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电磁干扰的危害及电磁干扰产生的不良后果

归档日期:07-06       文本归类:反电子干扰      文章编辑:爱尚语录

  电磁干扰的产生及危害当不希望的电压和电流影响设备性能时,称之为存在电磁干扰,这些电压和电流可以通过传导或电磁场辐射对受害设备产生不期望的影响。形成电磁干扰必须同时具备三个因素:

  (3)把能量从干扰源耦合到接收器上,并使系统性能明显恶化的媒质,或称耦合通道。“发射器(emitter)”是指电磁能量源,而“接收器(susceptor)”是指对电磁能量产生响应的设备。

  从干扰源来分,电磁干扰可分为自然干扰源和人为干扰源。自然干扰源包括地球上各处雷雨、闪电产生的天电噪声,太阳黑子爆炸和活动产生的噪声以及银河系的宇宙噪声。人为干扰源是由机电或其它人工装置产生的电磁干扰,它包括:各种无线电发射机;工业、科学和医用射频设备;架空输电线、高压设备和电力牵引系统;机电车辆和内燃机;电动机、家用电器、照明器具及类似设备;信息技术设备;以及静电放电和电磁脉冲等。随着科学技术和生产力的发展以及人民生活水平的提高,人为干扰源的种类不断增加,所产生的电磁干扰对环境的污染日益严重。当前,人为干扰已成了电磁环境电平的主要来源。

  从干扰的传播途径来分,电磁干扰可分为:传导干扰和辐射干扰。沿导线传输的电磁干扰称为传导干扰。电子系统内各设备之间或电子设备内各单元电路之间存在各种连线,这样就有可能使一个设备(或单元电路)的电磁能量沿着这类导线传输到其它设备和单元电路,从而造成干扰。辐射干扰是指通过空间传播的电磁干扰。干扰源的电路、输入输出信号电路和控制电路等导线在一定条件下都可构成辐射天线或接收天线。若干扰源的外壳流过高频电流时,则此外壳本身也成为辐射天线或接收天线。

  从电磁干扰的效果来划分,电磁干扰包括系统内部干扰和系统之间干扰两个方面。

  (1) 对电子系统、设备的危害 强烈的电磁干扰可能使灵敏的电子设备因过载而损坏。一般硅晶体管发射极与基极间的反向击穿电压为2~5V,很易损坏,而且其反向击穿电压随温度升高而下降。电磁干扰引起的尖峰电压能使发射结和集电结中某点杂质浓度增加,导致晶体管击穿或内部短路。在强射频电磁场下工作的晶体管会吸收足够的能量,使结温超过允许温升而导致损坏。

  (2) 对武器装备的危害 现代的无线电发射机和雷达能产生很强的电磁辐射场。这种辐射场能引起装在武器装备系统中的灵敏电子引爆装置失控而过早启动;对制导导弹会导致偏离飞行弹道和增大距离误差;对飞机而言,则会引起操作系统失稳、航向不准、高度显示出错、雷达天线跟踪位置偏移等。

  (3) 电磁场对人体的危害 电磁辐射一旦进入人体细胞组织就要引起生物效应,即局部热效应和非热效应。非热效应机理较复杂,有待于进一步探讨。热效应取决于辐射峰值功率,同时还与频率有关。在1~3GHz范围内热效应最为严重,生物效应吸收的能量可达入射能量的20%~100%。而在其它频率范围内,生物效应吸收的能量为入射能量的40%左右。不同频率的电磁辐射对人体的危害程度并不一样。对低于1GHz的辐射,皮肤组织感觉迟钝,能量渗透性强,易产生深部组织受热而损伤。对1~3GHz的辐射,人体表面组织和深部组织都会吸收能量,如眼球和内组织极易损伤。电磁场的热效应可使人体温度升高,人体超过正常体温时,新陈代谢和氧气的需要量很快增加,例如温度升高。

  在电磁环境中,电磁干扰造成的危害是各种各样的,可能从最简单的令人烦恼的现象直到严重的灾难。在美国发生的两个例子,可以说明电磁干扰的严重性。曾经有一个钢铁厂,由于起吊溶融钢水包的天车的控制电路受到电磁干扰,以致使一包钢水被完全失控地倾倒在车间的地面上,并且造成了人员伤亡。另一个例子是,一个带有由生物电控制假肢的残疾人,驾驶一辆摩托车,途经高压送电线下方,由于假肢控制电路受到干扰而摩托车失控,导致了不应发生的灾难。当然,以上两例是比较突出的。下面还可以举出一些电磁干扰可能造成的危害:a) 扰电视的收看、广播收音机的收听。在我国出现过由于塑料加工高频热合机干扰收看电视而引起居民与工厂的纠纷。b)在数子系统与数据传输过程中数据的掉失。c) 在设备、分系统或系统级正常工作的破坏。d)医疗电子设备(例如:医疗监护议、心电起搏器等)的工作失常。e) 自动化微处理器控制系统(例如:汽车的刹车系统、防撞气囊保护系统)的工作失控。f) 导爆装置的工作失常。g) 起爆装置的无意爆炸。h) 工业过程控制功能(例如:石油或化工)的失效。除以上所举的例子之外,强电磁场还会对生物体造成影响,一般认为其效应可以分为热效应与非热效应。对于热效应,随着射频入射功率密度的逐渐增加,可出现血流加快、血液分布较少部位的局部体温升高、酶活性降低、蛋白质变性、心率改变甚至体温调节能力受抑制、局部组织受损直至死亡等等。而对于非热效应。其影响就广泛得多。包括对中枢神经系统(如:对脑组织的代谢、脑组织的生物电等),对血液与免疫系统,对心血管系统、对生殖系统与胚胎发育的影响等等。这些影响不仅仅反应在个体级、器官级而且影响到细胞级。由上可见,电磁环境的恶化,会导致多方面的后果。开拓电磁兼容研究,加强电磁兼容管理,降低电磁骚扰,避免电磁干扰,是当务之急。

  1、增加了发、输、供和用电设备的附加损耗,使设备过热,降低设备的效率和利用率。

  由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍,高频电流流过导体时,因集肤效应的作用,使导体对谐波电流的有效电阻增加,从而增加了设备的功率损耗、电能损耗,使导体的发热严重。

  谐波对旋转电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。在供电系统中,用户的电动机负荷约占整个负荷的85%左右。因此,谐波使电力用户电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。由于电动机的出力一般不能按发热情况进行调整,由谐波引起电动机的发热效应是按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。试验表明,在额定出力下持续承受为3%额定电压的负序电压时,电动机的绝缘寿命要减少一半。因此,国际上一般建议在持续工作的条件下,电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的2%。

  谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大,但谐波会产生显著的脉冲转矩,可能出现电机转轴扭曲振动的问题。这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振,并使汽轮机叶片产生疲劳循环。

  谐波电流使变压器的铜耗增加,特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器,会在其绕组中形成环流,使绕组过热;对全星形连接的变压器,当绕组中性点按地,而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时,可能形成3次谐波谐振,使变压器附加损耗增加。

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