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陶顯芳老師談電磁干擾與電磁兼容(四)

發(fā)布時(shí)間:2009-02-20

中心議題:
  • 電磁感應(yīng)和干擾的發(fā)生機(jī)理
  • 磁通量和電磁干擾強(qiáng)度的計(jì)算方法


電磁感應(yīng)與干擾

任何導(dǎo)體,只要有電流通過,在它的周圍就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)又會(huì)對(duì)周圍的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng),并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),因此導(dǎo)體中的電流同樣也會(huì)對(duì)其它物體產(chǎn)生磁感應(yīng)干擾。

我們知道電感L可以表示為:?jiǎn)挝浑娏鳟a(chǎn)生的磁通,即:L = Φ/I (11)

上式中,L為電感,Φ單位為亨利, 為磁通量,單位為韋伯,I為電流,單位為安培。但(11)式中要直接測(cè)量磁通量是非常困難的,在工程應(yīng)用中一般都通過測(cè)量自感電動(dòng)勢(shì)的方法來測(cè)量電感量:即:當(dāng)每秒鐘流過電感線圈的電流為1安培,而電感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)為1伏時(shí),則電感線圈的電感量為1亨利。因此,電感量也被稱為自感系數(shù)。由此,上面(11)式又可以表示為:e = L●di/dt (12)或 e = dΦ/dt (13) 以及 e = SdB/dt (14)

(14)式中S是磁通穿過的面積,B為磁感應(yīng)密度,這里假設(shè)磁感應(yīng)密度為均勻分布,但實(shí)際上是不可能的,但這里并不影響我們后面對(duì)問題的分析。

一般來說,恒定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)對(duì)電路或電器設(shè)備造成的干擾是不會(huì)很大的。“干擾”這個(gè)詞的本意就是指,對(duì)某個(gè)正處于穩(wěn)定工作狀態(tài)的系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響,因此,對(duì)電路或電器設(shè)備造成嚴(yán)重干擾的,主要是不斷變化著的電場(chǎng)或磁場(chǎng)。即:i = C●dv/dt (15)e = M●di/dt (16)

顯然(15)式中,i是表示干擾電流,C為電容,或電荷感應(yīng)系數(shù),dv/dt為電壓變化率;(16)式中,e是表示干擾電動(dòng)勢(shì),M為磁互感系數(shù),或磁感應(yīng)系數(shù),di/dt為電流變化率。在電路中凡是涉及到電磁干擾的地方,都與dv/dt或di/dt的大小有關(guān),所以我們還可以把dv/dt或di/dt定義為電磁干擾的動(dòng)量系數(shù)。

磁互感系數(shù)或磁感應(yīng)系數(shù)M,表示流過某個(gè)電感L或?qū)w中的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)另一個(gè)電感或電路產(chǎn)生影響的力度。如果我們把電感L稱為電感器與電容器C進(jìn)行對(duì)應(yīng)的話,那么,磁互感系數(shù)或磁感應(yīng)系數(shù)M同樣也可以與電荷感應(yīng)系數(shù)C進(jìn)行對(duì)應(yīng),可惜人們很少把電容器C與電荷感應(yīng)系數(shù)C分別進(jìn)行理解。


圖5是交變磁場(chǎng)產(chǎn)生互相感應(yīng)(簡(jiǎn)稱互感)的工作原理圖。

圖5中L0為產(chǎn)生磁力線的電感線圈,即:正在通電的線圈,它產(chǎn)生的磁力線一部分穿過磁感應(yīng)線圈L1,使磁感應(yīng)線圈L1產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1,e1 = M1●di/dt;同時(shí),L0產(chǎn)生的另一部分磁力線也在穿越印制板線路L2,使印制板線路L2產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2,e2 = M2●di/dt。顯然,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1和e2都不是我們進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)所希望產(chǎn)生的,因此,把它們稱為干擾電動(dòng)勢(shì),或稱為干擾信號(hào)。電子設(shè)備中,大部分干擾信號(hào)都是這樣產(chǎn)生的。
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