抑制电磁波传播的主要方法
抑制电磁波传播的主要方法就是屏蔽,远场中的屏蔽包括如下两个方面:
1) 用金属屏蔽体把电磁场包容起来,不让它向外扩散(称“主动屏蔽”);
2) 对受干扰对象如系统、元件、电缆进行屏蔽,使之不受电磁场的影响(称“被动屏蔽”)。 屏蔽效果取决于:1、频率;2、屏蔽体的几何形状;3、材料性质。
外部信号线缆的选择和敷设
信号线缆的选择;应从实用、经济和抗干扰三个方面考虑,其中应以抗干扰能力为首选。 目前,在工程界,无论是模拟信号,还是数字信号,也无论是0~5V 、4~20mA 的大信号,还是mV 级的热电偶小信号,乃至低电压电源电缆均采用带屏蔽的双绞电缆,以抑制电容性耦合噪声和电感性耦合噪声。
不同种类的信号,不应共用一根电缆。信号电缆宜穿金属保护管或敷设在带有盖的金属汇线桥架内。信号电缆与电力电缆交叉敷设时,宜成直角;与电力电缆平行敷设时,两者之间的最小距离应符合下表的要求。该表的信号电缆均相对于屏蔽双绞电缆
信号电缆和电力电缆平行敷设的最小距离(mm )
汇线桥架的敷设
汇线桥架的敷设和材质的选择应满足下列要求:
1)汇线桥架的材质应根据敷设场所的环境特性来选择。一般情况下可采用镀锌碳钢汇线桥架;含有粉尘、水汽及一般腐蚀性的环境,可采用喷塑或热镀锌碳钢汇线桥架;严重腐蚀的环境,可采用锌镍合金镀层或涂高效防腐涂料的碳钢汇线桥架,也可采用带金属屏蔽层的玻璃钢汇线桥架。特别注意:不宜采用环氧树脂材质的桥架,因为环氧树脂材质起不到屏蔽的作用。
2)汇线桥架内的交流电源线路和安全联锁线路应用金属隔板与信号线路隔开敷设。本案信号与非本安信号线路也应用金属隔板隔开,或者采用不同汇线桥架。
3)应保证桥架间有良好的电气连接,并须在桥架的两端接地,如果桥架距离较长时,应每隔30米设一个接地点。
接地的作用如下:
1)保护人身安全和设备安全,如保护地、防雷地、本安地、防静电接地等;
2)抑制干扰,即为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参考点,如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。
接地系统的结构
从工业应用的角度来看,目前控制系统有单独接地、联合接地以及采用公共接地网三种接地方式。
1)单独接地:是将控制系统的保护地接入电气安全接地网,工作接地采用“独立的”、“干净的”接地装置与大地相接。由于在一段电源保护地线的两点间会有数毫伏,甚至几伏的电位差,这对低电平信号电路来说,是一个非常严重的干扰,因此控制系统的工作地不宜与保护地在机柜内汇总在一起。
2)联合接地:是将包括控制系统在内的电子信息设备和其他电气系统的接地系统连接在一起,形成“联合体接地”并一点接地,而且规定接地电阻不应大于1欧姆。
3)公共接地网:是以等电位观点为主体思想的多点连接,即设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气连接,进而和接地极相连。所谓多点是指建筑物的基础钢筋、地下金属管道、埋地电缆的金属外皮等都可成为接地极。 由于通过共用接地网实现等电位连接,为干扰(特别是强大的雷电流)提供低阻抗的连续通道并泄放到大地。由于等电位连接减小了系统内各金属部件和各系统间的电位差,无论是从防雷的角度或者是从减小控制系统的共模干扰来看,这都是十分有益的。所以,采用共用接地网实行等电位连接方式是控制系统接地的首选方式。
低压交流供电系统的接地
低压系统接地制式是按照配电系统和电气设备(包括控制系统)不同的接地组合来分类。按照IEC 标准的规定,低压系统接地制式一般由连个字母组成,必要时可加后续字母。
第一个字母表示电源接地点对地的关系:T 表示直接接地;I 表示不接地(包括所有带电部分与地隔离)或通过阻抗与大地相连。
第二个字母表示电气设备的外露导电部分(如控制系统的机柜)与地的关系:T 表示独立于电源接地点的直接接地;N 表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连接。
后续字母表示中性线(N )与保护线(PE )之间的关系:C 表示中性线(N )与保护线(PE )合并为PEN 线;S 表示中性线与保护线分开;C-S 表示在电源侧为PEN 线,从某点分开为N 线及PE 线。
按低压系统接地制式划分有:TN-S 、TN-C 、TN-C-S 、TT 、TN 五种。
1)TN-C 系统:这种系统具有简单、经济的优点。但是当三相负载不平衡或有谐波电流时,PEN 线中有电流,产生的压降呈现在电气设备的外壳上,有时可达运行电压的5%以上,这对敏感性的电子设备不利,故它不适用与防爆的环境内。
2)TN-S 系统:该系统相对于TN-C 系统最大的特点是N 线与PE 线是分开的,在正常运行时PE 线上不通过负荷电流,所以与PE 线相连的电气设备的金属外壳在正常运行时也不带电位差。许多规范标准都规定采用此接地制式。但
由于比TN-C 系统多拉出一根线,所以价格上要贵一点。
3)TN-C-S 系统:该系统的前端是TN-C 系统,后端为TN-S 系统。缺点是如前端的PEN 线上有电流通过,很难保证后端的PE 线上没有电流通过。
4)TT 系统:该系统内,电气设备的金属外壳单独接地,与电源在接地上无电气联系。其优点是避免发生故障时,将故障电压蔓延。缺点是若某相线碰壳时,接地故障回路因增加了一个接地电阻,故障电流小于TN 系统,自动开关不能切换故障,设备外壳上会带百伏级的电压,人身安全无法保证。
5)TT 系统:该系统没有配出中性线,电源系统不接地。该系统在任一根相线若与地或设备外壳相碰,由于不构成回路,不会出现危险故障电流,即不会出现引爆的电火花,故适用于防爆现场。
许多规范标准都规定采用TN-S 接地制式:
1)GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.4.1条作了下列强制性的规定:“电子信息系统设备由TN 交流配电系统供电时,配电线路必须采用TN-S 系统的接地方式。”
2)GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第6.4.1条规定:“当电源采用TN 系统时,从建筑物内总配电盘(箱)开始引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S 系统。
虽然控制系统有时需要的仅仅是单相的交流电源,但在考虑接地系统的设计时,必须考虑该单相电源所在的三相电源系统的接地制式。
电源干扰可以分为共模和差模两种方式存在。共模干扰指电源相线对大地,或中性线对大地之间的电位差,雷电引起的瞬间过电压属于共模干扰;差模干扰存在于电源相线之间,或相线和中性线之间,它是载流导体之间的电位差,连接在电源线上的电气设备的ON/OFF说产生的浪涌电压一般属于差模干扰。
抑制电磁波传播的主要方法
抑制电磁波传播的主要方法就是屏蔽,远场中的屏蔽包括如下两个方面:
1) 用金属屏蔽体把电磁场包容起来,不让它向外扩散(称“主动屏蔽”);
2) 对受干扰对象如系统、元件、电缆进行屏蔽,使之不受电磁场的影响(称“被动屏蔽”)。 屏蔽效果取决于:1、频率;2、屏蔽体的几何形状;3、材料性质。
外部信号线缆的选择和敷设
信号线缆的选择;应从实用、经济和抗干扰三个方面考虑,其中应以抗干扰能力为首选。 目前,在工程界,无论是模拟信号,还是数字信号,也无论是0~5V 、4~20mA 的大信号,还是mV 级的热电偶小信号,乃至低电压电源电缆均采用带屏蔽的双绞电缆,以抑制电容性耦合噪声和电感性耦合噪声。
不同种类的信号,不应共用一根电缆。信号电缆宜穿金属保护管或敷设在带有盖的金属汇线桥架内。信号电缆与电力电缆交叉敷设时,宜成直角;与电力电缆平行敷设时,两者之间的最小距离应符合下表的要求。该表的信号电缆均相对于屏蔽双绞电缆
信号电缆和电力电缆平行敷设的最小距离(mm )
汇线桥架的敷设
汇线桥架的敷设和材质的选择应满足下列要求:
1)汇线桥架的材质应根据敷设场所的环境特性来选择。一般情况下可采用镀锌碳钢汇线桥架;含有粉尘、水汽及一般腐蚀性的环境,可采用喷塑或热镀锌碳钢汇线桥架;严重腐蚀的环境,可采用锌镍合金镀层或涂高效防腐涂料的碳钢汇线桥架,也可采用带金属屏蔽层的玻璃钢汇线桥架。特别注意:不宜采用环氧树脂材质的桥架,因为环氧树脂材质起不到屏蔽的作用。
2)汇线桥架内的交流电源线路和安全联锁线路应用金属隔板与信号线路隔开敷设。本案信号与非本安信号线路也应用金属隔板隔开,或者采用不同汇线桥架。
3)应保证桥架间有良好的电气连接,并须在桥架的两端接地,如果桥架距离较长时,应每隔30米设一个接地点。
接地的作用如下:
1)保护人身安全和设备安全,如保护地、防雷地、本安地、防静电接地等;
2)抑制干扰,即为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参考点,如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。
接地系统的结构
从工业应用的角度来看,目前控制系统有单独接地、联合接地以及采用公共接地网三种接地方式。
1)单独接地:是将控制系统的保护地接入电气安全接地网,工作接地采用“独立的”、“干净的”接地装置与大地相接。由于在一段电源保护地线的两点间会有数毫伏,甚至几伏的电位差,这对低电平信号电路来说,是一个非常严重的干扰,因此控制系统的工作地不宜与保护地在机柜内汇总在一起。
2)联合接地:是将包括控制系统在内的电子信息设备和其他电气系统的接地系统连接在一起,形成“联合体接地”并一点接地,而且规定接地电阻不应大于1欧姆。
3)公共接地网:是以等电位观点为主体思想的多点连接,即设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气连接,进而和接地极相连。所谓多点是指建筑物的基础钢筋、地下金属管道、埋地电缆的金属外皮等都可成为接地极。 由于通过共用接地网实现等电位连接,为干扰(特别是强大的雷电流)提供低阻抗的连续通道并泄放到大地。由于等电位连接减小了系统内各金属部件和各系统间的电位差,无论是从防雷的角度或者是从减小控制系统的共模干扰来看,这都是十分有益的。所以,采用共用接地网实行等电位连接方式是控制系统接地的首选方式。
低压交流供电系统的接地
低压系统接地制式是按照配电系统和电气设备(包括控制系统)不同的接地组合来分类。按照IEC 标准的规定,低压系统接地制式一般由连个字母组成,必要时可加后续字母。
第一个字母表示电源接地点对地的关系:T 表示直接接地;I 表示不接地(包括所有带电部分与地隔离)或通过阻抗与大地相连。
第二个字母表示电气设备的外露导电部分(如控制系统的机柜)与地的关系:T 表示独立于电源接地点的直接接地;N 表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连接。
后续字母表示中性线(N )与保护线(PE )之间的关系:C 表示中性线(N )与保护线(PE )合并为PEN 线;S 表示中性线与保护线分开;C-S 表示在电源侧为PEN 线,从某点分开为N 线及PE 线。
按低压系统接地制式划分有:TN-S 、TN-C 、TN-C-S 、TT 、TN 五种。
1)TN-C 系统:这种系统具有简单、经济的优点。但是当三相负载不平衡或有谐波电流时,PEN 线中有电流,产生的压降呈现在电气设备的外壳上,有时可达运行电压的5%以上,这对敏感性的电子设备不利,故它不适用与防爆的环境内。
2)TN-S 系统:该系统相对于TN-C 系统最大的特点是N 线与PE 线是分开的,在正常运行时PE 线上不通过负荷电流,所以与PE 线相连的电气设备的金属外壳在正常运行时也不带电位差。许多规范标准都规定采用此接地制式。但
由于比TN-C 系统多拉出一根线,所以价格上要贵一点。
3)TN-C-S 系统:该系统的前端是TN-C 系统,后端为TN-S 系统。缺点是如前端的PEN 线上有电流通过,很难保证后端的PE 线上没有电流通过。
4)TT 系统:该系统内,电气设备的金属外壳单独接地,与电源在接地上无电气联系。其优点是避免发生故障时,将故障电压蔓延。缺点是若某相线碰壳时,接地故障回路因增加了一个接地电阻,故障电流小于TN 系统,自动开关不能切换故障,设备外壳上会带百伏级的电压,人身安全无法保证。
5)TT 系统:该系统没有配出中性线,电源系统不接地。该系统在任一根相线若与地或设备外壳相碰,由于不构成回路,不会出现危险故障电流,即不会出现引爆的电火花,故适用于防爆现场。
许多规范标准都规定采用TN-S 接地制式:
1)GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.4.1条作了下列强制性的规定:“电子信息系统设备由TN 交流配电系统供电时,配电线路必须采用TN-S 系统的接地方式。”
2)GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第6.4.1条规定:“当电源采用TN 系统时,从建筑物内总配电盘(箱)开始引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S 系统。
虽然控制系统有时需要的仅仅是单相的交流电源,但在考虑接地系统的设计时,必须考虑该单相电源所在的三相电源系统的接地制式。
电源干扰可以分为共模和差模两种方式存在。共模干扰指电源相线对大地,或中性线对大地之间的电位差,雷电引起的瞬间过电压属于共模干扰;差模干扰存在于电源相线之间,或相线和中性线之间,它是载流导体之间的电位差,连接在电源线上的电气设备的ON/OFF说产生的浪涌电压一般属于差模干扰。