控制工程中的电磁兼容PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 控制工程中的电磁兼容 1

1.2 电磁噪声和干扰 2

1.3 电磁噪声的分类 3

1.4 构成电磁干扰问题的三要素 4

1.5 电磁干扰的耦合途径 7

1.6 电缆的屏蔽 8

1.7 接地系统 8

1.8 解决抗干扰问题的基本理论和必要的工具 10

1.9 区分工艺参数发生异常的两种可能性 10

2 干扰的电容性耦合和电缆的静电屏蔽 13

2.1 电容性耦合的模型 13

2.2 工程上估算感应噪声电压Un大小的方法 15

2.3 雷击中的电容性耦合 16

2.4 抑制电容性耦合的措施 18

2.5 电缆的静电屏蔽 19

2.6 主动屏蔽与被动屏蔽 20

2.7 静电屏蔽和拉开电缆间距效果的比较 21

2.8 不同屏蔽材料的屏蔽效能 22

2.9 某核电站反应堆停堆事故的分析与解决方案 22

2.9.1 事故的描述 22

2.9.2 事故原因的理论分析 23

2.9.3 现场试验 24

2.9.4 解决方案 25

3 干扰的电感性耦合和电缆的电磁屏蔽 27

3.1 电感性耦合的模型 27

3.2 同轴电缆的主动电磁屏蔽 29

3.3 同轴电缆的被动电磁屏蔽 31

3.4 双绞线的电磁屏蔽原理及其应用 32

3.4.1 主动电磁屏蔽 32

3.4.2 被动电磁屏蔽 33

3.5 同轴电缆和屏蔽双绞线的应用 34

3.6 电容性耦合与电感性耦合的区分 35

3.7 金属管线对雷电磁场的屏蔽作用 35

3.7.1 概述 35

3.7.2 理论分析 37

3.7.3 金属屏蔽管两端接地的地电位差带来的影响 38

4 干扰的辐射耦合和电缆的辐射屏蔽 40

4.1 近场和远场（感应场和辐射场） 41

4.2 波阻抗 42

4.3 电磁场耦合的感应噪声 43

4.4 抑制辐射耦合的主要方法——辐射屏蔽 44

4.5 电缆屏蔽的综述 47

5 控制室的网格屏蔽 51

5.1 从一个引例看控制室的屏蔽 51

5.2 计算步骤 53

5.3 脉冲磁场抗扰度Ha的取值 56

5.4 计算实例 58

5.4.1 例1 58

5.4.2 例2 59

5.5 关于屏蔽导体截面积的影响 60

5.6 屏蔽网格尺寸的工程用查表 61

6 接地系统的接地体 64

6.1 接地系统的基本概念 64

6.1.1 概述 64

6.1.2 接地体的结构 66

6.1.3 控制系统设置保护地的原则 67

6.1.4 接地系统产生的电磁干扰 68

6.2 接地电阻 69

6.2.1 接地电阻的定义 69

6.2.2 接地电阻的计算值 71

6.2.3 不同接地体的接地电阻的理论计算式 73

6.2.4 降阻剂 77

6.2.5 离子接地体 79

6.3 独立接地和共用接地网的比较 80

6.3.1 接地方式的形态 81

6.3.2 独立接地 81

6.3.3 共用接地网 84

6.4 工频接地电阻和冲击接地电阻 87

6.5 共用接地网接地电阻的测量 90

6.6 土壤电阻率的测量 90

7 接地系统的连接 92

7.1 接地连接的总体要求 92

7.2 接地连接的耦合 93

7.2.1 串联接地 93

7.2.2 并联接地 94

7.3 机柜内接地汇流排的设置和分类汇总 96

7.4 低压交流供电系统的接地制式 97

7.5 控制系统接地连接的相关问题 100

7.5.1 现场仪表的接地连接 100

7.5.2 接地的搭接 101

7.5.3 关于控制系统机柜的对地浮空 103

7.5.4 接地干线的屏蔽 104

7.5.5 浮地 105

7.6 运动系统的接地技术 105

7.6.1 船舶接地系统 105

7.6.2 悬浮接地系统 107

7.7 控制系统对接地电阻值要求的讨论 107

7.7.1 我国涉及电气装置接地电阻值要求的相关标准 108

7.7.2 控制机柜的接触电位差和对保护地接地电阻值的要求 109

7.7.3 控制系统对工作地接地电阻值的要求 110

7.7.4 控制系统对接地电阻值要求的结论 111

8 隔离与滤波 113

8.1 交流低压电源的隔离 113

8.1.1 控制系统对交流低压电源的一般要求 114

8.1.2 交流电源中产生干扰的主要原因 114

8.1.3 隔离变压器 115

8.1.4 交流低压系统的零地电压对控制系统的影响 117

8.2 信号的隔离 119

8.2.1 信号的传输隔离 120

8.2.2 信号的转换隔离 120

8.2.3 信号的分配隔离 121

8.2.4 信号的安全隔离 121

8.2.5 电源隔离 122

8.2.6 隔离精度 122

8.2.7 无源隔离器和信号的驱动能力 123

8.2.8 隔离器的响应时间 124

8.2.9 开关量的隔离 124

8.3 I／O信号的数字滤波 127

8.3.1 模拟信号的数字滤波 127

8.3.2 开关量信号的采样滤波 130

8.4 铁氧体磁环滤波器 132

8.5 长线传输干扰的抑制 135

8.5.1 数字信号传输过程中的波反射 136

8.5.2 终端开路时的波反射 136

8.5.3 终端短路时的波反射 137

8.5.4 终端电阻的匹配 138

8.5.5 抑制波反射的几种匹配措施 138

9 控制系统的静电防护 140

9.1 静电放电的特点 141

9.2 人体的静电模型（HBM） 144

9.3 静电防护的软接地 147

9.4 防静电工作区的理念 150

9.4.1 概述 150

9.4.2 EPA等级的划分 151

9.4.3 EPA要素 151

9.4.4 EPA静电泄漏电阻的取值 153

9.5 控制室静电防护的基本措施 153

9.6 防静电地面和其接地 156

附1 物体带电顺序表和人体、器件带电电压值 157

附2 防静电工作区的环境条件要求 158

10 控制系统的雷电防护 160

10.1 雷电概述 160

10.1.1 雷云结构和放电原理 160

10.1.2 直击雷（云对地）的选择性 162

10.1.3 雷电流威胁控制系统的危险半径 163

10.2 外部防雷装置的基本原理 165

10.3 雷电对控制系统的侵害途径 167

10.3.1 静电感应（电容性耦合） 168

10.3.2 电磁感应（电感性耦合） 168

10.3.3 反击（电阻性耦合） 169

10.3.4 电磁场辐射（电磁耦合） 170

10.4 控制系统雷电防护的基本措施 171

10.4.1 接地／等电位连接 171

10.4.2 电缆的屏蔽 173

10.4.3 合理布线 175

10.4.4 使用浪涌保护器（SPD） 177

10.5 交流低压电源系统SPD的应用 181

10.5.1 控制系统用电设备的浪涌抗扰度 181

10.5.2 TN-S制配电系统中的SPD的配置方式 182

10.5.3 控制室供电箱内SPD的参数选择 183

10.5.4 多级SPD之间的能量配合和动作配合 185

10.6 信号、通信线路的SPD 187

10.6.1 SPD配置的参考原则 187

10.6.2 I／O信号SPD的参数值 188

10.6.3 通信端口上的SPD的主要参数 188

10.7 SPD安装中的一个问题 188

10.8 几个案例分析所带来的思考 191

10.8.1 控制系统的雷电防护是否一定要使用SPD 191

10.8.2 因反击造成的雷击事故 194

10.8.3 安全栅能否替代SPD 195

10.8.4 某燃气公司混配站的雷击案例分析 196

10.8.5 某石化公司加氢裂化装置DCS的雷害隐患 198

10.9 浪涌保护器（SPD）的隔爆论证和本安论证 199

10.9.1 概述 199

10.9.2 关于爆炸危险场所的划分 202

10.9.3 适用于SPD的防爆机制 203

10.9.4 本安型系统的认证 204

11 控制系统的抗扰度与发射 209

11.1 抑制串模干扰和共模干扰的能力 209

11.1.1 共模干扰抑制比CMRR和串模干扰抑制比SMRR 211

11.1.2 关于CMRR指标值和SMRR指标值的计算方法 214

11.1.3 建议 215

11.2 仪表、控制系统的抗扰度 216

11.2.1 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度 218

11.2.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度 220

11.2.3 浪涌（冲击）抗扰度 221

11.2.4 静电抗扰度 223

11.2.5 工频磁场抗扰度 223

11.2.6 脉冲磁场抗扰度 224

11.2.7 射频电磁场辐射抗扰度 224

11.2.8 射频场感应的传导骚扰抗扰度 226

11.2.9 评定抗扰度试验结果的通用原则（性能判据） 227

11.3 仪表、控制系统的发射 227

11.3.1 电磁辐射发射（RE） 228

11.3.2 传导发射（CE） 229

11.4 电磁兼容设计 230

参考文献 232

跋——真实的感悟 237