电磁场与电磁兼容
电磁场与电磁兼容 闻映红
A 或用上面带箭头的符号
A 来表示
用有向线段（带箭头的线段）来表示:
A
B
为了能对矢量进行运算，首先必须确定坐标系
直角坐标系： 由三个相互垂直的平面构成，某一点的位置 由这三个平面的交叉点来描述：P =（x, y, x）
如果矢量在直角坐标系每个坐标轴上的投影分别 为Ax, Ay, Az，则矢量可以写成单位矢量的叠加：
F dS 0
S
则称其为无散场——F=0 无散场对应着一个矢量场A——F = A
若F=0，则F≠0——散度源（通量源） 若F=0 ，则F≠0——旋度源（涡旋源） 源是场的因，场同源一起出现。
例：判断矢量场的性质
F 0 F 0
F 0 F 0
四、标量场的梯度
设有一个标量场 f 从场中某点沿路经dl位移到邻近的另一点，此 标量值从 f 变化为 f+df ，在直角坐标系内增量为
f f f d f dx d y dz x y z f f f x a x y a y z a z d l f d l
3. 矢量的积分运算
在直角坐标系中，路径长度微分元，曲 面积微分元和体积微分元为：
d l d xa x d ya y d za z ds dy d za x dzdxa y dxdya z dv d xdy d z
（1）矢量场沿曲线C的积分 ：
x 1 y 1 z 0
0 2 3 2 x 2dx y 2 ydy zdz y 1 z 0 x 1 13 J 6
（2）矢量场在曲面S上的面积分：
F ds F cos ds Fx dydz Fy dxdz Fz dxdy
电磁兼容试验指导书
《电磁兼容实验》指导书华北电力大学电磁场与电磁兼容实验室2006年12月实验一静电放电抗扰度试验 (3)实验二射频电磁场辐射抗扰度实验 (5)实验三电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 (9)实验四浪涌抗扰度试验 (11)实验五振荡波抗扰度试验 (12)实验六屏蔽电缆耦合试验任务书 (14)实验七电磁场屏蔽试验任务书 (15)实验一静电放电抗扰度试验概述引用标准：GB/T17626.2(IEC61000-4-2)标准的依据：人体放电试验等级：空气放电、接触放电四级。
一、实验目的1.掌握静放电试验的步骤和要求。
2.掌握静电放电试验的试验室配置。
3, 了解静电放电枪功能及使用方法。
二、实验设备：静电放电枪、接地系统、试验台、水平和垂直耦合板、绝缘垫、耦合板放电线三、实验容：1.介绍试验的标准配置要求。
接地系统、设备要求(位置、接地、线缆)、耦合板＞台式设备：＞落地式设备：2.介绍静电放电枪的功能及使用。
＞结构及附件：接地线、放电头、主机＞功能及使用联接3.试验的实施＞试验应根据试验计划进行。
试验计划容包括：——受试设备的典型工作条件；——受试设备是按台式还是按落地式设备进行试验；——确定施加放电点；——在每个点上，是采用接触放电还是空气放电；——所使用的试验等级——符合性试验中在每个点施加放电的次数（至少施加十次单次放电（以最敏感的极性），连续单次放电的时间间隔至少1秒。
——是否还进行安装后的试验＞直接放电试验：空气放电、接触放电I.选择放电试验点、面II.选择放电方式及要求：选择空气放电或接触放电。
空气放电和接触放电的放电要求。
＞间接放电试验：水平耦合、垂直耦合。
放电位置及要求。
四、报告要求：根据以上试验及试验标准归纳、总结出试验程序及要求。
实验二射频电磁场辐射抗扰度实验概述引用标准：GB/T17626.2 (idt IEC61000-4-2) 标准依据：空间射频辐射电磁波实验等级：三级一、实验目的：1. 了解试验设备、设施的功能及作用。
第9章接地和搭接
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根据接地(jiēdì)的作用分类
电磁场与电磁兼容
分类 次子分类 防电击接地
保护性 防雷接地 接地 防静电接地 防电蚀接地 工作接地
功能性 逻辑接地 接地 屏蔽接地 信号接地
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保护性接地(jiēdì)-防电击接地(jiēdì)
电磁场与电磁兼容
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安全(ānquán)地作用
模拟(mónǐ)电 路1
模拟电路2
模拟电路3
数字信息处理电路
数字逻辑控制电路
马达驱动电路
继电器驱动电路
电磁场与电磁兼容
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接地方式(fāngshì)-线路板上的 地线
噪声 (zà os hēng)
模拟 数字
电磁场与电磁兼容
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接地方式(fāngshì)-混合接地
Rs
~ Vs
地电流 (diànliú)
❖ 搭接的目的是： ❖ 建立信号电流的均匀和稳定的通路，避免金属连接
点之间产生电位差，这个电位差会导致电磁干扰。 ❖ 保证电源、信号的良好连接回路。 ❖ 减小装置之间的电位差，避兔电磁干扰。 ❖ 控制装置表面流动的射频电流。 电❖磁场建与电立磁兼安容 全保护、雷电保护、静电放电保护的可靠回
路。
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❖ 接地电阻的组成 ❖ 接地线及接地电极的电阻 ❖ 电极与土壤的接触电阻 ❖ 大地的电阻 ❖ 铁标规定共用接地系统接地电阻小于4Ω，单独
设置的防雷保护地，接地电阻小于10Ω。
电磁场与电磁兼容
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球型接地电阻(diànzǔ)计算 I
J
I 4 r 2
E
J
I 4 r 2
U ball
a
I 4
电磁场与电磁兼容2013期末复习课
考虑分布参数影响后电感器、电容器的实际频
1、计算两个半波偶极子天线之间的耦合,并 得出天线系数与天线增益的关系.假设天线相 距1000m,工作频率为150MHz,在最大接收方向 上相互平行排列.发射偶极子由100V(峰 值),50Ω的源激励,如图所示.求接收天线的最 大接收功率,并估算半波偶极子在150MHz的天 线系数.
无耗传输线的特性阻抗 无耗传输线传播系数 无耗传输线的输入阻抗 电压反射系数 电压驻波比
Z0 =
L1 C1
α =0
β = ω L1C1
' Z + jZ tan( β z ) 0 Z in ( z ' ) = Z 0 L Z 0 + jZ L tan( β z ' )
U − ( z ' ) U 2 − I 2 Z 0 −2 Γz ' e ρ(z ) = = + ' U ( z ) U 2 + I2 Z0
复习课
1、 电偶极子辐射场(远场)计算公式和特性
60π Il − jkr = θ E j e sin θ λr Il − jkr = θ H j e sin ϕ 2λ r = = = = E H H 0 E ϕ θ r r
1）电偶极子辐射的波在远区为横电磁波
3）坡印亭矢量的瞬时值为正值，即 S 为实数
U= ( z ) U (1 + = Γ) U (1.21 − j 0.23)
传输线的电流表达式：
+
+
I= ( z ) U (1 − = Γ) U (0.79 + j 0.23)
+
+
(3)根据定义式
电路中的电磁场仿真与电磁兼容性分析
电路中的电磁场仿真与电磁兼容性分析在电子器件的设计和开发过程中，电磁场仿真与电磁兼容性分析是非常重要的环节。
通过模拟电磁场的分布和传播，可以评估电路中的电磁干扰和抗干扰能力，保证电路的性能和可靠性。
本文将介绍电路中的电磁场仿真技术和电磁兼容性分析方法。
一、电磁场仿真技术1. 有限元电磁场仿真法有限元电磁场仿真法是一种常用的电磁场计算方法，它基于有限元分析原理，通过将电磁场区域划分为有限个单元，建立电磁场方程组并求解，从而得到电磁场的分布情况。
该方法适用于各种复杂的电磁场问题，并可以考虑材料的非线性和边界的复杂情况。
2. 时域电磁场仿真法时域电磁场仿真法是一种基于时域分析的电磁场计算方法，它可以模拟电磁场的瞬态响应和时变行为。
该方法适用于脉冲电磁场分析、电磁辐射和电磁敏感性等问题。
通过时域仿真，可以评估电路中的电磁脉冲干扰和电磁辐射情况，为电路的设计提供指导。
3. 高频电磁场仿真法在高频电路设计中，电磁场的分布和传播会对电路的性能产生重要影响。
高频电磁场仿真法可以模拟MHz至GHz频段的电磁场分布和传输特性，帮助优化高频电路的布局和串扰问题。
常用的高频电磁场仿真工具包括ANSYS HFSS、CST Studio Suite等。
二、电磁兼容性分析方法1. 辐射干扰分析辐射干扰是指电路中的信号通过电磁场辐射传播，对其他电路或设备产生干扰的现象。
电磁辐射会导致电磁兼容性问题，影响电路的正常工作。
进行辐射干扰分析，可以评估电路的辐射水平，并采取适当的电磁屏蔽和滤波措施，降低辐射干扰。
2. 传导干扰分析传导干扰是指电磁场通过电路的导线或接地路径传导，对其他电路或设备产生干扰的现象。
传导干扰问题主要出现在电路布局不合理或接地设计不良的情况下。
通过传导干扰分析，可以评估电路的传导路径和敏感性，采取屏蔽、隔离和滤波等措施，提高电路的抗干扰能力。
3. 敏感性分析敏感性分析是评估电路对外界电磁场干扰的敏感程度，从而确定电路的可靠性和稳定性。
电磁兼容培训课件(2024)
屏蔽措施
采用金属屏蔽体、吸波材料等，实现对电磁波的 有效屏蔽。
滤波技术
运用滤波器等手段，滤除设备间不必要的电磁干 扰信号。
2024/1/28
17
系统整体性能优化策略
2024/1/28
兼容性设计
01
在系统设计阶段考虑电磁兼容性要求，从源头减少潜在干扰。
协同优化
02
综合考虑系统各组成部分的电磁特性，实现系统整体性能的最
2024/1/28
26
THANKS
感谢观看
2024/1/28
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航空航天器在复杂电磁环境中运行，对电 磁兼容性能要求极高，以确保通信和导航 系统的可靠性。
轨道交通
智能家居
轨道交通系统涉及大量电气设备和信号传 输，电磁兼容性能对于保障列车运行安全 和乘客舒适度至关重要。
2024/1/28
智能家居设备种类繁多，电磁兼容问题直接 影响家居环境的舒适度和设备间的互联互通 。
2024/1/28
25
未来发展趋势预测和挑战应对
发展趋势
随着科技的不断进步，未来电磁兼容技术将更加注重智能化、自适应等方面的发展，同时还将面临更 高的性能要求和更复杂的电磁环境挑战。
挑战应对
为应对未来发展趋势带来的挑战，需要加强电磁兼容技术的基础研究，推动技术创新和成果转化；同 时，还需要加强行业合作和标准制定，共同推动电磁兼容技术的进步和发展。
指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害 作用的电磁现象。
Hale Waihona Puke 电磁干扰与电磁兼容性的关系电磁干扰是导致电磁兼容问题的主要原因，而电磁兼容性则是解决电磁干扰问题 的关键。提高设备的电磁兼容性可以减少电磁干扰对设备性能的影响，确保设备 在复杂电磁环境中的正常工作。
电磁场与电磁兼容研讨-基于Maxwell 2D的实例研讨
电磁场与电磁兼容-基于Maxwell 2D的实例研讨小组成员：摘要：随着计算机软件技术的发展，越来越多的CAE软件被应用于工业产品的研发中，在这些产品的设计开发过程中发挥着举足轻重的作用。
在电气设备行业，ANSYS公司的ANSOFT MAXWELL软件作为世界知名的商用低频电磁场有限元分析软件已经在业界得到了广泛的应用。
本文所述结合电磁场与电磁兼容课程相关知识，基于Maxwell14.0电磁仿真软件，通过了“尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响”与“研究永磁同步电机静磁场分布”两个研究论题，着重阐述了利用Maxwell14.0进行2D电磁仿真的基本过程以及通过分析电磁场有关问题的基本方法对所研究论题得出一般性结论。
关键词：尖端放电、永磁同步电机、电磁仿真正文：一、尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响【原理解释】强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电，他属于一种电晕放电。
他的原理是物体尖锐处曲率大，电力线密集，因而电势梯度大，致使其附近部分气体被击穿而发生放电。
如果物体尖端在暗处或放电特别强烈，这时往往可以看到它周围有浅蓝色的光晕。
通常情况下，空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现象叫做空气的电离。
由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了，空气电离后产生的负电荷就是负离子，失去原子的电荷带正电，叫做正离子。
（对孤立导体）导体表面有电荷堆积时，电荷密度与导体表面的形状有关。
在凹的部位电荷密度接近零，在平缓的部位小，在尖的部位最大。
当电荷密度达到一定的量值后，电荷产生的电场会很大，以至于把空气击穿（电离），空气中的与导体带电相反的离子会与导体的电荷中和，出现放电火花，并能听到放电声。
【尖端放电的应用】尖端放电在我们的生活中应用广泛，例如：如高压线有轮廓的地方，就会出现尖端放电。
由于接到电源上，它一边放电，一边不停的提供放电需要的电荷，这种放电会持续下去。
北京交通大学《电磁场和电磁兼容(闻映红编著)》闻映红课件第3章_电磁波
1
E a y 37.7e
j 2z
H a x 0.1e
S平均
j 2z
* 1 2 Re E H a z 1.885 W/m 2
五、波的极化
1. 极化——电磁波的电场矢量E在空间的取向。
电磁波的发送与接收——极化匹配
2. 极化的类型：
线极化 圆极化 椭圆极化
第3章
电磁波
第1节 波动方程
一、波动方程
在无源均匀媒质中
E H t
H E t
B H 0
D E 0
H E t ( E ) E H t
k E y ( z) 0
2
E y Emy e jkz
E z Emz e jkz
Ez ( z) 2 k Ez ( z) 0 2 z
E (a x Emx a y Emy a z Emz )e
E 0
jkz
E0e
jkz
( E0 e
Em sin(t k z )
则合成电场的振幅是不变的
2 2 E Em Em Em
合成电场取向与x轴的夹角
tan Ey Ex tan(t k z )
椭圆极化——时变电磁场电场矢量E的端点 在空间随时间变化的轨迹为一椭圆
椭圆极化波的E矢量的两个分量 之间有一任意相位差， 振幅也不相同
0 0 120 377 0
Ω
⒋ 电场和磁场在空间任意点的能量密度相等
1 2 we E x 2
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电磁场与电磁兼容
实验报告
学号：
姓名：
院系：
2016 年6 月9 日
实验四电源滤波器插入损耗仿真实验
实验目的
通过对电源滤波器基本电路的仿真实验，掌握电源滤波器构成以及各器件的功能和作用，理解滤波器EMI 防护原理。
实验原理和内容
实验步骤
首先第一步连接电路图
其中关键的共模扼流圈我选择用变压器代替，但是选择的变压器并不是理想变压器，其中一些参数如下：
电感选择为5uh,是一个比较合适的数值
漏电感为10Uh
线圈电阻为1u欧。
4. 实验数据和结果分析观察滤波器波形
输入阻抗50欧时
输入阻抗为75欧时
输出阻抗为75欧时
当输入阻抗与输出阻抗匹配，为50欧时
输入阻抗为75欧时
输出阻抗为75欧时
只改变L1和L2的值，提高10倍
减小C2与C3的值
差模
输入阻抗增大至75欧时
增大L1与L2
实验总结
这一部分滤除差模噪声。
这一部分滤除共模噪声
电源滤波器是一种多级差模和共模低通滤波器级联的一个应用实例。
它的优点是可同时抑制差模与共模两种模式的高频噪声，其滤波性能受两端负载阻抗的影响较小。
电源滤波器的作用往往是双向的，它不仅可以阻止电网中噪声进入设备，而且可以抑制设备产生的噪声污染电网。
上面L1与L2是两个差模电感扼流圈，电感量一般选为几十至几百豪亨，C1是差模滤波电容。
L3和L4是共模扼流圈，绕在同一个铁氧体环上。
C2和C3是共模滤波电容。
C2和C3的电容量不宜选择过大，否则容易引起滤波器机壳漏电的危险。
因为C2和C3的连接点是接地的，这里的地指的是滤波器的金属机壳，按规定金属机壳应该接到大地。
在实际应用中，电源滤波器并非是一个理想的低通滤波器。
低频时插入损耗很小，可以让电源频率几乎无衰减的通过。
对于理想低通滤波器，在截止频率以后随着频率的升高插入损耗应该不断增加，但实际上播入损耗升高到一定值时插入损耗反而随频率下降。
产生这种情况的原因是构成滤波器的电感器件和电容器件存在分布参数。
电感器件如扼流圈在高频时的分布电容必须考虑，这些分布电容主要存在于线匝之间，电感器在高频时可以砍成是电感L和分布电容C的并联。
当频率大于谐振频率后电感器就不再是电感而变成电容了，并且随着频率升高阻抗进一步减小，这样就失去了高频的抑制作用。
因此，在绕指扼流圈时一定要注意采用适当方法尽量减小匝间的分布电容。
仿真结果分析：
共模时
1.输入阻抗与输出阻抗匹配改变对滤波效果几乎没有影响，对相位也没有影响。
2.当提高L1与L2的值时，滤波器截止频率会下降，同时相位变化也会变小。
3.减小C2与C3的值时，滤波器截止频率会上升，而且相位变化会变大。
差模时
1.改变输入阻抗对截止频率影响很小。
2.提高L1的值会明显减小截止频率，改变L2的值不会影响截止频率。
3.改变C2或C3的值，不会影响截止频率。
改进建议
可以将组成滤波器的多个级联环节之间用独立的屏蔽腔体隔离开来，采用穿心电容作为共模滤波电容并用其实现各级间的连接。