电磁兼容实验报告3-4

电磁兼容实验报告

学院：信息科学与工程学院

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实验三电感耦合对电路性能的影响电力系统中，在电网容量增大、输电电压增高的同时，以计算机和微处理器为基础的继电保护、电网控制、通信设备得到广泛采用。因此，电力系统电磁兼容问题也变得十分突出。例如，集继电保护、通信、SCADA功能于一体的变电站综合自动化设备，通常安装在变电站高压设备的附近，该设备能正常工作的先决条件就是它能够承受变电站中在正常操作或事故情况下产生的极强的电磁干扰。

此外，由于现代的高压开关常常与电子控制和保护设备集成于一体，因此，对这种强电与弱电设备组合的设备不仅需要进行高电压、大电流的试验，同时还要通过电磁兼容的试验。GIS的隔离开关操作时，可以产生频率高达数兆赫的快速暂态电压。这种快速暂态过电压不仅会危及变压器等设备的绝缘，而且会通过接地网向外传播，干扰变电站继电保护、控制设备的正常工作。随着电力系统自动化水平的提高，电磁兼容技术的重要性日益显现出来。

一、实验目的

通过运用Multisim仿真软件，了解此软件使用方法，熟悉电路中因电感耦合造成的电磁兼容性能影响。

二、实验环境：Multisim仿真软件

三、实验原理：

1.耦合

（1）耦合元件：除二端元件外，电路中还有一种元件，它们有不止一条支路，其中一条支路的带压或电流与另一条支路的电压或电流相关联，该类元件称为偶合元件。

（2）磁耦合：如果两个线圈的磁场村相互作用，就称这两个线圈具有磁耦合。（3）耦合线圈：具有磁耦合的两个或两个以上的线圈，称为耦合线圈。

（4）耦合电感：如果假定各线圈的位置是固定的，并且忽略线圈本身所具有的电阻和匝间分布电容，得到的耦合线圈的理想模型就称为耦合电感。

自感磁链：11ψ=1N 11Φ 22ψ=2N 22Φ 互感磁链：21ψ=2N 21Φ 12ψ=1N 12Φ 2.伏安关系

耦合线圈中的总磁链：1ψ=11ψ±12ψ=1L 1i ±M 2i

2ψ=22ψ±21ψ=2L 2i ±M 1i

根据法拉第电磁感定律及楞次定律：电路变化将在线圈的两端产生自感，电压U L1，U L2和互感电压U M21，U M12。 于是有：

dt

di

L dt d L U 11111==

ψ

dt

di L dt

d L U 2

2

222

==

ψ

dt di

M dt d M U 1

2121==

ψ

dt di M dt d M U 21212==ψ 两线圈的总电压U1和U2应是自感电压和互感电压的代数和。即：

dt di

M dt di L M U L U U 211

1211±±=±±= dt di M dt di L M U L U U 1

22

2122±±=±±=

仿真图：

图中，信号源选择sources 中的AC power ，互感线圈选择Basic Virtual 中的TS Virtual 元件

图 10-1 耦合电感

M

+

_

+ _

* *

i 1 1L 2L i 2 u 1 u 2

图 10-2 同名端

1、a 断开T1的二次侧，观察R1端电压波形

b 连接T1的二次侧，观察T1一、二次侧电阻端电压波形

2、a 将电路T1的二次侧换成一低频信号源，频率设置为10Hz、50Hz 、100Hz，

分别记录T1一、二次侧电压波形 10HZ:

50HZ:

100HZ:

b将电路T1的二次侧换成一高频信号源，频率设置为1Khz、5KHz，并分别记录其波形

1KHZ:

5KHZ:

3、定性的分析改变参数前后波形变化，从电磁兼容角度理解电路性能改变的原因。

当二次侧不接信号源，只接电阻形成通路时，对一次侧正弦波的影响不太明显。但当二次侧加入信号源，明显对一次侧和二次侧的波形造成影响；

基于实验结果的比较，可以了解电路设计中电磁兼容方面的影响，加深我们对电路性能的影响分析。

实验四电容耦合对电路性能的影响

一、实验目的：

1.研究旁路电容对电路性能的影响

2.研究耦合电容对电路性能的影响。

二、实验仪器：

Multisim仿真软件

三、实验原理：

在通常电路仿真中，线路间影响理想为没有，但实际应用中，如制作PCB板中，线路间会产生部分电容，即两线路因空间距离的影响而在线

路间产生的空间电容，若在设计中不考虑此电容影响，实际运用中，我们的电路板性能将遭受很大的影响，甚至不能正常工作。这种影响我们称为

电磁兼容性影响

上图为一PCB板图，图中蓝线为电路走线，这样各个线路间或大或小的就会产生部分电容，实验中我们用具体的电容模拟PCB板中的部分电容，来观察它对理论输出的影响。

电路图1

电路图

四、实验内容：

1、改变C1、C

2、C

3、C4的大小，观察波形输出并记录 C1=0.03uf:

C1=300uf:

C2=5uf:

C2=500uf:

C3=0.03uf:

C3=300uf:

C4=0.03uf:

C4=300uf:

2、改变V1的频率，观察输出波形并记录，频率设置1hz、50hz、500hz、1khz

V1=1hz:

V1=500hz:

3、保持V1不变，将V2接入电路，改变V2的频率，观察输出波形并记录，频率设置同上

V2=1hz:

V2=500hz:

4、查阅相关资料，总结改善电路电磁兼容性的方法。

PCB电磁兼容设计不仅是使电路板上各部分单元电路之间、同一系统的不同PCB之间没有相互干扰，而且要求PCB尽量减小对外界的电磁发射，从而使整机达到有关标准的要求。

五、总结

为了实际中电路的正常的工作，我们必须做好电磁兼容方面的考虑，尽量使影响降到最低，保证电路性能良好。