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Comprender el principio, el método y el método de diseño de la compatibilidad electromagnética

Qué es la compatibilidad electromagnética


Comprender el principio, el método y el método de diseño de la compatibilidad electromagnética 1

La compatibilidad electromagnética (EMC) se refiere a la capacidad de los equipos o sistemas para cumplir con los requisitos en su entorno electromagnético y no producir interferencias electromagnéticas intolerables en ningún equipo de su entorno. Por lo tanto, EMC incluye dos requisitos: por un lado, significa que la interferencia electromagnética generada por el equipo al medio ambiente durante el funcionamiento normal no puede exceder un cierto límite; Por otro lado, significa que el aparato tiene un cierto grado de inmunidad a la interferencia electromagnética en el entorno, Es decir, sensibilidad electromagnética.

Principales objetos de investigación de compatibilidad electromagnética

â ‘   Todo tipo de ruido artificial, como el ruido de la corona de la línea de transmisión, el ruido del automóvil, el ruido del propio contactor, el ruido causado por la descarga cuando se abre el conductor, el ruido de la locomotora eléctrica, el ruido urbano, etc.

â ‘ ¡ Influencia mutua de varios equipos de servicios públicos (línea de transmisión, comunicación, ferrocarril, carretera, oleoducto, etc.) en el corredor compartido.


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â ‘ ¢ Problemas de reflexión causados por edificios de gran altura, líneas de transmisión, torres de hierro y otros grandes edificios.

â ‘ £ El efecto del entorno electromagnético en los seres humanos y diversos organismos. Incluye la influencia de campos de frecuencia de potencia como cables fuertes, radiación electromagnética de microondas, onda corta y media.

â ‘ ¤ Pulso electromagnético nuclear. El pulso electromagnético generado por la explosión nuclear a gran altitud puede destruir el sistema de comando, control, comunicación, computadora e informes en el suelo en un área grande.

â ‘ ¥ Técnica de tempestad. Su contenido sustantivo es una serie de trabajos de investigación realizados desde los dos aspectos de recepción y protección de información para resolver los problemas de radiación electromagnética y fuga de información de equipos de información.

â ‘ ¦ Mal funcionamiento de los equipos electrónicos. Para evitar un mal funcionamiento, se deben tomar medidas para mejorar la capacidad antiinterferencia del equipo.

â ‘ § Asignación y gestión del espectro. El espectro radioeléctrico es un recurso limitado, pero no es consuntivo. Debe gestionarse científicamente y utilizarse plenamente.

â ‘ ¨ Compatibilidad electromagnética y medición.

â ‘ © Influencia de la naturaleza, etc.

Medidas para mejorar la compatibilidad electromagnética

â ‘   El uso de un cuerpo de blindaje perfecto puede evitar que la radiación externa ingrese al sistema y que la energía de interferencia del sistema se irradie hacia afuera. El escudo se mantendrá intacto, las puertas esenciales, las juntas, los orificios de ventilación y los orificios de los cables se manejarán correctamente y el escudo se pondrá a tierra de manera confiable.

â ‘ ¡ Se diseñará un sistema de puesta a tierra razonable. Las señales pequeñas, las señales grandes y los circuitos de interferencia se pondrán a tierra por separado en la medida de lo posible, y la resistencia de conexión a tierra será lo más pequeña posible.

â ‘ ¢ Usando la tecnología de filtrado apropiada, la banda de paso del filtro se selecciona razonablemente para minimizar la pérdida de fugas.

â ‘ £ Utilizando la tecnología limitante, el nivel limitante será superior al nivel de trabajo y será bidireccional.

â ‘ ¤ El cable de conexión y el modo de cableado se seleccionarán correctamente, y el cable óptico se puede utilizar para reemplazar el cable largo cuando sea necesario.

â ‘ ¥ Circuito diferencial equilibrado, circuito de conformación, circuito de integración y circuito de activación se adoptan,

â ‘ ¦ La frecuencia del sistema se asignará adecuadamente. Cuando hay múltiples señales de frecuencia principales trabajando en un sistema, intente evitar cada frecuencia de señal o incluso la frecuencia de resonancia de la otra parte.

â ‘ § Cuando las condiciones lo permitan, se mantendrá un gran espacio para varios equipos que comparten el corredor para reducir el impacto entre sí.

Principios básicos del diseño de EMC

1. A tierra

La puesta a tierra es un problema muy importante de los equipos electrónicos. Hay tres propósitos de puesta a tierra:

(1) La conexión a tierra hace que todos los circuitos unitarios de todo el sistema de circuito tengan un potencial de referencia común cero para garantizar que el sistema de circuito pueda funcionar de manera estable.

(2) Prevenir la interferencia del campo electromagnético externo. La conexión a tierra de la carcasa puede descargar una gran cantidad de cargas acumuladas en la carcasa debido a la inducción electrostática a través de la tierra, de lo contrario, el alto voltaje formado por estas cargas puede causar descargas de chispas en el equipo y causar interferencias. Además, para el cuerpo de blindaje del circuito, si se selecciona la conexión a tierra adecuada, también se puede obtener un buen efecto de blindaje.

(3) Garantizar un trabajo seguro. Cuando se produce la inducción electromagnética de rayos directos, se puede evitar el daño del equipo electrónico; Cuando el voltaje de entrada de la fuente de alimentación de CA de frecuencia de potencia se conecta directamente con la carcasa debido a un aislamiento deficiente u otras razones, se puede evitar el accidente eléctrico de los operadores. Además, muchos dispositivos médicos están conectados directamente al cuerpo humano del paciente. Cuando la carcasa tiene voltaje de 110V o 220V, se producirá un peligro fatal.

Por lo tanto, la puesta a tierra es el método principal para suprimir el ruido y evitar interferencias. La puesta a tierra puede entenderse como un punto equipotencial o superficie equipotencial, que es el potencial de referencia del circuito o sistema, pero no necesariamente el potencial de tierra. Para evitar posibles daños causados por un rayo y la seguridad personal del personal, la carcasa del equipo electrónico y los componentes metálicos de la sala de máquinas deben estar conectados con la tierra, y la resistencia a tierra es generalmente muy pequeña y no puede exceder el valor especificado.

Básicamente, hay tres tipos de conexión a tierra de circuitos, a saber, conexión a tierra de un solo punto, conexión a tierra de varios puntos y conexión a tierra híbrida. La conexión a tierra de un solo punto significa que solo un punto físico en una línea se define como el punto de referencia de conexión a tierra. Todos los demás puntos que requieran conexión a tierra están conectados directamente a este punto. La conexión a tierra multipunto significa que cada punto de conexión a tierra en un sistema está directamente conectado al plano de conexión a tierra más cercano para minimizar la longitud del cable de conexión a tierra. El plano de puesta a tierra puede ser la placa inferior del equipo, el conductor de tierra a través de todo el sistema y el marco estructural del equipo en un sistema relativamente grande.

La conexión a tierra híbrida es conectar a aquellos que solo necesitan puntos de conexión a tierra de alta frecuencia con el plano de conexión a tierra mediante el uso de capacitancia de derivación. Sin embargo, se evitará en la medida de lo posible el fenómeno de resonancia compuesto por capacitancia de derivación e inductancia de plomo.

2. Pantalla

El blindaje es el aislamiento metálico entre dos regiones espaciales para controlar la inducción y la radiación del campo eléctrico, el campo magnético y la onda electromagnética de una región a otra. Específicamente, el blindaje se utiliza para rodear las fuentes de interferencia de componentes, circuitos, conjuntos, cables o todo el sistema para evitar la difusión hacia afuera del campo electromagnético de interferencia; Escudar el circuito, equipo o sistema receptor para evitar que se vean afectados por el campo electromagnético externo.

Debido a que el cuerpo de protección absorbe energía (pérdida de corriente de Foucault), energía reflejada (reflexión de la interfaz de la onda electromagnética en el cuerpo de protección) y contrarresta la energía (la inducción electromagnética genera un campo electromagnético inverso en la capa de protección, que puede contrarrestar parte de la onda electromagnética que interfiere) A la onda electromagnética interferente externa y la onda electromagnética interna de cables, cables, componentes, circuitos o sistemas, por lo tanto, el escudo tiene la función de reducir la interferencia.

El principio de selección del material de blindaje es:

(1) Cuando la frecuencia del campo electromagnético que interfiere es alta, la corriente parásita generada en materiales metálicos con baja resistividad (alta conductividad) (P = I2R, cuanto menor es la resistividad (mayor es la conductividad), mayor es la potencia consumida), formando un efecto de contraacción sobre ondas electromagnéticas externas, Para lograr el efecto de blindaje.

(2) Cuando la frecuencia de la onda electromagnética que interfiere es baja, se utilizarán materiales con alta permeabilidad, para limitar la línea de fuerza magnética dentro del escudo y evitar que se extienda al espacio de protección.

(3) En algunos casos, si se requiere tener un buen efecto de blindaje en los campos electromagnéticos de alta frecuencia y baja frecuencia, a menudo se utilizan diferentes materiales metálicos para formar blindaje multicapa.

3. Otros métodos de supresión de interferencias

(1) Filtrado

El filtrado es una medida importante para suprimir y prevenir la interferencia.

El filtro puede reducir significativamente el nivel de interferencia conducida, porque el componente del espectro de interferencia no es igual a la frecuencia de la señal útil. El filtro tiene una buena capacidad de supresión para estos componentes diferente de la frecuencia de la señal útil, por lo que juega un papel que la supresión de otras interferencias es difícil de desempeñar. Por lo tanto, el uso de la red de filtro es una medida poderosa para suprimir las fuentes de interferencia y eliminar el acoplamiento de interferencia, o para mejorar la capacidad anti-interferencia de los equipos de recepción. La capacitancia de la resistencia y la red de desacoplamiento de la capacitancia de la inductancia pueden aislar el circuito de la fuente de alimentación, eliminar el acoplamiento entre los circuitos y evitar que la señal de interferencia ingrese al circuito. Para circuitos de alta frecuencia, CLCM Ï€ Se puede utilizar un filtro compuesto por dos condensadores y un inductor (estrangulador de alta frecuencia). Hay muchos tipos de filtros. Elegir un filtro apropiado puede eliminar el acoplamiento no deseado.

(2) Selección correcta de componentes pasivos

Los componentes pasivos prácticos no son "ideales", y sus características son diferentes de las características ideales. El componente práctico en sí mismo puede ser una fuente de interferencia, por lo que la selección correcta de componentes pasivos es muy importante. A veces, las características del elemento también se pueden utilizar para suprimir y prevenir interferencias.

(3) Tecnología de circuito

A veces, los requisitos de restricción y prevención de interferencias no se pueden cumplir después del blindaje. Se pueden tomar en combinación tecnologías de circuitos como medidas de blindaje y equilibrio. Un circuito equilibrado significa que dos cables en un circuito de dos cables y todos los circuitos conectados a estos dos cables tienen la misma impedancia a tierra u otros cables. El propósito es hacer que las señales de interferencia detectadas por los dos cables sean iguales. En este momento, el ruido de interferencia es una señal de estado común, que puede desaparecer en la carga. Además, se pueden utilizar otras tecnologías de circuito, como red de contacto, circuito de conformación, circuito de integración, circuito de activación, etc. En resumen, el uso de la tecnología de circuitos también es una medida importante para suprimir y prevenir interferencias.

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