差模(常模)噪聲與共模噪聲的定義

?何謂EMC

?EMC(電磁兼容性)是指兼?zhèn)銭MI和EMS兩方面的性能。

?EMI(電磁干擾)是指因輻射/發(fā)射(Emission)電磁波而對環(huán)境產(chǎn)生的干擾。

?EMS(電磁敏感性)是指對電磁波干擾(EMI)的耐受性/抗擾度(Immunity)。

?當(dāng)頻率升高時，頻譜振幅整體增加。

?上升/下降延遲時，進(jìn)入-40dB/dec衰減時的頻率降低，頻譜的振幅衰減。

?Duty變更時，雖然會產(chǎn)生偶次諧波，但對譜峰無影響?；l譜衰減。

?僅上升延遲時，tr分量從更低的頻率開始衰減。

?差模(常模)噪聲與共模噪聲

?電磁干擾EMI大致可分為“傳導(dǎo)噪聲”和“輻射噪聲”兩種。

?傳導(dǎo)噪聲可分為差模(常模)噪聲和共模噪聲兩類。

?關(guān)于輻射噪聲，差模噪聲的線纜環(huán)路面積、共模噪聲的線長是非常重要的因素。

?注意;即使條件相同，共模噪聲帶來的輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于差模噪聲。

?平行的布線間會產(chǎn)生串?dāng)_。

?串?dāng)_的因素有雜散(寄生)電容引發(fā)的電容(靜電)耦合和互感引發(fā)的電感(電磁)耦合。

?在開關(guān)時會產(chǎn)生急劇電流ON/OFF的環(huán)路中，會因寄生分量產(chǎn)生高頻振鈴=開關(guān)噪聲。

?這種開關(guān)噪聲可通過優(yōu)化PCB板布線等來降低，但即使這樣，殘留的噪聲也會作為共模噪聲傳導(dǎo)至輸入電源，因此需要采取防止噪聲漏出的措施。

1.大地-地-參考導(dǎo)體系統(tǒng)

1.1 大地和地

幾乎在所有設(shè)備或系統(tǒng)中，都要注意大地 (大地導(dǎo)體) 和公共地 (參考導(dǎo)體系統(tǒng)/不帶電連接)的區(qū)別。在某些地方，大地和公共地通常連接在一起。但它們之間存在區(qū)別。

注意：大地只用于傳導(dǎo)故障電流，而公共地用于傳導(dǎo)工作電流，且通常用作幾個信號電路的 公共導(dǎo)體。

1.2 大地

大地是指地球的導(dǎo)電電位。大地的電位被認(rèn)為是零。在一個系統(tǒng)中，大地被認(rèn)為是 用于保護(hù)人、動物和物資免受電擊的保護(hù)導(dǎo)體。

用來表示大地的同義詞：設(shè)備接地導(dǎo)體、大地、保護(hù)地、機座或機殼地、臺站地。

1.3 地

它是電氣設(shè)備中連接的所有無源導(dǎo)電元件的公共端，即使發(fā)生故障時，它也不會產(chǎn) 生工作電壓。公共地是一個系統(tǒng)的等電位偏置，用作電子線路的公共地平面。

在固定系統(tǒng)中，公共大地平面通常與地球 (接地) 連接在一起。公共地卻不必一定要跟地球地接在一起(例如在飛機中)。

公共地可完成下列功能：

電子設(shè)備參考導(dǎo)體系統(tǒng)的等電位平面;

所有涉及金屬、電氣系統(tǒng)、雷電防護(hù)系統(tǒng)和接地系統(tǒng)的安裝的等電位連接與過壓 保護(hù);

人身保護(hù)功能：使公共電位保持在低于大地電位，從而當(dāng)人接觸到系統(tǒng)的某個部 位時不會受到傷害;

改變過壓 (由系統(tǒng)中的故障、雷擊造成) 的通路;

用來表示公共地的同義詞：等電位連接(綁定)、中性點、配電地、信號參考、信號地、測量地、0V、參考導(dǎo)體地。

1.4 公共地舉例

公共地舉例：

樓宇中的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件 (構(gòu)架、管道等);

金屬柜、外罩上的未上漆的機座;

金屬電纜管道;

變壓器外殼、機器底板;

接地用黃綠線 (PE-PEN);

1.5 參考導(dǎo)體和參考導(dǎo)體系統(tǒng)

用于電子操作的參考導(dǎo)體就是參考電位。它與公共端相連接。

參考導(dǎo)體系統(tǒng)把電氣設(shè)備中的電流環(huán)路所需的所有0伏導(dǎo)線連接在一起。在電子參考平面的各個點之間不存在任何電位差，否則就會出現(xiàn)不希望有的信號電壓。 通常，幾個電路需要共同一個公共的參考導(dǎo)體系統(tǒng)上，以便實現(xiàn)必要的信號交換。用來表示參考導(dǎo)體系統(tǒng)的同義詞：中性(系統(tǒng))

2. TT,TN和IT交流系統(tǒng)中的接地

2.1 配電系統(tǒng)

交流系統(tǒng)中的接地(單相，三相，多相電流系統(tǒng))。這些系統(tǒng)可以被歸為三個獨立的種類(IEC 60364)：

注意：對于這些系統(tǒng)的安全規(guī)定(比如說關(guān)斷條件)可以在IEC 60364-4-41中找到。

2.2 字符定義

2.3 第一個和第二個字母的指定

配電系統(tǒng)的標(biāo)識字母按如下方式指定：

第一個字母：表示地連接到能量源(比如說變壓器)的連接;

第二個字母：表示電氣設(shè)備的接地;

3. 電流給人體帶來的危險

3.1 危險的人體電流(電擊)

電擊是由流過人體的電流引起的。1mA的電流能夠引起健康人體內(nèi)的反應(yīng)，從而導(dǎo)致對人體的危險的沖擊。如果電流更強，則會帶來更大的傷害。在干燥環(huán)境下，小于42.4V左右的交流峰值電壓或者60V的恒定電壓被認(rèn)為是沒有危險的。

那些需要觸摸或者握在手中的部件，必須與保護(hù)地相連，或者進(jìn)行充分的隔離。

3.2 高能量帶來的危險

對于大電流或者大電容的電源設(shè)備來說，設(shè)備中相鄰電極間的短路能夠引起弧光或者熱金屬粒子火花，并導(dǎo)致燃燒。在這種情況下，即使是低電壓電路也有一定危險性?？梢酝ㄟ^采用隔離措施或者安全設(shè)備來實施保護(hù)工作。

3.3 燃燒

過載，部件故障，絕緣損壞，連接不緊或者高瞬間電阻都會導(dǎo)致高溫，從而引起燃燒。

對此可以采用的保護(hù)措施，包括應(yīng)用防火措施，選擇不易燃燒的材料，采取限制燃燒擴(kuò)散的辦法等等。

3.4 各種間接的危險

其他間接危險：

熱度危險：因為接觸熱部件而造成傷害的危險;

輻射危險：危險的輻射，比如說，噪音，高頻輻射，紅外線輻射，高強度可見 光，紫外線以及離子輻射，等等;

化學(xué)危險：因為接觸有害化學(xué)物品而帶來的危險;

4. 電擊的起因和預(yù)防措施

4.1 危險的電壓

以下的電壓可能會帶來危險：

峰值等于或者高于42.4V的交流電壓;

60V或者更高的直流電壓;

4.2 起因

如果人體接觸了帶有危險電壓的部件，可能會引起電擊。這種接觸可分為兩類：

4.3 針對直接接觸的預(yù)防措施

如果部件帶有危險的電壓，必須防止人體與其發(fā)生直接接觸，以避免受到傷害?？梢钥紤]采取以下措施：

做好電路間的隔離;

采用外殼或者封蓋;

對有源部件進(jìn)行絕緣;

能量限制(電容器負(fù)載，保護(hù)性電阻);

電壓限制;

附加的故障電流保護(hù)電路;

4.4 針對間接接觸的預(yù)防措施

系統(tǒng)部件可能會發(fā)生故障，在這種情況下，也必須防止人體被電擊(由間接接觸引起)。

可以考慮采取以下措施：

雙重的/強化的絕緣措施;

基本的絕緣和保護(hù)性接地;

附加的故障電流保護(hù)電路;

4.5 各種標(biāo)準(zhǔn)

針對電擊保護(hù)措施的條例包含在如下的標(biāo)準(zhǔn)中：

安全條例標(biāo)準(zhǔn)：

IEC 61140：針對電擊的保護(hù)。對系統(tǒng)和電氣設(shè)備的一般要求(安全標(biāo)準(zhǔn))。

安全群組標(biāo)準(zhǔn)：

IEC 60364-4-41：樓宇內(nèi)電氣設(shè)備的安裝-第 4 部分：安全保護(hù)，第41章：針對電擊的保護(hù)。

對系統(tǒng)：

IEC 62103 和 EN 50178：在電源安裝過程中使用的電子設(shè)備。

IEC 60204：機械安全-機械的電氣設(shè)備。

5. 電氣設(shè)備的保護(hù)等級

5.1 保護(hù)等級

電氣設(shè)備的保護(hù)等級包括0、I、II和III級。對這些保護(hù)等級的定義，是通過獲得電擊保護(hù)的方法來獲得的(IEC 61140)。

可編程邏輯控制器PLC和它們的周邊設(shè)備必須符合相應(yīng)的保護(hù)等級I,II或者III級(根據(jù)IEC 61131-2)。

5.2 0級保護(hù)

針對危險人體電流的保護(hù)措施，如果僅僅是和基本絕緣部件發(fā)生接觸，那么電氣設(shè)備就屬于0級保護(hù)。這表示系統(tǒng)的永久性接線中，沒有用于連接導(dǎo)電部件和保護(hù)導(dǎo)體(地導(dǎo)體) 的媒介。如果基本的絕緣部件發(fā)生故障，那么就要依靠周圍的環(huán)境來實現(xiàn)保護(hù)。

5.3 I級保護(hù)

針對危險人體電流的保護(hù)措施，如果不僅僅是和基本絕緣部件發(fā)生接觸，那么電氣設(shè)備可能屬于I級保護(hù)。在I級保護(hù)下，系統(tǒng)的永久性接線中，有一個用于連接導(dǎo)電部件和保護(hù)導(dǎo)體(地導(dǎo)體) 的附加接觸部件。如果基本的絕緣部件發(fā)生故障能夠接觸的不帶電壓的部件。

5.4 II級保護(hù)

針對危險人體電流的保護(hù)措施，如果不僅僅是和基本絕緣部件發(fā)生接觸，那么電氣設(shè)備可能屬于II級保護(hù)。在II級保護(hù)中，有一項附加的安全功能，比如擁有雙重的或者強化的絕緣部件，但是沒有保護(hù)地。

5.5 III級保護(hù)

針對危險人體電流的保護(hù)措施，如果通過供給安全的極低電壓(SELV)來實現(xiàn)，那么電氣設(shè)備屬于III級保護(hù)。在這種電氣設(shè)備中，不產(chǎn)生高于SELV(安全極低電壓)的電壓。

5.6 SELV

SELV (安全的極低電壓) 定義為：在不同的導(dǎo)體間，或者在一個導(dǎo)體和地之間，經(jīng)過量度所得的不超過42.4伏的峰值或者恒定值的電壓。使用這些部件的電路必須和電源通過一個安全的變壓器或者類似設(shè)備隔離開。

6. 保護(hù)地

6.1 選擇方案：絕緣或者保護(hù)地

系統(tǒng)或者機械中所有在發(fā)生故障時可能帶有危險電壓的部件，都必須予以考慮。為了保證安全，這些部件可以采用雙重絕緣或者強化絕緣，也可裝備保護(hù)地設(shè)備。

6.2 保護(hù)地：定義

保護(hù)地是指主要用來保護(hù)人身安全的大地。

保護(hù)地是為了防止由間接接觸引起的電擊而采取的措施，間接接觸也就是和因為發(fā)生了故障，比如因絕緣部件故障而與帶有危險電壓的部件發(fā)生的接觸。

注意：保護(hù)地和功能地要清楚地隔離開。功能地不是安全部件，它是一個功能部件，用作參考電壓，或者旁路干擾電流。

6.3 接地安排和保護(hù)導(dǎo)體

到地電位的連接的精確度，取決于電氣設(shè)備、部件的情況以及電流分配類型(TT，TN，IT系統(tǒng))。

一些重要的保護(hù)地標(biāo)準(zhǔn)原則如下：

保護(hù)地電線的橫界面必須滿足所規(guī)定的最大漏電流值;

電氣連接必須滿足實際工作中可能出現(xiàn)的負(fù)載要求;

在保養(yǎng)和維修過程中，保護(hù)地也必須能夠保證起作用;

保護(hù)地可以替代功能地。但它不可用來進(jìn)行，比如關(guān)閉保護(hù)地來提升電磁兼容性的操作;

注意：IEC 60364-5-54 包含了對大地系統(tǒng)和保護(hù)接地導(dǎo)體的要求。

7. 用于PLC的保護(hù)地

屬于I級保護(hù)的可編程邏輯控制器和它們的周邊設(shè)備，具有保護(hù)地連接。

它有兩種和大地進(jìn)行連接的方式：

保護(hù)導(dǎo)體位于直接連接于電力供應(yīng)線(干線)的電源線上;

設(shè)備有一個連接到外部保護(hù)導(dǎo)體的保護(hù)導(dǎo)體接頭;

設(shè)備中所有人體會觸及的部件(比如機殼，外罩，底座)都使用保護(hù)導(dǎo)體按電氣連接方式進(jìn)行了連接，這樣就不會有危險電壓進(jìn)入設(shè)備。在設(shè)備中工作的保護(hù)導(dǎo)體的連接在電源接通時必須處于可靠連接狀態(tài)。

PLC系統(tǒng)及其周邊設(shè)備的相關(guān)要求，可以在IEC 61131-2可編程控制器，第二部分：設(shè)備要求和測試中找到。