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闲聊EMC(十)--屏蔽(二)

 阿明哥哥资料区 2018-01-12


磁场屏蔽的目的是消除或抑制直流或低频(通常在100kHz以下)交流磁场噪声源与被干扰回路的磁耦合。

静磁场屏蔽:不论是由电磁铁或是由直流线圈产生的磁场,均在控件散布磁力线或磁通。磁力线所通过的路径称为磁路。磁力线主要集中在低磁阻的磁路通过,因此对磁场的屏蔽组要利用高磁导率的材料,如铁、镍钢等。

由于高磁导率材料具有很低的磁阻,噪声源的磁力线将被封闭在磁屏蔽体内或外接干扰磁场的磁力线被磁屏蔽体旁路,从而起到了磁屏蔽的作用。在这种情况下,为了获得良好的磁屏蔽效果,必须保证磁路通畅。采用高磁导率材料屏蔽磁场的方法,只能用于屏蔽直流和低频磁场,因为只有在低频时,这些材料才能保持自身的高磁导率。

磁场屏蔽不同于电场屏蔽,屏蔽体接地与否不影响磁屏蔽的效果;但磁屏蔽体对电场也起到一定的屏蔽作用,因此一般也接地。

高频磁场屏蔽的基本原理:高频磁场会在屏蔽壳体表面感生涡流,从而产生反磁场来抵消穿过屏蔽体的原来的磁场,同时增强屏蔽体旁边的磁场,使磁力线绕行而过。

根据法拉第电磁感应定律,闭合回路上产生的感应电动势等于穿过该回路的磁通量的时变率。根据楞次定律,感应电动势引起感应电流,感应电流所产生的磁通要阻止原来磁通的变化,即感应电流产生的磁通方向与原来磁通的变化方向相反。应用楞次定律可以判断感应电流的方向。

(a)平板

(b)箱体及其等效

高频磁场主要靠屏蔽壳体上感生的涡流所产生的反磁场起排斥原磁场的作用。涡流越大,屏蔽效果越好。这样,在屏蔽体的外部,总的噪声磁场强度变为零。因此,对于高频磁场的屏蔽应选用良导体材料,如铜、铝或铜镀银等。随着频率的增高,磁屏蔽效果变好。当涡流产生的反磁场足以完全排斥噪声磁场时,涡流将不再增大而保持一个常值。此外,由于趋肤效应,涡流只在材料的表面流动,因此,只要用很薄的一层金属材料就足以屏蔽高频磁场。

在分析电力电子电路及系统(装置)时,大多数PWM电路中采用的开关频率在几十千赫兹到几百千赫兹的范围中,即使考虑到硬开关状态下的高次谐波,其频率范围也在几百千赫兹至几兆赫兹范围内,其对应的波长在1000米到100米之间,引入场的位置在一百多米到几十米之间。因此,在电力电子系统中,碰到的问题将主要是近场和感应场的问题,只有在某些特定情况下,才会碰到辐射场的问题。

在驱动系统中,一般指电磁屏蔽,即是指对电场和磁场同时加以屏蔽。电磁屏蔽一般也是指用来防止高频电磁场的影响的。

在交变场中,电场分量和磁场分量总是同时存在的,只是在频率较低的范围内,干扰一般发生在近场,而近场中随着干扰源的特性不同,电场分量和磁场分量有很大差别。高压低电流源以电场为主,磁场分量可以忽略,只是仅考虑电场的屏蔽。而低压大电流干扰源则以磁场为主,电场分量可以忽略,这时就可以只考虑场屏蔽。

随着频率增高,电磁辐射能力增加,产生辐射电磁场,并趋向于远场干扰,远场中的电场、磁场均不能忽略,因而就要对电场和磁场同时屏蔽,即电磁屏蔽。高频时即使在设备内部也可能出现远场干扰,因此需要电磁屏蔽。

如前所述,采用良导体材料,就能同时具有对电场和磁场(高频)屏蔽的作用。

连接安装举例

动力电缆:推荐的型式

① PE线    ②屏蔽层

信号电缆:推荐型式

隔板连接



之前我们介绍了作为EMI的驱动系统的工作特点与干扰耦合路径,以及对驱动系统中的EMC相关措施,比如屏蔽,接地,滤波等。

接下来的内容中,我们将给大家介绍驱动系统中的EMC安装的相关内容,来解决我们实际现场可能存在的安装问题。



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