体触及带电外壳时,由于输电线和大地之间存在分布电容而构成回路,使人体有电流通过而发生触电事故。

假如电气设备采纳了保护接地措施,那么人体触及带电外壳时,人体与保护接地装置的电阻并联。

由于接地电阻小于人体电阻,此时可以认为通过人体的电流很小,电流几乎不通过人体,避开了触电事故。

工作接地接地网示意图地是为了使系统以及与之相连的仪表均能牢靠运行并保证测量和掌控精度而设的接地。

它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地,在石化和其它防爆系统中还有本安接地。

防雷接地防雷接地是构成防雷措施的一部分,其作用是把雷电流引入大地。

建筑物和电气设备的防雷重要是用避雷器(包括避雷针、避雷带、避雷网和消雷装置等)。

避雷器的一端与被保护设备相接,另一端连接地装置。

当发生直击雷时,避雷器将雷电引向自身,雷电流经过其引下线和接地装置进入大地。

此外,由于雷电引起静电感应副效应,为了防止造成间接损害,如房屋起火或触电等,通常也要将建筑物内的金属设备、金属管道和钢筋结构等接地;雷电波会沿着低压架空线、电视天线侵入房屋,引起屋内电工设备的绝缘击穿,从而造成火灾或人身触电伤亡事故,所以还要将线路上和进屋前的绝缘瓷瓶铁脚接地。

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屏蔽技术1屏蔽的定义屏蔽可通过各种屏蔽体来吸收或反射电磁场骚扰的侵入, 达到阻断骚扰传播的目的; 或者屏蔽体可将骚扰源的电磁辐射能量限制在其内部, 以防止其干扰其它设备。

(对两个空间区域之间进行金属的隔离, 以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。

)1. 一种是主动屏蔽, 防止电磁场外泄;2. 一种是被动屏蔽, 防止某一区域受骚扰的影响。

屏蔽就是具体讲, 就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来, 防止干扰电磁场向外扩散; 用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来, 防止它们受到外界电磁场的影响。

因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗) 、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射) 和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波) 的作用, 所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

2.屏蔽的分类屏蔽可分为电场屏蔽、电磁屏蔽和磁屏蔽三类。

电场屏蔽又包括静电场屏蔽和交变电场屏蔽; 磁场屏蔽又包括静磁屏蔽和交变磁场屏蔽。

1. 静电屏蔽常用于防止静电耦合和骚扰, 即电容性骚扰;2. 电磁屏蔽主要用于防止高频电磁场的骚扰和影响;3. 磁屏蔽主要用于防止低频磁感应, 即电感性骚扰。

2.1静电场屏蔽和交变电场屏蔽用来防止静电耦合产生的感应。

屏蔽壳体采用高导电率材料并良好接地,以隔断两个电路之间的分布电容偶合,达到屏蔽作用。

静电屏蔽的屏蔽壳体必须接地。

以屏蔽导线为例,说明静电屏蔽的原理。

静电感应是通过静电电容构成的,因此,静电屏蔽是以隔断两个电路之间的分布电容。

静电感应,既两条线路位于地线之上时,若相对于地线对导体1 加有V1的电压,则导体2 也将产生与V1成比例的电V2。

由于导体之间必然存在静电电容,若设电容为C10、C12 和C20,则电压V1 就被C12 和C20 分为两部分,该被分开的电压就为V2,可用下式加以计算;导体1 和2 之间加入接地板便可构成静电屏蔽。

这样,在接地板与导体1、导体2之间就产生了静电电容C`10 和C`20。

等效电路,增加了对地静电电容,消除了导体1、2 之间直接偶合的静电电容。

按示2.1,由于C12=0,故与V 1 无关,V2=0。

这就是静电屏蔽的原理。

我们若用金属壳体将干扰源屏蔽起来, C1 为干扰源与屏蔽壳体之间的电容, C2 为电子设备与屏蔽壳体之间的电容, Zm 为屏蔽壳体对地阻抗。

可求得屏蔽后电子设备上的耦合干扰电压:V sm = ω2 C1 C2 Zm ZsV N / { (ω2 C1 C2 Zm Zs - 1)- jω[ ( C1 + C2) Zm + C2 Zs ]} (2)如果将屏蔽壳体理想接地,即Zm = 0 ,则V sm= 0 ,耦合干扰可完全消除, 也就是说, 要想完全消除上述干扰的必要条件是要求屏蔽壳体良好接地,在实际工作中, 一般要求接地电阻小于2m Ω就可以了。

如果我们使用了屏蔽壳体,但不接地时,此时Zm = ∞,且C1 < C , C2 < C ,则可断定V sm > V s ,可知屏蔽后的耦合干扰, 不但不能抑制, 反而更加严重。

同样, 如果干扰源不屏蔽, 而将电子设备屏蔽,结果与上述屏蔽效果类似。

在实际工作中,是屏蔽干扰源还是屏蔽受感器,建议进行综合全盘考虑,应根据简便、经济、操作方便、场地等具体情况而定。

对于平行导线, 由于分布电容较大, 耦合干扰尤其严重, 需采用同轴电缆导线。

有关同轴电缆导线的抗干扰问题,后面将另行分析讨论。

耦合干扰的大小与频率有关,频率升高,干扰增加。

故此,频率越高,采用屏蔽越有必要,屏蔽后的效果越明显。

2.2电磁屏蔽电磁屏蔽的机理就是电磁感应现象。

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,产生屏蔽效果。

因此,电磁屏蔽较适用于高频。

低频时感应电流小,屏蔽效果差;应保证屏蔽壳体各部分具有良好的电气连续,使感应电流能在壳体中流畅,以便产生足够大的感应电磁场来抵消外界电磁场,否则将影响屏蔽效果。

所谓电磁感应,即回路与回路之间的电磁偶合。

当电流i1、i2 通过导线1 和2 时,若分别构成回路,则相互之间就产生电磁偶合。

所谓偶合,即在导体2 流过i1 的成分,在导体1又流过i2成分。

对导体1来说,i2为不需要的电流,因此,它只能是对i1 的噪声成分。

回路1与回路2之间的磁通便不相连接,这样即可完成屏蔽。

但是,实际上,在防骚扰措施上很少采用装入磁性材料的方法来进行屏蔽。

这是因为适当的带状高性能磁带比较昂贵的缘故。

真正有效而实用的办法是尽可能避免组成回路。

以上谈到的屏蔽问题,重要的是要分清骚扰究竟是源于电压还是起源于电流。

必须按照不同的情况来决定采用静电屏蔽还是采用电磁屏蔽。

在交变场中, 电场和磁场总是同时存在的, 这时屏蔽要考虑对电磁场的屏蔽, 也就是电磁屏蔽。

电磁屏蔽不是电场屏蔽和磁场屏蔽的简单叠加。

在前面所述的4种情况中, 把高频和低频电场或磁场分开讨论本身也是一种简化, 因为低频和高频中间的过渡是非常复杂的。

一般情况, 在频率较低的范围内, 电磁干扰一般出现在近场区(感应场) 。

而近场根据干扰源的性质不同, 电场和磁场的大小有很大差别。

如高电压小电流的干扰源以电场干扰为主, 磁场干扰可忽略不计,只考虑电场屏蔽即可; 而低电压高电流干扰源则以磁场干扰为主, 电场干扰可以忽略不计, 这时只考虑磁场屏蔽即可。

当频率较高时, 干扰源的电磁辐射能力增加, 会产生辐射电磁场即远场区(辐射场) 。

远场干扰中的电场干扰和磁场干扰都不可忽略, 需要同时实行电场和磁场屏蔽, 一般的做法是采用电阻率和磁导率都低的导体做成屏蔽盒并良好接地。

2.3 磁场屏蔽当干扰源以电流形式出现时,此电流所产生的磁场通过互感耦合对临近信号形成干扰。

抑制这类干扰,有效办法是施行磁场屏蔽。

磁场屏蔽首先应注意到干扰源的频率高低,因为随干扰频率的不同,屏蔽原理也不同,它将涉及到屏蔽材料的选用以及屏蔽壳体设计、制作等诸方面的问题,若不加分析就不可能达到抑制干扰的效果。

2.3.1 低频磁场屏蔽这里所指低频一般在100kHz 以下。

设相近的两平行导线1 和导线2。

导线1 对导线2 的磁场耦合干扰为:U2=jωMI1式中:M为两导线间的分布互感,M=Φ/I1;I1 为导线1 流过的电流;Φ为电流;I1 产生的对导线2 交连的磁通。

为抑制磁场耦合干扰,应尽量减少分布互感M,也就是减少干扰源与被干扰电路之间的交连磁通Φ。

屏蔽对策屏蔽此类干扰,建议选用具有高导磁率的铁磁材料做成屏蔽壳体,将干扰源屏蔽起来,这样能使干扰源产生的磁通被引导至铁磁材料中,从而不与被干扰的电路交连。

同理,也可将被干扰的电路屏蔽起来。

有关屏蔽壳体的制作,应注意下列事项:1. 所选用材料磁路的磁阻Rm 越小越好Rm=L/μS(L 为磁路长度;S 为磁路横切面积;μ为导磁率)。

选用μ值高的铁、硅钢片、坡莫合金等;2. 在屏蔽壳体设计时,应使壳体有足够的厚度以增大S,达到增加屏蔽效果的目的;在垂直于磁通方向不能开口,以免增大磁阻;3. 为了更好地提高屏蔽效果,有时采用多层屏蔽,在安装时要注意将屏蔽壳体拧紧。

2.3.2 高频磁场屏蔽频率在100kHz 以上高频磁场的屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽壳体表面所产生的涡流的反磁场来达到目的。

上述铁磁材料在高频情况下,其磁性损耗太大,不利于在屏蔽壳体上形成尽量大的涡流,达不到有效消除高频磁场干扰的目的。

一个良导体制成的屏蔽壳体对一个电子线路的屏蔽等效电路图。

L 为电子电路的电感;M为电子电路与屏蔽壳体的互感;Ls 为屏蔽壳体的电感;I 为电子电路的电流;Rs 为屏蔽壳体的电阻。

从而可得出屏蔽壳体上形成的涡流为:Is=jωMI/(Rs+jωLs)当频率高时,ωLs>>Rs,此时Rs 可忽略不计,则可简化为Is≈MI/Ls当频率低时,ωLs<<Rs,此时ωLs 可忽略不计,则可简化为Is≈jωMI/Rs屏蔽对策1. 涡流随频率升高而增大,这说明高频磁场屏蔽应选用导电材料。

2. 在高频段,涡流大小与频率无关,即涡流随频率升高增大到一定程度后,继续升高频率其屏蔽效果就不再增强了。

3. 在低频段,ω低,Is 小,其屏蔽效果差;Rs 小,Is 大,屏蔽效果好,而且屏蔽损耗也少,这就要求屏蔽材料选用良导体。

由于高频集肤效应,涡流仅在屏蔽壳体表面薄层流过,因此,在设计高频屏蔽壳体时,与低频屏蔽壳体不同,无需做得很厚,只需保证一定的机械强度即可,一般为0.2~0.8mm。

对于屏蔽导线,通常采用多股线编织网,因其在相同体积下有更大的表面积3.屏蔽常用分析因同轴电缆线在实际中应用非常普遍,对它的屏蔽问题, 单独进行讨论是非常必要的。

在电场中采用同轴电缆对抑制容性耦合是十分有效的,但在磁耦合中, 同轴电缆线的抗干扰问题就复杂多了。

其复杂所在是同轴电缆线由中心导线与屏蔽层组成,在一定的条件下能形成屏蔽层与中心导线的磁耦合。

现进行分析如下:(1) 铜轴电缆的中心导线是受感器时, 为分析方便, 视中心导线无电流通过, 而屏蔽层有均匀轴向电流IS 流过。

这时屏蔽层产生的自感为L s =φ/ Is ,屏蔽层与中心导线之间产生的互感M = φ/ Is ,由于IS 所产生的磁通全部包围着中心导线,故上述两式中的φ相等。

V s是外界因素在屏蔽层上感应的电压, Is 是V s所产生的电流,加之屏蔽层自感L s 和电阻Rs 的存在, 使得Is 对中心导线产生了感应电压V n。

V N = jωMIs ,Is = V s/ ( Rs + jωL s)将式(6) 代入式(7) ,且L s = M = </ Is 得V N = V s/ (1 - jRs/ ωL s) (8)屏蔽层的截止角频率ωc = R/ L s ,故取模V = V s/ 1 + (ωc/ ω) 2当ω= 0 (直流) 时, V N = 0 ,当ω= 5ωc 时,V n = 0. 98 V s 。

当屏蔽中有电流时,中心导线上将感应一个电压V n ,此电压在频率ω≥5ωc 时接近于屏蔽层上的电压V S ,并随着频率升高而增大。

我们将屏蔽层两端接地并不能抑制磁耦合干扰,因为屏蔽层中的电流所产生的磁通会与中心导线交连。

通常只将屏蔽层上感应的电荷泄放入地,起到电场屏蔽作用。

(2) 同轴电缆的中心导线是干扰源时,即中心导线有电流流过。

这时如将屏蔽层的一端接地,那么中心导线在屏蔽层上感应的电荷被泄放入地,起到了电场屏蔽作用,但对磁场来说,其作用是非常小的。

如果将屏蔽两端接地,所示,由A RSL SB 支路到方程:( Rs + jωL s) Is - jωMI1 = 0由于M = L s ,代入可得:IS = jωI1/ ( jω+ ωC) 及I = Is/ 1 + (ωc/ ω) 2如果中心导线电流I1 的频率ω远大于屏蔽层的截止频率ωc 时, 屏蔽层电流IS 将接近于外部磁场近于互相抵消, 起到了防磁辐射的目的。

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