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漫谈电子电气设备中的电磁兼容性问题

2010-04-091560

  射频电磁场对人体的影响:(1)对神经系统的影响:接触高频电磁场辐射后,开始会出现嗅阈值增高及暗适应事件延长的情况。据报道长时间接触较高强度的射频电磁辐射后,可能引起脑电图的某些改变。(2)对心血管系统的影响:在长期接触高频电磁场后,人的低血压或血压偏低发生率会增高。(3)对内分泌系统的影响:上海市对某塑料厂160名常接触较高场强的(从事高频介质加热作业)女工进行了卫生学调查,发现这些女工非哺乳性泌乳症状显著增加,月经周期异常现象明显增多,这些主要是由于神经-体液的混乱引起的。
  微波电磁场对人体会产生急性微波辐射损伤,当受到过量微波辐射后,可能造成人体的若干种组织和器官的急性损伤。急性微波损伤大致有头痛,恶心,目眩,彻夜失眠,辐射局部烧灼感等。但一般经过一段时间休息后,人的这些症状一般均会消失。较长时间接触低强度的微波辐射,可引发人的某些生理功能的混乱,也会引起人的生化指标波动。
  表1是公众照射极限值(GB8702-88)的情况。

表1  人体最大允许暴露值一览表


3.2.2  电子、电气产品电磁污染的相互影响

  电子、电气产品一般来说都相当复杂,大多数有种类繁多的分系统。外来电磁辐射、内部元器件之间、分系统之间和各传送通道间的窜扰,对产品及其数据信息所产生的干扰与破坏,严重地威胁着其工作的稳定性、可靠性和安全性。据统计,干扰引起的电子、电气设备的事故占总事故的90%左右。它的电磁干扰主要表现为电磁辐射,电磁辐射包括两个含义,首先是指主设备及其辅助设备产生的无意干扰对外界的辐射或传导,不仅存在对外的泄漏,而且在比较宽的频率范围已超过界限值,其覆盖的频率对无线电广播、电视等家用电器有威胁。泄漏的另一个含意是指有用的信息泄漏,它们虽然不一定是强信号,但是其影响往往是从相对关系认定的,在对某信息感兴趣时,截获者会利用放大、特征提取、解密或解码的方式来获取,即使是很小的信号,采用现代化的信息处理技术也是可能截获的,而被截获的危害,绝不次于设备工作被干扰。电磁辐射还表现在:对周围的电子系统构成窄带与宽带干扰造成潜在的信息泄漏问题。

  电气设备对周围事物造成干扰主要还包括:(1)电晕:是由于导体表面的电位梯度过大,引起向空气中放电而产生的高频电磁噪声,其频谱的主要分量在几兆赫以下。其以dB表示的强度,随电位梯度的升高而增加,而导体表面的电位梯度不仅取决于电压等级,而且还直接与导线的等效表面积有关。(2)火花放电:由于线路上局部的绝缘被破坏、绝缘子污秽。金具接触不良等而产生的火花放电,其频谱范围可能高达百兆赫,其幅度变化范围很大,可能远大于电晕放电。(3)工频电场:其表现形式主要存在于导线对大地之间。其强度主要取决于电压等级。对于直流输电线路则为一个纯的静电场。(4)工频磁场:由于工频频率很低,波长很长(50Hz的波长为6000km),因而距线路虽较远仍为近场,磁场与电场必须分别考虑。其强度主要取决于导线的载流量。但其随距离的衰减很快。(5)无源干扰:输电线路及其杆塔,即使在未送电的条件下,也会对电磁波的传播形成影响(例如对雷达信号、短波通信等),称为无源干扰。(6)地电流:对于交流三相系统不平衡时的中线或直流输电线路以地作为回路的情况,地电流有时颇为可观。当处理不当时,会造成地电位升或对地下管线腐蚀。以上数种骚扰源,可能会对不同的敏感设备造成干扰。不同的骚扰源的影响不同。值得注意的是:如处理不当,这些骚扰的强度将随线路的电压等级而提高。而提高电压是输电系统的必然趋势。因之对电磁兼容性提出了相应的高要求。

4. 电磁污染的防护措施及电磁兼容的标准

4.1  电磁污染的防护
  抑制电磁污染的首要措施是找出污染源;其次是判断污染侵入的路途。主要有传导和辐射两种方式,工作重点是确定干扰量。解决电磁兼容问题应从产品的开发阶段开始,并贯穿于整个产品或系统的开发、生产全过程。国内外大量的经验表明,在产品或系统的研制生产过程中越早注意解决电磁兼容问题,越可以节约人力与物力。

  电磁兼容技术设计的关键技术是对电磁干扰源的研究,从电磁干扰源处控制其电磁发射是治本的方法。控制干扰源的发射,除了从电磁干扰源产生的机理着手降低其产生电磁噪声的电平外,还需广泛地应用屏蔽(包括隔离)、滤波和接地技术。屏蔽主要运用各种导电材料,制造成各种壳体并与大地连接,以切断通过空间的静电耦合、感应耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径,隔离主要运用继电器、隔离变压器或光电隔离器等器件来切断电磁噪声以传导形式的传播途径,其特点是将两部分电路的地线系统分隔开来,切断通过阻抗进行耦合的可能。

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