為你講述:EMI/EMC原理及應對
發布時間:2014-09-09 責任編輯:stone
【導讀】電磁幹擾無處不在,而且其對人們的危害非常大,在實際應用中,我們要盡量避免EMI/EMC存在所帶來的損害。
電dian磁ci幹gan擾rao對dui人ren類lei危wei害hai最zui大da的de,實shi際ji上shang還hai是shi我wo們men居ju住zhu的de地di球qiu,其qi中zhong雷lei電dian幹gan擾rao對dui人ren類lei的de生sheng活huo危wei害hai最zui大da。雷lei電dian不bu但dan對dui人ren類lei的de生sheng存cun造zao成cheng很hen大da的de威wei脅xie,對dui樹shu木mu、森林、房屋、建築,以及電器設備都會造成很大的損害和破壞。
根據統計,地球每一秒鍾就有100多次閃電,每次閃電產生的能量可供一個100瓦的燈泡點亮3個月;在雨季,平均每6分鍾就有一個人被雷電擊中;每年有成千上萬的人因雷電擊中而喪傷,還有大片的森林因雷電擊中而起火燒毀,雷電還經常使高壓電網、以及通信出現故障,使城市供電和通信中斷,引起城市交通失控出現混亂。
很多人都不清楚,地球也是一個帶電體。根據實驗測試,在地球表麵存在一個垂直向下的穩定電場,電場強度E約為100伏/米,場強的大小隨高度的增加而減弱。另外,根據實驗測試,在地麵附近大氣的電導率σ0約為3×10-14西蒙/米,且隨高度的增加而增加。由此可知地球表麵的電流密度j的方向指向地心,大小為:

zhelishuodedaidian,yangelaishuoshidaidiantixiangduiyuwuxianyuanchudedianweicha,huowutidedianweizhongxingeryan。renmenzaijinxinglilunfenxideshihou,doushibawuxianyuanchudingyiweilingdianwei,danzaishijiyingyongzhong,renmenyixiguanyubadiqiudangchenglingdianwei,zheduiyuyibandeshijiyingyong,bingbuhuizaochenghendadeyingxiang,danzhezhongjiasheyoushiyehuizuaiwomendeshiye。
任何帶電物體都可以看成是一個電容,電容量C = Q/U,Q為帶電物體的電荷量,U為帶電物體的電位,即指帶電物體到無限遠處的電位差。因此,地球也可以看成是一個大容量的電容,其電容量正好為1法拉。
這裏說的電容與電容器是shi有you區qu別bie的de,電dian容rong器qi一yi般ban都dou由you兩liang塊kuai中zhong間jian以yi介jie質zhi絕jue緣yuan的de極ji板ban組zu成cheng,當dang電dian容rong器qi被bei充chong電dian的de時shi候hou,兩liang塊kuai極ji板ban帶dai的de電dian荷he量liang相xiang等deng,但dan符fu號hao相xiang反fan,在zai電dian容rong器qi兩liang極ji板ban所suo帶dai的de電dian荷he不bu改gai變bian的de條tiao件jian下xia,兩liang塊kuai極ji板ban之zhi間jian的de電dian壓ya,可ke因yin電dian容rong器qi兩liang極ji板ban之zhi間jian的de距ju離li改gai變bian而er改gai變bian,其qi電dian容rong量liang的de大da小xiao也ye會hui跟gen著zhe兩liang極ji板ban之zhi間jian的de距ju離li改gai變bian而er改gai變bian,這zhe是shi因yin為wei兩liang極ji板ban之zhi間jian電dian場chang互hu相xiang作zuo用yong的de緣yuan故gu。
erzhelisuozhidedianrong,qidianrongliangshibuhuiyindaidianwutideweizhigaibianergaibiande。yinci,zhelishuodedianrongshixiangduiyuyigegulidaidianwutieryan,bushouqitadianchangsuoyingxiang,erdianrongqizeshixiangduiyulianggehuolianggeyishangdaidianwutieryan,dianrongdaxiaoyaoshoulianggehuolianggeyishangjibanchanshengdedianchanghuxiangyingxiang。lingwai,dianrongchongfangdianshibuxuyaohuilude,lianggedaidiantihuxiangjiechu,shuidedianweigao,shuijiuyaofangdian,shuidedianweidi,shuijiuhuibeichongdian,erdianrongqichongfangdianbixuyaoyouyigebihehuilu。
實際上,地球不但是個電容(相對於無限遠處),並且地球還相當於電容器的一個電極,電容器的另一個電極是電離層,而大氣層就是電介質。如圖1所示。
diqiudaidiandeyuanyin,yigeshiyouyudiqiuzuoweiyigelengxingqiuchangniandouzaijieshoudaliangdaidianyuzhoushexianweilizidefushe,lingyigeshiwaicengkongjianziwaixianduikongqizhaoshechanshengdianliceng,bingduidiqiubiaomianchanshengganying,yijireqiliuhuxiangmocadaidianerchanshengganyingdengdeng。

根據基爾克夫定理:流過任何導體電流的代數和都等於零,即:
根據(5)式結果,地球不但有電流流入,而且也應該有電流流出,那麼流出地球的電流到哪裏去了呢?
前麵已經指出,地球平均每一秒鍾有100多次閃電,而閃電也是一個放電過程,由此可知,原來每秒中流進地球1.4×103安培的電流就是用來打雷放電的。如果地球不經常打雷放電,試想,地球電位正好是每秒要增加1.4×103伏特,一小時後地球電位就可以增加到500多萬伏,一天之後地球電位又會增加到12000多萬伏,這是一個多麼巨大的數字,在此電場強度之下,任何東西都可能會被擊穿。所以,地球時時刻刻都在放電才應該是正常的。
fangzhileidiandezuiyouxiaofangfajiushijingdianpingbi,liru,gaoyadianwangweilebimianleiji,chuledianxiantadegaoduyaoqiubigaoyadianwangxiandegaodugaozhiwai,zaigaoyadianwangxiandezuishangmianhaiyaoshezhiyigenpingbixian,zhegenpingbixiantongguodianxiantayudadilianjie。dangyudaodaleishi,pingbixianshouxianyuleidianjiechu,bachanshengleidianwuti(雲)的電荷通過屏蔽線,再經電線塔傳入大地而被釋放掉。
避雷針也是這個道理,在物體的高處安裝針狀導體,並把它連接到大地,把空中帶電物體(雲)的電荷通過避雷針放電引入大地,以降低帶電物體(雲)對其它物體或人體感應產生放電的機會。還有,在高速公路兩旁安裝電線竿也是一種保護人類免遭雷擊的有效方法。
除chu了le屏ping蔽bi可ke以yi防fang止zhi雷lei擊ji以yi外wai,很hen多duo貴gui重zhong電dian器qi設she備bei還hai需xu要yao對dui雷lei電dian感gan應ying進jin行xing保bao護hu,因yin為wei,當dang雷lei電dian擊ji中zhong某mou個ge建jian築zhu物wu的de機ji房fang,或huo某mou個ge供gong電dian設she備bei的de時shi候hou,瞬shun間jian幾ji十shi萬wan安an培pei以yi上shang的de電dian流liu通tong過guo這zhe些xie建jian築zhu物wu或huo設she備bei,也ye會hui對dui周zhou圍wei幾ji十shi米mi範fan圍wei內nei的de電dian器qi設she備bei產chan生sheng電dian磁ci感gan應ying,使shi周zhou圍wei的de電dian線xian或huo設she備bei,不bu管guan是shi否fou與yu雷lei擊ji物wu體ti直zhi接jie接jie觸chu或huo不bu接jie觸chu,都dou會hui通tong過guo電dian磁ci感gan應ying產chan生sheng高gao壓ya脈mai衝chong,很hen容rong易yi把ba電dian器qi設she備bei中zhong的de電dian子zi器qi件jian擊ji穿chuan損sun壞huai。因yin此ci,對dui那na些xie與yu長chang電dian纜lan線xian連lian接jie的de設she備bei,如ru:電話機、傳真機、電(dian)視(shi)機(ji)等(deng),對(dui)它(ta)們(men)進(jin)行(xing)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)還(hai)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)。目(mu)前(qian),避(bi)免(mian)電(dian)器(qi)設(she)備(bei)遭(zao)受(shou)雷(lei)擊(ji)或(huo)雷(lei)電(dian)感(gan)應(ying)產(chan)生(sheng)高(gao)壓(ya)脈(mai)衝(chong)擊(ji)穿(chuan)損(sun)壞(huai)的(de)最(zui)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa),還(hai)是(shi)用(yong)放(fang)電(dian)管(guan)和(he)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)。
對dui於yu交jiao流liu供gong電dian係xi統tong設she備bei的de防fang雷lei,一yi般ban都dou是shi用yong壓ya敏min電dian阻zu跨kua接jie於yu電dian源yuan線xian與yu地di線xian之zhi間jian,用yong於yu對dui雷lei電dian感gan應ying高gao壓ya電dian脈mai衝chong進jin行xing放fang電dian,避bi免mian設she備bei被bei高gao壓ya電dian脈mai衝chong擊ji穿chuan損sun壞huai;而(er)小(xiao)電(dian)器(qi)設(she)備(bei)或(huo)器(qi)件(jian)防(fang)雷(lei)電(dian)擊(ji)穿(chuan)損(sun)壞(huai),可(ke)選(xuan)用(yong)放(fang)電(dian)管(guan)或(huo)壓(ya)敏(min)二(er)極(ji)管(guan),也(ye)可(ke)以(yi)選(xuan)用(yong)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)等(deng)跨(kua)接(jie)於(yu)輸(shu)入(ru)線(xian)與(yu)大(da)地(di)之(zhi)間(jian),例(li)如(ru),一(yi)般(ban)家(jia)中(zhong)的(de)電(dian)話(hua)插(cha)座(zuo)以(yi)及(ji)有(you)線(xian)電(dian)視(shi)插(cha)座(zuo)內(nei)部(bu)都(dou)應(ying)該(gai)連(lian)接(jie)一(yi)個(ge)或(huo)兩(liang)個(ge)放(fang)電(dian)管(guan)到(dao)大(da)地(di)。放(fang)電(dian)管(guan)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)是(shi)在(zai)玻(bo)璃(li)管(guan)或(huo)陶(tao)瓷(ci)管(guan)中(zhong)注(zhu)入(ru)惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti),惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti)平(ping)時(shi)不(bu)導(dao)電(dian),當(dang)電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)強(qiang)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)時(shi)候(hou),惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti)開(kai)始(shi)電(dian)離(li)導(dao)電(dian);yaminerjiguanheyamindianzudegongzuoyuanliyuwenyaguandegongzuoyuanlihenjiejin,pingshiyebudaodian,dangdianyachaoguoyidingzhihou,yaminerjiguanhuoyamindianzujiujichuandaotong,buguozhezhongjichuanshikeyihuifude。
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