抗电磁干扰技术.pdf

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成影响,系统可以正常工作。电磁干扰三要素11:..骚扰源:高频的电源或电流是产生干扰的根源。另外,还有一些电磁噪声来自自然界,比如来自银河系的噪声、雷电、静电放电及热噪声等。除此之外,还有一些人为噪声,比如铁路中的电力牵引系统带来的噪声等。耦合途径:辐射耦合和传导性耦合。辐射耦合以空间为媒体,以电磁波为现象。变化的电场和磁场都会产生辐射干扰,而且频率越大,辐射越强。传导性耦合是通过设备间的地线、电源线等传输的电磁耦合,它以导线为媒体,以电流为现象。在电磁骚扰的实际传播中,传导祸合和辐射祸合常常是同时存在的。敏感源:计算机联锁设备既是干扰源同时也是敏感设备。举例:针对计算机联锁系统的抗电磁干扰技术:抑制干扰源、切断/减少干扰源和受扰设备之间的耦合路径、提高设备的抗干扰能力。设计工程师在采取EMC措施前,分析得出计算机联锁的主要骚扰源有:设备本身所使用的开关电源等(这种电源的开启和断开瞬间会产生巨大的冲击电流,而这种强烈的电流变化极易产生大幅度、宽频带的电磁干扰。)周围相邻设备的干扰:计算机联锁设备现场工作时周围相邻设备有CTC(调度集中系统)、TDCS(列车调度系统)、ATS自动列车监控系统)、DCS(集散控制系统)、TCC(列控中心)及电源屏等,正常工作时需与相关设备进行信息交换等。有时由于现场条件限制,该联锁设备经常与周围信号设备紧密相贴,12:..这样相邻设备产生的干扰就容易影响联锁设备。另外,由于系统工作时需从电源屏引入交、直流电源,其所使用的电源线往往成为干扰传播的重要媒介。这是因为“电源线的长度(包括设备的电源进线和电力传输的架空线延伸在内)足以构成射频信号的有效被动天线”。静电干扰:主要发生在设备维护或调试人员直接接触设备或接触相邻设备时。在一些干燥地区,人体极易产生并积累静电。当人体接触设备时,静电通过空气释放出来,可能会产生瞬间的高压和微小的电流,从而影响电路,甚至导致电路损坏。另外,当人体接触相邻设备时释放的静电电流会通过耦合的方式进入电路,从而影响设备。等骚扰源。,各站信号室一般都有防雷设施,且针对室外引入的信号线设立了防雷分线柜,防雷分线柜对每一根信号线都进行了防雷保护,且在防雷分线柜的底部针对有些电源线加装了电源滤波器。这些举措虽然能在一定程度上起到作用,但是这种电磁兼容防护仍然不是完备的,仍然会有一些电磁骚扰如传导骚扰进入设备。因此计算机联锁设备综合柜在交流220V电源引入端子处设计了滤波和防雷电路。从电源屏送来的交流220V电要先经过一个滤波器和防雷器件后才能进入UPS(不间断稳压电源),UPS的输出再送给联锁柜、监控机等设备。根据电源的工作频率、要抑制信号的频率及干扰源和负载电路的阻抗、电路额定电压和额定工作电流等筛选确定滤波器的类型,为防止滤波器的输入和输出端线路发生耦合,滤波器的输入和输出线均采用了双绞线,且在配线时规定输入线和输出线分开扎线,严禁困扎在一起。13:..为防止雷击等干扰,在电源输入端增加了防雷器件。当雷电发生时,防雷器件可以快速由高阻抗转变为低阻抗,为雷电提供泄泻通道,并可以使高压瞬变干扰脉冲抑制到预定电压,从而有效保护设备和敏感器件不受损坏,保证电路正常工作。。接地是为了给电流返回信号源提供一个低阻抗通道,是为了给电路或系统提供一个等电位点或等电位面,同时也是为了给噪声提供一个低阻抗通路。接地可以防止强电流对人体产生感应电流、可以防止漏电产生的火灾、可以防止弱电流产生的杂因。接地可分为工作接地和保护接地两大类。前者是指为了保护人身和设备安全,避免雷击、静电和漏电的危害而必须接大地。后者是为了提供基准电位以保证电路的正常工作,为信号电流流回信号源提供低阻抗通路。,在综合柜交流电引入端子处及24V电源组合输出端子排加装了横向、纵向防雷器件,在综合柜加装了交流电源隔离变压器,还对联锁机柜、扩展机柜进行了浮地设计,即系统地悬浮,与大地绝缘。TYJL-ADX系统机柜联锁柜内的FCX机笼、FFC机笼、扩展柜内的FFC机笼、以及相关通信设备全部浮置安装十机柜内,严禁与现场外部地线相连接。联锁柜、扩展柜的所有机笼周围与机架之间都装有垫绝缘衬条。另外,为保证绝缘效果,还使用绝缘材料定制了螺钉隔离垫,用十机笼与机柜间14:..的固定螺钉上联锁柜、扩展柜的电路系统对地电阻很大,做到了真正意义上的悬浮,可有效遏制外部共模干扰。因此当设备在现场使用时,悬浮接地可以有效降低联锁柜、扩展柜的电路免受雷击影响。,ADX系统联锁/扩展柜是由以电路板为代表的电子线路),放置电子线路的架以及外框架构成。为使柜内各FCX机笼、FFC机笼、滤波器、电源等相互之间的基准电压相等,同时为了避免地面产生影响,机柜设计时采用了单点接地手段,如图3-4所示。对于每层机笼POWER板的SG均先接到机柜左侧的竖向汇流条上,然后再通过竖向汇流条与机柜底部的汇流条相连,即使用了串联单点接地的方法。每层机笼的框架FG及通信电缆屏蔽层单端引到每层机笼前部汇流条,再各由一根铜编织线与机柜底部的汇流条相连,实际上也是采用了串联单点接地的方法。联锁机柜与扩展机柜各机柜底部汇流条之间用用一根较粗的铜编织网线连接,相当于不同机柜之间采用了并联单点接地的方法,这样可以有效防止柜间的共模干扰。为降低接地阻抗,图3-4中的竖n汇流条和机柜底部汇流条材质选用紫铜,各地线也采用阻抗较小的铜编织线,,在保证各电子线路的基准电压的同时也降低了各机笼15:..内的电子单兀间的干扰。注意联锁机柜和扩展机柜的竖向汇流条和底部汇流条与机柜壳体之间是绝缘的,且汇流条最终并不与外部连接,即不接入真正意义上的大地,以达到前一节悬浮接地的目的。综合柜也采用了单点接地方式,柜内的监控机A、监控机B、光交换机A/B及其电源、UPSA,UPSB等都通过一根6平方黄绿多股线与综合柜机柜底部汇流条相连接,最终再由机柜底部汇流条与室外大地相连,以防止雷击、静电、漏电流等危害。,抑制干扰。其中隔离方法有:“变压器隔离法、继电器隔离法、光电耦合隔离法、直流电压隔离法、线性隔离放大器隔离法、A/D转换器隔离法”。计算机联锁设备中主要采用了变压器隔离法、继电器隔离法和光电隔离法。在计算机联锁设备综合柜底部设置了2个功率为1KW的变压器,作用是将经防雷滤波后的AC220V电源转化为ACl00V,再送到联锁柜底部的电源网络组合,供联锁柜内电源板、电源模块的输入用。这样可以使一次危险侧输送的AC220V电压经过该变压器的采集、放大、运算及抗干扰处理后,隔离出标准的ACl00V电压,安全送给二次侧的关键器件和设备使用。计算机联锁系统控制室外现场设备,如信号机、道岔、轨道电路、轨道电码化等,是通过继电器接点组成的结合电路实现的。计算机联锁系统通过输出接口驱动安全型继电器,使其按规定吸起和落16:..下,同时通过继电器的接点采集室外设备的状态,作为联锁运算的数据。继电器接点电路与室外设备通过信号电缆进行远程连接。通过这种方式可以有效隔离室内、室外信号,防止误动作,保证行车安全。该联锁系统的联锁柜底部设置了两个光电转化器,作用是将送来的电信号转换成光信号送到综合柜上的光交换机,光交换机再将光信号转换为电信号,最终完成联锁机与监控机A、监控机B及维修机的信息交换。经过这样二次隔离后既满足了联锁机与监控机、维修机之间重要信息的较长距离传输交换的需要,又滤除了杂音的干扰,保证信号的正确与稳定。。当设备被放入这样的屏蔽体时,任何电磁干扰都不能进入设备,设备产生的任何干扰也无法释放出去。但是在实际应用中,由十散热、显示、与其他设备的结合、线缆连接等需要,任何电子设备都不可避免地存在孔洞和缝隙,产生电磁泄漏。这就需要采取针对性的措施,最大化地减少电磁泄漏。计算机联锁设备主要采取了如下屏蔽技术:、扩展柜和综合柜机柜使用整体屏蔽技术,机柜采取六方体屏蔽结构,材质选用钢板。该机柜左右侧板及顶板均为完整无孔洞的钢板。为了有效散热,在机柜柜门上部和下部均设计了散热孔。根据电磁屏蔽设计理论,孔的屏蔽效能跟孔深成正比,对孔的直径(圆形孔)或宽度(矩形孔)成反比,因此在设计时孔径要尽量小,确保孔洞的直径远小十最短工作波长,其基本公式为d<入/10~17:..入/100式中:d一圆孔直径。入一波长。在实际设计中,机柜柜门上部和下部均采用了直径6mm的六角形网孔阵列,这样在确保机柜的屏蔽效能的同时,又解决了机柜的散热问题。,在日立原装进口机笼外侧又加套一个不锈钢材质的机笼,起到二次屏蔽作用。为防止机笼散热相互影响,在FCX机笼下方设计了自然进出风道,以充分利用热风导流。。导电布衬垫是一种高性价比的缝隙屏蔽材料,主要用十各种机箱或其他设备中的缝隙处,提供低阻抗导电连接,内部有PU泡棉,可适当变形。TYJL-ADX计算机联锁设备各机柜前***与机柜内部框架之间均采用了导电布衬垫填充(如图3-9所不),利用导电布衬垫的弹性变形,当柜门关闭后可以实现无缝连按,进而实现导电连续性,消除门缝之间的电磁泄漏。,在联锁柜、综合柜的各FCX机笼、FFC机笼正前方分别安装了玻璃挡板,防止误操作,并在机柜的右侧支撑上方安装了防静电腕带(如图3-10所示),当需要对各机笼中的某个板卡进行调试、插拔时必须带防静电腕带操作,以及时释放人体产生的静电干扰。18:..总结通过理解电磁干扰和电磁兼容的含义,认真分析了它的工作原理,了解产生电磁干扰的原因,从根本上认知它,这样可以很方便的对电磁干扰实施抑制。明白电磁兼容抑制电磁干扰的几种方法,可以很好的解决一般的电磁干扰问题,充分的展现电磁兼容的优势。电磁兼容技术是一门新兴的技术,其包括了对电磁学、电子学、材料学、等多方面知识的综合。随着电子产品的日益普及以及对电磁危害的逐渐认识,减小电磁干扰已经成为了目前电子科学界的重要课题,相信对这门技术的深入研究会对今后的电子产品性能的提高有显著影响。19