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        電磁兼容性(EMC)的基礎知識完整版

        來源:作者:發表時間:2020-03-11 09:56:33

         諸如流量計之類的現場變送器的測量電子設備一直在變得越來越高效和緊湊。帶有微處理器的數字數據處理為新的通信,診斷功能和較短的響應時間開辟了新途徑。整體安裝設計在電源方面也需要新的方法。先進的測量電子設備通常配有開關模式電源。為了確保可靠的功能和高度的抗干擾能力,測量電子設備要進行各種測試。電磁兼容性(EMC)發揮著至關重要的作用。

        隨著歐洲共同市場的到來,歐盟已經采用了各種指令。規定所有向歐洲市場發布的設備都必須遵守有效的指令。客戶可以通過必須貼在設備上的CE標記以及設備隨附的CE符合性聲明對客戶可見。

        多年來,測量電子設備以及對測試程序的要求發生了很大變化。EMC指令已經過修訂,可以滿足這些新要求。自2007年7月20日起,新的EMC指令2004/108 / EC生效并被制造商采用。

        在國家一級,新的E??MC指令2004/108 / EC已通過通用標準EN 61000-6-2:2005(工業環境的抗擾性標準)和EN 61000-6-4:2007(排放)實施。工業環境標準)。EN 61326是用于測量,控制和實驗室使用的電氣設備的產品標準。

        除了EMC指令2004/108 / EC中規定的要求外,還有其他要求,例如針對化學工業的要求,這些要求在NAMUR建議中進行了定義。在此,規定了比EMC指令更嚴格的測試要求,例如更高的抗擾性測試級別。

        此外,國際電磁組織(OIML)(英語名稱:國際法律計量組織)對電磁干擾影響下的測量精度也有特殊要求。

        什么是EMC?

        EMC是電磁兼容性的縮寫。該術語用于描述設備或系統在電磁環境中能發揮多好的功能而不會引入電磁干擾,而電磁干擾會干擾環境中其他電氣產品的運行。

        干擾類型

        在電磁兼容性(EMC)的上下文中,對兩種不同類型的干擾進行了區分:

        • 傳導干擾直接從干擾源通過電源或信號線傳輸到負載。例如,您在收音機上聽到的咔嗒聲可能是由于電熱水器關閉而引起的。鍋爐的供電電壓自動關閉會產生一個電壓脈沖,該脈沖的頻譜在可聽頻率范圍內。通過無線電源線傳輸此類電壓脈沖時,會產生咔噠聲。
        • 輻射干擾會通過電磁場傳輸到負載,例如可以通過充當天線的印刷電路板軌道來接收。同樣,電場或磁場的電容性或電感性耦合也是可能的。輻射干擾的一個示例是耦合到無線電的手機通信。原因可能是揚聲器的屏蔽不足。

        干擾原因

        干擾信號可能是由時間上的電壓變化或電流(例如由開關操作引起)引起的。這些會產生周期性的電壓或電流變化。干擾源的電流和電壓隨時間變化會引起磁場或電場,可能會在負載上產生干擾信號。干擾源可能具有以下技術或自然原因:

        • 電源電壓變化/中斷
        • 發射機產生的電磁場的工作頻率范圍從幾kHz(長波傳輸)到幾GHz(手機,微波爐)。
        • 雷電電磁脈沖(LEMP)
        • 低壓網絡中的開關操作引起的浪涌電壓脈沖
        • 開關模式電源的開關操作引起的高頻,低功率突發脈沖
        • 靜電放電(ESD)
        • 微處理器或變頻器的負載變化產生的高頻信號
        • 核武器爆炸產生的核電磁脈沖(NEMP)

        干擾信號通常由電氣開關,繼電器,接觸器,熒光燈,電磁閥,電動機,無線電收發器或諸如雷電的大氣干擾產生。

        干擾響應評估

        設備的干擾響應是評估設備在發生干擾或干擾時如何反應的一種手段。有三個評估標準:

        1.功能不降低。

        主要是模擬設備可能會在其誤差范圍內受到影響。純數字設備完全不會受到影響。

        2.功能減少。

        在設備受到干擾的情況下,一定程度的功能降低是允許的,條件是設備一旦干擾結束就能夠自動恢復正常運行。不會造成永久性損壞。

        3.功能喪失。

        評估的主要是干擾發生之前的功能故障,直到發生自動或手動重啟。當超出或強調公差時,設備必須能夠自動重啟,或者必須保持準備好重啟并處于其定義的故障安全位置。

        干擾限制

        可以通過干擾源的EMI / RFI屏蔽或通過提供足夠的負載抗擾性來限制干擾。

        為了獲得符合EMC要求的電路布局,采取了以下措施:

        • 避免不必要的切換操作
        • 在技??術上盡可能緩慢地執行不可避免的切換操作
        • 通過在現場使用適當的設計元素(例如,用于干擾屏蔽,屏蔽外殼或電纜的RC元素),盡可能地限制不可避免的干擾。
        • 選擇符合EMC要求的PCB布局(例如,根據頻率調整PCB軌道的長度,使用接地層進行屏蔽)
        • 確保足夠的抗干擾能力(例如通過濾波器,隔離電容器或容錯軟件)

        關于獨立于單個設備的整體EMC保護,希望實現以下目標:

        • 通過系統分析確定干擾源和負載。
        • 提供足夠的屏蔽。
        • 保持指定的距離。
        • 提高負載的抗干擾能力。

         

        通過引入干擾保護概念并為要使用的設備定義條件,可以可靠地實現工廠和系統的電磁兼容性。

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