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  • 有刷?无刷?一分钟教你怎么选!

    电机是指通过电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置,在工业生产中有着十分重要的地位。有刷电机与无刷电机,都属于常用电机,其区别就在于结构内是否有碳刷,除此之外,两者还有很大的不同。 调速方式 有刷电机调速过程是通过调整供电电源电压的高低实现的。调整后的电压电流通过整流子及电刷转换,改变电极产生的磁场强弱,达到改变转速的目的。这一过程被称之为变压调速。 无刷电机调速过程电机的供电电源的电压不变,但改变电调的控制信号,通过微处理器再改变大功率MOS管的开关速率,来实现转速的改变。这一过程被称之为变频调速。 各自优缺点 有刷电机的结构简单,生产成本比较低下,控制也十分简单,接通或断开电源就可以启动或停止电机。但有刷电机内的碳刷是易损件,在长时间使用后需要更换,并且当粉尘进入到碳刷和整流子之间时,会加剧碳刷的磨损。此外由于有刷电机内部的碳刷,在高速旋转的时候会产生噪音,影响使用体验。 有刷电机采用了霍尔元件代替碳刷,没有了磨损相关的问题,维护相对方便,与有刷电机相比使用寿命更长,噪音也要低了许多。但由于无刷电机结构较为复杂,所以体积比有刷电机更大,并且成本更高,价格相对昂贵,并且可靠性受电子元件影响,相比有刷电机更易受到干扰。 适用范围 无刷电机:通常被使用在控制要求比较高,转速要求较高的设备上,如航模,精密仪器仪表等对电机转速控制严格,转速需求高的设备。 有刷电机:通常动力设备所使用的一般都为有刷电机,如吹风机、工厂的电动机、家用的抽油烟机等等。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2021-01-04 关键词: 电机 电磁

  • 电磁可以,兼容不行

    EMC是每个搞电子的人都应该了解并掌握的一门学问,本文会对EMC中常见的一些实验项目做简单介绍。看了这篇文章之后你将对EMC有初步的了解,如果你想了解关于更多,可以订阅关注本公众号,以便及时获取后续更多精彩相关。   EMC(ElectromagneticCompatibility)电磁兼容性,是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求: EMS(Electromagnetic Susceptibility)电磁敏感度:是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感度。 EMI(Electromagnetic Interference)电磁干扰:是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值; 1、EMS具体可以细分为如下: 1.1、ESD(Electrostatic discharge)静电放电:  1.2、RS(Radiated Susceptibility)射频电磁场辐射抗扰度 1.3、CS(Conducted Susceptibility)传导骚扰抗扰度  1.4、EFT(Electrical fast transient)电快速瞬变脉冲群   1.5、Surge浪涌(雷击)抗扰度  2、EMI具体可以细分为如下:  2.1、CE(Conducted Susceptibility)传导骚扰(俗称:传导发射)  2.2、RE(Radiated emission)辐射骚扰(俗称:电磁辐射、辐射发射) ------------ END ------------

    时间:2020-12-28 关键词: EMC 电磁

  • 波波夫:无线电的先驱

    小枣君注:之前推送马可尼那篇文章的时候,有读者建议我再写一篇波波夫。今天特此补上。 波波夫,全名叫亚历山大·斯捷潘诺维奇·波波夫(俄文名:Александр Степанович Попов,英文名:Alexander Stepanovich Popov),俄国著名物理学家、发明家,无线电通信的奠基人之一,天线的发明人,电磁波研究的先驱。 波波夫 1859年3月16日,波波夫出生在俄国乌拉尔矿区小镇的一个普通家庭。他的父亲史蒂芬·彼特罗维奇(Stefan Petrovich)是一名当地牧师,他的母亲安娜·史蒂潘诺夫娜(Anna Stepanovna)是一名乡村教师。 波波夫的父亲非常希望儿子也能成为一名神职人员,所以,安排他从小进入神学院进行学习。 然而,波波夫的兴趣并不在神学上。他对自然科学非常着迷,从小就研究木工和电工技术。小学的时候,他就尝试制作了水磨模型和电池。他还用电铃把自家的钟改装成闹钟。 少年波波夫 中学的时候,波波夫的数学和物理成绩特别好,受到校长的重视。 1877年,在经历了漫长的神学院学习之后,波波夫以优异的成绩毕业。18岁的他,拒绝走神职人员路线,而是通过考试,进入了彼得堡大学数学物理系。 青年波波夫 进入大学后,波波夫在电学上的兴趣得以充分释放。他不仅在学校里学习了大量的电学知识,还在圣彼得堡最早的一家发电厂中担任电工,进行勤工俭学。 两年后,波波夫转到彼得堡大学森林学院学习。因为这里学术思想活跃,允许学生自由发展。 这期间,波波夫对炸药产生了浓厚的兴趣。他研究出了用电线遥控炸药爆炸,被同学们称为“炸药专家”。 1882年,波波夫从彼得堡大学毕业,留校担任助教。 1883年,波波夫到“俄罗斯克伦施塔特(Kronstadt)海军鱼雷学校”担任物理和电气工程教师(后来成为物理系主任)。这一期间,波波夫研究了高频电流的实际应用。 1883年11月,波波夫与一位律师的女儿(Raisa Alekseevna)结婚,后来有了两个儿子和两个女儿。 波波夫及家人 1888年,德国科学家海因里希·赫兹(Heinrich Hertz)通过实验证明了电磁波的存在,引起了整个科学界的轰动。大量的科学家开始加入对电磁波的研究和实验,波波夫也是其中一员。 不过,波波夫最开始的兴趣是研究雷暴和闪电等大气现象造成的电磁反应。因为波波夫是海军,极端天气对航海有很大威胁,所以他希望能借助电磁反应进行气象预报。 1894年,波波夫在传统电磁波检测装置(粉末检波器)的基础上,进行改进,大幅提升了灵敏度。 波波夫发明了一种天线装置。他将检波器的一端与天线连接,另一端接地,检测到了许多公里以外大气中的放电。这是人类首次利用天线,接收到自然界的无线电波。 1895年5月7日,波波夫在圣彼得堡召开的俄国物理化学协会年会上,第一次公开演示了他所发明的无线电接收机。他将其称为“雷电指示器”。 波波夫的无线电接收机 1895年7月,波波夫将无线电接收机安装在圣彼得堡林业研究所的气象台上。 几个月后,波波夫发表论文:《金属屑同电振荡的关系》。他在论文中表示,只要有足够的电源,他的设备就可以用于接收来自人造振荡源的信号。 1896年3月24日,波波夫和助手雷布金在俄国物理化学协会的年会上,正式演示了用无线电传递莫尔斯电报码。 当时,雷布金负责拍发信号,波波夫负责接收信号,通信距离是250米。俄罗斯物理学会分会会长佩特罗司赫夫基教授,把接收到的电报字母逐一写在黑板上,最后得到的报文是: “海因里希·赫兹(HEINRICH HERTZ)” 这是波波夫在向前辈致敬。这份电报,是世界上第一份有明确内容的无线电报。 演示结束后,波波夫充满信心地说:“我的仪器在进一步改良以后,就能够凭借迅速的电振荡进行长距离通信”。 不幸的是,当时波波夫并没有进行该装置的专利申请。不久后,1896年6月,意大利人古列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)申请了自己的无线电报系统专利。 马可尼 后来,马可尼的专利图纸传到俄国,人们发现,图纸上的设计和波波夫的发明非常吻合。俄罗斯物理化学协会声称,波波夫才是真正的无线电发明者。然而,那时候说什么都没用了,国际上已经普遍认可了马可尼的专利权。 1897年,俄国政府利用波波夫的技术,在克伦施塔特建立了无线电台。同年夏天,相隔5公里的两艘俄国军舰,借助无线电台实现了远距离通信。 1900年初,波波夫使电台的通信距离增加到45公里。 同年,俄国海军在波波夫的指导下,在波罗的海中的高戈兰岛设立了无线电台,和芬兰沿海城市科特卡之间实现了无线电通讯。这个电台后来多次协助救援了触礁的军舰和受困的渔民。 波波夫(后排右二) 还是1900年,波波夫的无线电系统在巴黎国际博览会上赢得了金牌。 1901年,波波夫被任命为圣彼得堡大学电气工程学院教授。四年后,被任命为院长。 1906年1月13日,波波夫突发死于脑溢血,年仅47岁。 波波夫的英年早逝,是物理学界的重大损失。不少科学家认为,如果他还能多活一年,1906年度的诺贝尔物理学奖非他莫属(诺贝尔奖只颁发给生者)。 1945年,为了纪念波波夫在无线电方面的卓越贡献,苏联政府部长会议经过投票,将5月7日规定为苏联“无线电节”。此后,苏联经常在这个节日举办活动,纪念波波夫。 波波夫诞辰100周年纪念邮票(1959年) 苏联发行的波波夫纪念邮票(1989年) 迄今为止,俄罗斯人仍不认同是马可尼发明了无线电。在他们眼里,波波夫就是无线电的唯一发明人。 位于莫斯科的波波夫雕像 —— 全文完 —— 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-12-27 关键词: 无线电 电磁

  • 学EMC避不开的10大经典问题

    学习接触一门新的技术,总会遇到各种各样的问题,学习EMC也不例外。EMC(电磁兼容)包括EMS(电磁敏感度)和EMI(电磁干扰)两部分,通常我们所说的解决EMC问题,其实就是解决电子设备对外辐射干扰,或者如何防止设备、电子元件被外界电磁波干扰的问题。学习EMC要重视基础知识,像电磁波、电磁场等入门理论,有迫切学会的愿望,在实践中与别人多人交流,几个人的学习交流效果要远比一个人学习问题效果要好得多。 下面整理了EMC工程师常见的兼容性问题、具体解决方法,以供大家做学习笔记。 1、为什么数字电路的地线和电源线上经常会有很大的噪声电压?怎样减小这些噪声电压? 数字电路工作时会瞬间吸取很大的电流,这些瞬变电流流过电源线和地线时,由于电源线和地线电感的存在,会产生较大的反冲电压,这就是观察到的噪声电压。减小这些噪声电压的方法一是减小电源线和地线的电感,如使用网格地、地线面、电源线面等,另一个方法是在电源线上使用适当的解耦电容(储能电容)。 2、在实践中,常见到将多股导线绞起来作为高频导体,据说这样可以减小导线的射频阻抗,这是为什么? 这样增加了导线的表面积,从而减小了高频电阻。 3、电路或线路板电磁兼容性设计时要特别注意关键信号的处理,这里的关键信号指那些信号? 从电磁发射的角度考虑,关键信号线指周期性信号,如本振信号、时钟信号、地址低位信号等;从敏感度的角度考虑,关键信号指对外界电磁干扰很敏感的信号,如低电平模拟信号。 4、怎样防止搭接点出现电化学腐蚀现象? 选择电化学电位接近的金属,或对接触的局部进行环境密封,隔绝电解液。 5、什么是搭接,举出几种搭接的方法。 金属构件之间的低阻抗(射频)连接称为搭接,搭接的方式有焊接、铆接、螺钉连接、电磁密封衬垫连接等。 6、请尽可能多的列出降低地线射频阻抗的方法。 尽量使用表面积大的导体,以减小高频电流的电阻;尽量使导体短些,以减小电阻和电感;在导体表面镀银,减小表面电阻;多根导体并联,减小电感。 7、为什么在有些进口样机中看到有些地线通过电容或电感接地? 为了使地线系统对于不同频率的信号呈现不同的地线结构。 8、导致地线干扰问题的根本原因是什么? 地线的阻抗是导致地线问题的根本原因,由于地线阻抗的存在,当地线上流过电流时,就会产生电压,形成电位差,而我们在设计电路时,是假设地线上各点电位是相同的,地线电位是整个系统工作的参考电位,实际地线电位与假设条件的不同导致了各种各样的地线问题。 9、在进行电磁干扰问题分析时,往往用什么定义来描述地线? 将地线定义为信号的回流线。 10、当穿过面板的导线很多时,往往使用滤波连接器或滤波阵列板,在安装滤波连接器或滤波阵列板时要注意什么问题? 要在滤波连接器或滤波阵列板与机箱面板之间安装电磁密封衬垫或用导电胶带将缝隙粘起来,防止缝隙处的电磁泄漏。 END 版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。 ▍ 推荐阅读 太美了!PCB布线怎么可以这么美? 对于PCB厂的工程师来说,Layout就是硬件的艺术 图文并茂解析变压器各种绕线工艺!(包含各种拓扑) 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-12-18 关键词: EMC 电磁

  • 高速PCB设计EMI的九大规则,工程师必看!

    随着信号上升沿时间的减小及信号频率的提高,电子产品的EMI问题越来越受到电子工程师的关注,几乎60%的EMI问题都可以通过高速PCB来解决。 以下 是九大规则: 01 规则一:高速信号走线屏蔽规则 在高速的PCB设计中,时钟等关键的高速信号线,走线需要进行屏蔽处理,如果没有屏蔽或只屏蔽了部分,都会造成EMI的泄漏。建议屏蔽线,每1000mil,打孔接地。 02 规则二:高速信号的走线闭环规则 由于PCB板的密度越来越高,很多PCB LAYOUT工程师在走线的过程中,很容易出现一种失误,即时钟信号等高速信号网络,在多层的PCB走线的时候产生了闭环的结果,这样的闭环结果将产生环形天线,增加EMI的辐射强度。 03 规则三:高速信号的走线开环规则 规则二提到高速信号的闭环会造成EMI辐射,然而开环同样会造成EMI辐射。 时钟信号等高速信号网络,在多层的PCB走线的时候一旦产生了开环的结果,将产生线形天线,增加EMI的辐射强度。 04 规则四:高速信号的特性阻抗连续规则 高速信号,在层与层之间切换的时候必须保证特性阻抗的连续,否则会增加EMI的辐射。也就是说,同层的布线的宽度必须连续,不同层的走线阻抗必须连续。 05 规则五:高速PCB设计的布线方向规则 相邻两层间的走线必须遵循垂直走线的原则,否则会造成线间的串扰,增加EMI辐射。 简而言之,相邻的布线层遵循横平竖垂的布线方向,垂直的布线可以抑制线间的串扰。 06 规则六: 高速PCB设计中的拓扑结构规则 在高速PCB设计中,线路板特性阻抗的控制和多负载情况下的拓扑结构的设计,直接决定着产品的成功还是失败。 图示为菊花链式拓扑结构,一般用于几Mhz的情况下为益。高速PCB设计中建议使用后端的星形对称结构。 07 规则七:走线长度的谐振规则 检查信号线的长度和信号的频率是否构成谐振,即当布线长度为信号波长1/4的时候的整数倍时,此布线将产生谐振,而谐振就会辐射电磁波,产生干扰。 08 规则八:回流路径规则 所有的高速信号必须有良好的回流路径。尽可能地保证时钟等高速信号的回流路径最小。否则会极大的增加辐射,并且辐射的大小和信号路径和回流路径所包围的面积成正比。 09 规则九:器件的退耦电容摆放规则 退耦电容的摆放的位置非常的重要。摆放不合理根本起不到退耦的效果。其原则是:靠近电源的管脚,并且电容的电源走线和地线所包围的面积最小。 相关文章推荐: EMC相关:有效降低传导辐射干扰的技巧 EMC抗干扰设计——RS485 接口的电磁兼容设计 什么是电气间隙,什么是爬电距离,PCB为什么要开槽? 电磁继电器的几个参数,了解完就会用继电器 模拟量传感器如何抗干扰,有哪些措施? PCB板边缘的敏感线为何容易ESD干扰 如何选用电源滤波器,电源滤波器有哪些重要参数? 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-24 关键词: PCB 电磁

  • 想都不用想即可实现所有性能目标,这样的电源解决方案你见过没?

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    时间:2020-11-22 关键词: 电源设计 电磁

  • 工程师常说的“电感饱和”究竟是怎么回事?

    “电感饱和”这个我一直听到的词汇竟然是如此陌生——我不知道它到底意味着什么,除了电流弯曲失真,烧坏器件这些表象,在物理上“饱和”到底是什么意思? 感值,耐温,饱和电流,尺寸,价格,这五个是我们电感选型的基本坐标系,当然我们还会考虑线圈和磁心的形态,磁材,安装焊接方式。选型过程中最恼火的无过于在数十个电感中找到合适的,却发现其中一个参数不满足要求,或者仅仅因为发生概率极低的峰值功率而导致的饱和电流不足而带来过大的设计裕量。 感性的秘密 电感之所以呈现感性,即流过电感的电流会滞后于施加在电感上的电流(事实上是滞后90度相角),是因为楞次定律。电感就像熊孩子抓住家里的宠物,阻碍宠物的前进(电流的变化),你得给熊孩子一些压力,他先会不大情愿,然后再让宠物(电流)走一下(我们充分利用了这个不听话的特性来实现我们扼流Choke的目的);电感又像一个弹簧,当你施加压力的时候,它把一部分能量存在自己体内,剩下的一部分能量传输出去,当弹簧被压缩到极限时,它没办法再存储更多的能量了,即发生饱和,所有增加的能量都被悉数传递出去,电感失去了它的滞后作用。 在物理上弹簧这个例子或许更加恰当,就像下面这段我在网上找到的教科书般的答案: 电子在原子外层绕著数层轨道旋转,每一层电子旋转都会依愣次定律产生一微弱的磁场,每一层的磁力不同、方向也不同,但合力为零,没有磁性。当一线圈通电流,同样的依愣次定律产生一磁场,磁力线穿过磁性材料(铁心),磁性材料内原子的电子旋转轨道开始转向,以抵消线圈产生的磁力线,线圈电流越大,越多磁性材料电子的旋转方向改变,最后所有磁性材料电子旋转方向都相同时,就是磁饱和。 电感磁饱和原因与理论分析 当我们在所有电子上都叠加一个共同的旋转方向,就像整齐划一的军队方阵,它的磁力就达到了最大,不能再增加磁力就被成为饱和。 这种说明足够形象,可以定性解释饱和的概念,但是定性并不能让我满足,物理的魅力远远不止在定性分析。 电感饱和的物理意义 当我们谈论电感饱和的时候,实际上是在谈论铁心饱和——空心的电感永远不会饱和。这时候很直观的问题就是:为什么不使用空心电感呢? 因为磁饱和,铁磁性材料的磁导率μf会随磁场强度增加,上升到一最大值,之后渐渐下降。  用麦克斯韦方程组计算一切! End 来源:维库电子市场网 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-23 关键词: 电感 电磁

  • 麦克斯韦,到底有多牛?(那令人崩溃的麦克斯韦方程组就出自其手)

    18~19世纪的欧洲,就像开了挂一样,诞生了不计其数的天才科学家。 这些天才科学家取得的辉煌成就,奠定了现代学科的理论基础,为20世纪人类科技的全面腾飞创造了条件。 以我们通信行业为例,目前我们最前沿的通信科技,不管是5G,还是Wi-Fi 6,都是基于电磁理论发展起来的技术。而电磁理论,就是18~19世纪奠基完成的。 我们今天这篇文章的主角,就是电磁理论的重要奠基人之一,大名鼎鼎的麦克斯韦。 麦克斯韦,全名是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell),英国著名物理学家、数学家。除了奠定电磁理论、开创经典电动力学之外,他还是统计物理学的奠基人之一。 ▉ 麦克斯韦的生平往事 我们首先回顾一下麦克斯韦的整个人生历程。 相比于小枣君之前给大家介绍过的其他大神,麦克斯韦的人生经历可以说是非常平淡,既没有大富大贵,也没有大起大落。 1831年6月13日,麦克斯韦在苏格兰爱丁堡出生。他的父亲是一位辩护律师,名叫詹姆斯·克拉克。之所以会多出一个“麦克斯韦”姓氏,是因为克拉克家族和麦克斯韦家族关系深厚,小麦克斯韦的曾祖母就来自麦克斯韦家族。小麦克斯韦他爹还继承了麦克斯韦家族的一些地产。 幼年时期的麦克斯韦,虽然家境殷实,但因为口音浓重等问题经常遭到同龄人的嘲笑,所以性格比较孤僻,不太喜欢讲话。他的教育,主要是由他的母亲在负责。 8岁那年,麦克斯韦的母亲患病去世,导致他变得更加沉默寡言。 不过,幸运的是,麦克斯韦的父亲并没有放弃对他的关爱,积极鼓励和陪伴他成长。他父亲发现,儿子经常画一些几何图形,于是,亲自教导他学习数学。 当时,他父亲还聘请了一名家教对他进行指导。然而,这名家教对小麦克斯韦极为尖酸刻薄,经常责骂他迟钝、任性。于是,他父亲在1841年11月辞退了这名家教,将小麦克斯韦送到久负盛名的爱丁堡公学就读。 这一期间,小麦克斯韦住在他的姨母伊萨贝拉家中。这位姨母对小麦克斯韦进行了悉心的照顾和教育,给他的人生造成了很多正向的影响。姨母的女儿,也就是小麦克斯韦的表姐,杰迈玛,激发了小麦克斯韦在绘画方面的兴趣和热爱。据不可靠消息,杰迈玛也是小麦克斯韦的初恋对象。 15岁的时候,麦克斯韦在爱丁堡皇家协会学报上,发表了自己的第一篇论文——《卵形线》(Oval Curves),在当地引起了不小的轰动。 1847年,16岁的麦克斯韦如愿进入了爱丁堡大学。此时的他,是班上年纪最小的学生,但成绩却总是名列前茅。他专攻数学物理,同时也接受了实验物理学、逻辑学等学科的严格训练。 1850年,在征得父亲同意的情况下,他转入剑桥大学。起初,他就读于彼得学院,后来,按个人意愿,转入了三一学院。在三一学院,他获选加入了剑桥大学秘密的精英社团——剑桥使徒。 在三一学院就读时的麦克斯韦,手上拿的是自己发明的比色环。 1851年,他开始跟随著名数学家威廉·霍普金斯学习数学。 1854年,也就是23岁的时候,麦克斯韦以第二名的成绩从剑桥大学三一学院数学系毕业,留校任教。 1855年,麦克斯韦读到了大神法拉第的著作《电学实验研究》,被书中各种各样的电磁感应实验所吸引,正式开始研究电磁学,从此一发不可收拾(后面会详细说)。 1856年,麦克斯韦来到苏格兰阿伯丁的马歇尔学院,担任自然哲学教授。当时他只有25岁,比其他教授至少年轻15岁。 1858年6月,麦克斯韦迎娶了马歇尔学院院长丹尼尔·迪尤尔的女儿——凯瑟琳·玛丽·迪尤尔(Katherine Mary Dewar)。凯瑟琳比麦克斯韦大7岁,个子也比麦克斯韦高,长相美丽且性格开朗。两人婚姻生活非常和谐美满、浪漫甜蜜,后来育有两个女儿。 麦克斯韦和凯瑟琳 1860年,马歇尔学院与阿伯丁国王学院合并成为阿伯丁大学。尽管麦克斯韦已有一定的影响力,但仍未争取到新学校的自然哲学教授职位,而且申请爱丁堡大学相同职位也未成功。无奈之下,经人介绍,麦克斯韦到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。 此时的麦克斯韦,进入了自己人生阶段中最为高产的一段时期。他在电磁领域的几篇重要论文,都发表于这一时期。1861年,麦克斯韦当选为伦敦皇家学会会员。 1865年,麦克斯韦辞去教职,和凯瑟琳一起回到家乡格伦莱尔,开始系统地总结电磁学的研究成果。这一期间,他完成了电磁场理论的经典巨著——《电磁通论》,并于1873年出版。 1871年,麦克斯韦受聘为剑桥大学首任实验物理学教授,并负责筹建该校第一所物理学实验室——卡文迪什实验室。 1874年,卡文迪什实验室建成后,麦克斯韦担任实验室的第一任主任。 卡文迪许实验室后来举世闻名,对整个实验物理学的发展产生了极其重要的影响,被誉为“诺贝尔物理学奖获得者的摇篮”。 卡文迪许实验室旧址,这里产生了29位诺贝尔奖得主。 后来的麦克斯韦,一直在倾力照顾自己生病的妻子(之前是照顾生病的父亲),心力交瘁。没过多久,自己也被查出患病。 1879年11月5日,麦克斯韦在剑桥因胃癌逝世,享年仅48岁。 此时,他刚刚完成第二版《电磁通论》前九章的修订。值得一提的是,他的母亲当年也是相同年龄因为相同的癌症而去世的(也有说法是他母亲死于肺结核)。 逝世后的麦克斯韦,葬于苏格兰西南部罗门湖(Loch Ken) 附近的一座教堂中。 麦克斯韦的墓碑 ▉ 麦克斯韦的成就与贡献 好了,接下来,我们来看看麦克斯韦的人生成就。 一直以来,在学术界和历史界,麦克斯韦都被赋予了极高的地位。他的学术贡献,被认为可以与牛顿、爱因斯坦比肩。 普通人可能会质疑,麦克斯韦真的有这么牛吗?竟然可以和牛爵爷、爱神平起平坐?他不就是捣鼓了一个麦克斯韦方程组吗?值得封神吗? Hoho,麦克斯韦之所以民间名气不够大,就是吃了麦克斯韦方程组的亏。 你看牛爵爷的三大定律,咱们中学的时候就能看懂。公式的话,说来说去,也就是围绕着“F=ma”转,非常简单。 爱神的“相对论”嘛,反正大家都不懂,就知道很牛逼,就够了。公式的话,E= mc 2 ,至少看起来简单好记啊。 麦克斯韦的方程组呢,Duang,就是下面这个: 你看得懂不?记得住不?写得来不? 也许你在大学的时候,曾经看得懂,我相信现在已经忘得差不多了吧? 上面这个,还是经过天才物理学家奥利弗·亥维赛“改良”的版本,原版的麦克斯韦方程组有20个方程式,更要命。 所以说,麦克斯韦属于那种一般人看不懂他为什么牛逼,而专业人士明明知道他牛逼,却解释不清楚他为什么牛逼的类型。 麦克斯韦的生平极少发生八卦新闻,他的名字也没有像安培、赫兹、特斯拉一样,成为物理学单位,这都影响了他在普通人眼里的知名度。 其实,概括来说,麦克斯韦的最大贡献,就是共同参与电磁理论的奠基,搞清了光、电、磁的真相,最终帮助人类驾驭了电磁波。 没有麦克斯韦,就没有电磁波的广泛应用(或者说会晚很多年),不会有手机、无线电、广播、微波炉、雷达、卫星、CT、B超……人类社会,完全会是另外一番景象。历史的发展,也会是另外一种结局。 我们回顾一下电磁理论的诞生过程。 1820年,丹麦科学家奥斯特通过偶然发现的磁针偏转现象,提出电流存在磁效应。 打破了牛顿力学“超距作用”的传统观念。 迈克尔·法拉第(1791~1867) 然而,法拉第是一位实验物理学家,他小时候因为家庭穷困没有受过正统教育,数学能力较弱,所以无法通过数学公式对自己的理论进行证明,一直为此耿耿于怀。 法拉第的著作——《电学的实验研究》,从头到尾没有一个公式 在法拉第的默默召唤之下,上帝派来了数学兼物理双料天才——麦克斯韦,帮助法拉第了却心愿。 1855年,麦克斯韦发表了一篇论文——《论法拉第的力线》,第一次试图将数学形式引入法拉第的力线概念,从而初步建立电与磁之间的数学关系。这篇文章引起了物理学界的重视,也得到法拉第本人的赞扬。 1862年,麦克斯韦发表了第二篇论文——《论物理学的力线》。在这篇论文中,他首次提出了“位移电流”和“电磁场”等新概念,对电磁理论给出了更完整的数学表述。 1864年,麦克斯韦发表了第三篇论文——《电磁场的动力学理论》。这篇论文中不仅给出了麦克斯韦方程,还首次提出了“电磁波”的概念。 麦克斯韦认为,变化的电场会激发磁场,变化的磁场又激发电场。这种变化的电场磁场共同构成了电磁场,电磁场以横波的形式在空间传播,就是电磁波。 麦克斯韦推算出电磁波的传播速度,发现和光速非常接近,于是,他指出:“光与磁是同一物质的两种属性,而光是按照电磁定律在电磁场中传播的电磁扰动。” 以上这些突破性进展,极大地验证了法拉第的电磁感应定律,也让法拉第可以不留遗憾地离开这个世界(1867年)。 法拉第是幸运的,但麦克斯韦却没有那么好命。 虽然麦克斯韦通过完美的数学公式奠定了电磁理论的基础,但是,因为理论过于精深复杂,公式过于抽象,所以并未得到公众的广泛认可。 在牛顿力学仍占主导的那个时期,麦克斯韦的理论遭到主流学术界的抵制,年轻学者也很少有人愿意追随他。 据说,在麦克斯韦去世那年,当他仍然坚持不懈地宣传电磁波理论时,只有2个听众愿意听他上课,一个是来自美国的研究生,另一个是后来发明电子管的弗莱明。 他逝世后,主流学术界依旧没有接受他的理论。 一直到他逝世的9年后,1888年,年轻的德国物理学家赫兹,通过实验首次证实了电磁波的存在,才真正验证了麦克斯韦理论的正确性。麦克斯韦的贡献和地位,得以被全世界承认。如果他泉下有知,也可以瞑目了。 海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz) 在科学史上,人们普遍认为,牛顿把天上和地上的运动规律统一起来,是“第一次”大统一,而麦克斯韦把电学、磁学、光学统一起来,是“第二次”大统一。 值得一提的是,后来爱因斯坦受麦克斯韦方程组的刺激,想要以同样的方法统一力场,将宏观和微观的两种力放在同一组式子中,实现最终的“大一统理论”,结果没搞成。不然的话,这个世界估计又是另外一个样子了。。。 此外,麦克斯韦的《电磁学通论》,作为电磁学经典著作,也经常被拿来和牛顿的《自然哲学的数学原理》(力学)、达尔文的《物种起源》(生物学)相提并论。 所有这些,都足以证明麦克斯韦的伟大。 上面所说的贡献,还仅仅只是麦克斯韦在电磁理论方面的工作。除了电磁理论之外,麦克斯韦在光学、天文学、分子运动论和热力学等诸多领域也有非常深入的研究,对后世产生了深远影响。 例如著名的物理学四大神兽之一,麦克斯韦妖,就是麦克斯韦围绕热力学第二定律提出来的一个佯谬。 ▉ 结语 回顾麦克斯韦出生和逝世年月,我们会发现两个惊人的巧合——麦克斯韦出生的那一年,法拉第发现了电磁感应;麦克斯韦去世的那一年,爱因斯坦出生。 爱因斯坦一生对麦克斯韦极为推崇,他后来取得的很多研究成果(狭义相对论等),都离不开麦克斯韦的前期贡献。也有人戏称,爱因斯坦是麦克斯韦的隔世弟子。 1931年,在麦克斯韦诞辰一百周年的纪念会上,爱因斯坦评价麦克斯韦的建树,是“牛顿以来,物理学最深刻和最富有成果的工作。” 量子论创立者普朗克也是麦克斯韦的忠实拥趸。他是这么评价麦克斯韦的:“他的光辉名字将永远镌刻在经典物理学的门扉上,永放光芒。从出生地来说,他属于爱丁堡;从个性来说,他属于剑桥大学;从功绩来说,他属于全世界。” 来自20世纪最伟大天才们的肯定,足以说明这位19世纪最伟大天才的价值。不是吗? ——  全文完  —— 参考文献: 1、《麦克斯韦对人类的贡献》,360doc; 2、《为什么麦克斯韦没有牛顿和爱因斯坦有名?》,知乎 3、《与牛顿、爱因斯坦齐名,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦生平简介》,趣历史 4、《麦克斯韦传》,佚名 5、《麦克斯韦》,刘叔物理 6、百度百科,麦克斯韦词条 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-19 关键词: 信号 电磁

  • PCB设计中避免出现电磁问题的6个技巧

    在PCB设计中,电磁兼容性(EMC)及关联的电磁干扰(EMI)历来是让工程师们头疼的两大问题,特别是在当今电路板设计和元器件封装不断缩小、OEM要求更高速系统的情况下。本文小编就给大家分享如何在PCB设计中避免出现电磁问题。 PCB设计中避免出现电磁问题的6个技巧 1 ---串扰和走线是重点 走线对确保电流的正常流动特别重要。如果电流来自振荡器或其它类似设备,那么让电流与接地层分开,或者不让电流与另一条走线并行,尤其重要。两个并行的高速信号会产生EMC和EMI,特别是串扰。必须使电阻路径最短,返回电流路径也尽可能短。返回路径走线的长度应与发送走线的长度相同。 对于EMI,一条叫做“侵犯走线”,另一条则是“受害走线”。电感和电容耦合会因为电磁场的存在而影响“受害”走线,从而在“受害走线”上产生正向和反向电流。这样的话,在信号的发送长度和接收长度几乎相等的稳定环境中就会产生纹波。 在一个平衡良好、走线稳定的环境中,感应电流应相互抵消,从而消除串扰。但是,我们身处不完美的世界,这样的事不会发生。因此,我们的目标是必须将所有走线的串扰保持在最小水平。如果使并行走线之间的宽度为走线宽度的两倍,则串扰的影响可降至最低。例如,如果走线宽度为5密耳,则两条并行走线之间的最小距离应为10密耳或更大。 随着新材料和新的元器件不断出现,PCB设计人员还必须继续应对电磁兼容性和干扰问题。 2 ---去耦电容 去耦电容可减少串扰的不良影响,它们应位于设备的电源引脚和接地引脚之间,这样可以确保交流阻抗较低,减少噪声和串扰。为了在宽频率范围内实现低阻抗,应使用多个去耦电容。 放置去耦电容的一个重要原则是,电容值最小的电容器要尽可能靠近设备,以减少对走线产生电感影响。这一特定的电容器尽可能靠近设备的电源引脚或电源走线,并将电容器的焊盘直接连到过孔或接地层。如果走线较长,请使用多个过孔,使接地阻抗最小。 3 ---将PCB接地 降低EMI的一个重要途径是设计PCB接地层。第一步是使PCB电路板总面积内的接地面积尽可能大,这样可以减少发射、串扰和噪声。将每个元器件连接到接地点或接地层时必须特别小心,如果不这样做,就不能充分利用可靠的接地层的中和效果。 一个特别复杂的PCB设计有几个稳定的电压。理想情况下,每个参考电压都有自己对应的接地层。但是,如果接地层太多会增加PCB的制造成本,使价格过高。折衷的办法是在三到五个不同的位置分别使用接地层,每一个接地层可包含多个接地部分。这样不仅控制了电路板的制造成本,同时也降低了EMI和EMC。 如果想使EMC最小,低阻抗接地系统十分重要。在多层PCB中,最好有一个可靠的接地层,而不是一个铜平衡块(copper thieving)或散乱的接地层,因为它具有低阻抗,可提供电流通路,是最佳的反向信号源。 信号返回地面的时长也非常重要。信号往返于信号源的时间必须相当,否则会产生类似天线的现象,使辐射的能量成为EMI的一部分。同样,向/从信号源传输电流的走线应尽可能短,如果源路径和返回路径的长度不相等,则会产生接地反弹,这也会产生EMI。 4 ---避免90°角 为降低EMI,应避免走线、过孔及其它元器件形成90°角,因为直角会产生辐射。在该角处电容会增加,特性阻抗也会发生变化,导致反射,继而引起EMI。要避免90°角,走线应至少以两个45°角布线到拐角处。 5 ---使用过孔需谨慎 在几乎所有PCB布局中,都必须使用过孔在不同层之间提供导电连接。PCB布局工程师需特别小心,因为过孔会产生电感和电容。在某些情况下,它们还会产生反射,因为在走线中制作过孔时,特性阻抗会发生变化。 同样要记住的是,过孔会增加走线长度,需要进行匹配。如果是差分走线,应尽可能避免过孔。如果不能避免,则应在两条走线中都使用过孔,以补偿信号和返回路径中的延迟。 6 ---电缆和物理屏蔽 承载数字电路和模拟电流的电缆会产生寄生电容和电感,引起很多EMC相关问题。如果使用双绞线电缆,则会保持较低的耦合水平,消除产生的磁场。对于高频信号,必须使用屏蔽电缆,其正面和背面均接地,消除EMI干扰。 物理屏蔽是用金属封装包住整个或部分系统,防止EMI进入PCB电路。这种屏蔽就像是封闭的接地导电容器,可减小天线环路尺寸并吸收EMI。

    时间:2020-10-19 关键词: PCB 电磁

  • 电子电气设备的EMC设计、测试和整改

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    时间:2020-09-28 关键词: 信号 电磁

  • 磁场对于电感路径检测的影响

    卓大大,你好,我想问您一个关于磁场干扰电感检测的问题。我们想将我们的智能车放在变电站中通过电磁线引导来实现巡轨,从而对变电站的环境进行一些实时的监控。 但我们了解到变电站有强的电磁场,它们会影响电磁巡迹吗?之前看您的推文了解到电感检测只会收到同频率的电磁的干扰,不知道在强磁场内会不会受影响。或者我可以找哪些相关的资料去查阅吗? ▲ 大型变流电站 的确在变流电站中存在着各种高压、大电流功率信号,以及工作在强电下的各种变压设备。在空间中存在着很强的电场和磁场。 1.变压器旁边的泄露磁场 比如,在大型变压器周围,会存在着变压器泄露出的50Hz的交变磁场。下面是一个小型的变压器,就使用小型的工字型10mH电感,在变压器周围划过,就会感应出50Hz的信号。 ▲ 扫描变压器外边磁场的路径 下图显示了从变压器左侧均匀划过变压器过程中,使用万用表交流档测量电感两端的交流电压幅值随着移动位置变化的情况。说明变压器的确存在着泄露交变磁场,距离变压器越近,电感中所感应的电压越强。 ▲ 变压器之外的电磁场强度 2.电磁线导航检测原理 (1) 影响因素分析 如果使用和智能车竞赛用于检测赛道电磁线相同的工字型电感(10mH),在配有谐振电容(6.8nF)来检测导引电磁线的位置,那么变电站内的干扰电场和磁场对于传感器影响并不大。 首先,由于采用电感检测原理,所以强电场不会在电感中产生感应电动势。 其次,存在的工频磁场虽然可以在工字型电感中产生感应交流电动势,但是相对较弱。比如前面对小型变压器测量泄露磁场检测的数值可以看到,感应的50Hz交流电压幅值很小,而且随着距离变压器的距离增加,幅值也大幅度降低。 (2) 谐振检测信号 对于导引路径的20kHz的电磁线来说,它产生的磁场在电感中感应出的电容式,经过电感和谐振电容的谐振之后,输出的电压信号就非常强了。 下图给出了并联有谐振电容的电感等效电路。对于交变磁场所产生的感应电容式来讲,这个电路是LC串联谐振。最终在电容上所产生的电压信号要比感应电容式高出Q倍。Q是RLC谐振电路品质因子。 ▲ 并联有谐振电容的工字型电感等效电路 其中Z0是RLC谐振电路的特征阻抗。对于前面给出的L=10mH,C1=6.8nF,对应的电路特征阻抗等于1212.7Ω。如果电感的等效串联点租为25欧姆,那么RLC谐振电路品质因子Q=48.51。这相当于传感器对于谐振频率交流信号放大了近50倍。 (3) 实验对比谐振与非谐振检测 下图显示了使用工字型电感在通有100mA 20kHz交变电流的电磁线横着移动通过是,观察到的感应出的20kHz的谐振交流信号。 ▲ 带有谐振电容的电感横扫过电磁线 下图反映了随着检测电感距离电磁线的距离便往,传感器所检测到的水平方向的电磁场的强度变化曲线。根据这个变化信息可以检测出电磁线的位置。 ▲ 电磁线周围的磁场强度 如果在电感上不匹配谐振电容(6.2 ~ 6.8nF),那么电感两端的电压信号就非常凌乱,而且幅值很小。可以看到20kHz的导引电磁场信号完全淹没在干扰信号中。 ▲ 不增加谐振电容式电感两端的信号波形 下图显示了同样的电感,只是没有采用匹配的谐振电容,在电磁线横向划过,检测到的水平方向的交变磁场强度变化情况。这个信号的强度根本无法反应导航电磁线的位置了。 ▲ 不加谐振电容式,传感器在经过线圈是所得到的电压变化 根据工字型电感配有谐振电容检测20kHz导航交变磁场的原理,可以看到在变电站中的变化的50Hz的磁场对于导航信号并没有太大的影响。 1.强磁场会使电感饱和 但是,如果碰到的磁场强度非常大,如果是的电感磁芯饱和,那么就会影响电感的电感量,从而使得传感器谐振回路的频率不再是导航电流频率(20kHz),进而会降低采集信号的幅值。 下图显示了外部磁铁对于普通电感的电感量的影响。手指钕铁硼永磁铁靠近工字型电感(10mH)附近,会看到LCR表测量的电感值在变小。 ▲ 永磁铁对于电感的影响 2.测量电感饱和显现 可以使用线性霍尔器件定量的测量出电感饱和磁场强度。 下面使用了在博文 线性霍尔传感器[1] 中介绍的霍尔器件3503测量电感的磁感应强度。根据 霍尔3503[2] 数据手册给出的指标,它的灵敏度为1.3mV/G。 ▲ 测量电感的示意图 通过改变施加在电感上的供电电压来改变电感的电流值。这样便可以测量出不同供电电压下霍尔3505的输出电压的变化。如下图所示: ▲ 工字型电感的供电电压与顶部磁感应强度 从测量的曲线来看,霍尔输出变化大约130mV,说明在电感 磁芯的磁感应强度大约是100高斯。曲线 也说明,当磁芯中的磁感应强度超过80高斯之后,磁芯就趋于饱和。 当区域饱和之后,变化的电流就不在影响磁通量的变化,对应的电感量就会急剧下降。进而也会使得检测信号减弱。 因此,需要根据所使用的电感磁芯材料的说明,避免碰到特别强的磁场,避免电感磁芯饱和。 1.强磁场对于LC回路影响 将电感和相应的谐振电容放置在电磁线周围。它输出检测到的20kHz的导航信号。 然后使用 一块永磁铁从电感顶部划过,展示外部磁场对于电感的影响。如果磁铁距离电感比较远,电感没有进入饱和状态,LC谐振回路输出信号不会受到磁铁的影响。 如果磁铁靠近电感比较近,电感磁芯会进入饱和状态。电感量变小,进而谐振回路的频率就会变化,输出的信号就会变小,甚至消失。 下图显示了使用磁铁均匀划过电感顶部时所引起输出谐振信号的变化。 ▲ 永磁铁通过电感时对感应的信号的影响 将磁铁划过电感顶部每一步对应的输出信号幅值绘制成曲线,如下。其中信号降低到0附近的时候,对应着永磁铁处在电感的顶部附近的情况。 ▲ 使用永磁铁经过电感时试试电压信号变化 2.强电场对于电感的影响 使用在博文 高压产生平台[3] 中介绍的高压模块产生2400V的直流电压,通过两片铜箔靠近电感,使得电感处在强电场的作用下。通过测量电感的数值,可以看到电感的数值没有发生变化。 这个实验也证明了强的电场对于LC谐振检测方法没有影响。 ▲ 施加在电场中的电感没有任何变化 在很多工厂内的自动导航车(AGV)使用磁带、磁钉等进行自动导航,适合在平地、室内应用。随着使用磨损,后期需要进行维护。 ▲ 使用磁导引带的AGV方案 使用通有交流电的电磁线导航,铺设起来相对比较容易,而且不用暴露在地面,没有磨损,导引信号比较强。当然,为了避免行进道路上偶然出现的障碍、行人,在AGV上还需要安装额外主动防撞系统来提高系统的安全性。 参考资料 [1]线性霍尔传感器: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/107100857 [2]霍尔3503: https://wenku.baidu.com/view/f5ddc5ff910ef12d2af9e764.html [3]高压产生平台: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/108678217 公众号留言 卓大大,我今天被一句话深深触动……总之很庆幸参加了两年智能车竞赛,让我体验了一把为志趣冒风险的感觉,感谢卓大大! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-21 关键词: 电感检测 电磁

  • EMC测试的那些项目,你都知道么?

    本文来源于硬件十万个为什么 EMC检测(电磁兼容性检测)的全称是Electro Magnetic Compatibility,其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力” 该定义包含两个方面的意思,首先,该设备应能在一定的电磁环境下正常工作, 即该设备应具备一定的电磁抗扰度(EMS);其次,该设备自身产生的电磁骚扰不能对其他电子产品产生过大的影响,即电磁骚扰(EMI)。 EMI的检验项目 ①谐波电流(2~40次谐波) ②闪烁Flicker ③传导骚扰(CE) ④辐射骚扰(RE) EMS的检验项目 ①. 静电放电抗扰度(ESD); ②. 辐射电磁场(80MHz~1000 MHz)抗扰度(RS); ③. 电快速瞬变/脉冲群抗扰度; ④. 浪涌(雷击)抗扰度; ⑤. 注入电流(150kHz~230MHz)抗扰度(CS); ⑥. 电压暂降和短时中断抗扰度 1、Harmonic(谐波测试) Standard:EN61000-3-2 a) 规定向公共电网发射的谐波电流的限值。 b)指定由在特定环境下被测设备产生的输入电流的谐波成分的限值。 c) 适用于输入电流小于或等于16A的接入公共低电压网络的电子电气设备。 谐波测试主要是检验低压供电网络中的谐波可能对这些频率敏感的设备所产生的影响。 谐波实验原理:由于电子设备的工作模式、非线性元件和各种干扰噪声等原因,导致其输入电流不是完全的正炫波,往往含有丰富的高次谐波成分对电网造成污染。 电力系统中的谐波指的是那些频率为供电系统额定频率整数倍的 正弦电压或正弦电流。 公共输电系統出現谐波电流会引起以下问题﹕ 1、损失更多电能﹐每一个谐波都有无功功率部分、有功功率部分﹐(其中有功功率会令导线发热﹐导致导线要采用更大面积); 2、电子部件使用寿命缩短; 3、电压失真导致电机效率降低 谐波电压是由叠加在电源电压上的一个或多个连续正炫波的组合波构成 。 谐波导致电网电压产生畸变 A  类限值 2. 电压波动和闪烁 Flicker Standard: EN 61000-3-3 a)对定电压波动和闪烁对公共电网的影响的限值。 b) 指定在特定的条件下被测样机产生的电压变化限值和评估方法的指导。 c)适用于每相输入电流小于或等于16A的接入公共低电压网络的220V到250V,50Hz的电子电气设备 该标准的目的是为了保证产品不对与其连接在一起的照明设备造成过度的闪烁影响(灯光闪烁)。 下表对于各相对电压变化值允许的分钟变化率或变化时间。可以理解为电压变化幅度越大,允许的变化速度就越小,或者说是要求变化的时间也越大。 限值: 3.传导骚扰 CE (0.15-30MHz) Standard:EN61000-6-4 A) 电子电气测量测试设备 B)电子电气控制设备 C)电子电气实验室设备 Classification of equipment Class A: (非家用)equipment suitable for use in all establishments other than domestic and those directly connected to a low voltage power supply network which supplies buildings used for domestic purposes. Class B: (家用)equipment suitable for use in domestic establishments and in establishments directly connected to a low voltage power supply network which supplies buildings used for domestic purposes. 传导骚扰实验原理: 当电子设备干扰噪声的频率小于30MHz, 主要干扰音频频段,电子设备的电缆对于这类电磁波的波长来说,还不足一个波的波长(30MHz的波长为10m), 向空中辐射的效率很低,这样若能测得电缆上感应的噪声电压,就能衡量这一频段的电磁噪声干扰程度,这类噪声就是传导噪声。 LISN的作用: 1.在EUT及供电电源之间起高频隔离作用,避免来自供电电源的噪声进入EUT, 影响测量结果。 2.模拟实际的供电电源阻抗,为EUT的电源端子间提供规定的阻抗,以使测量结果统一化。 3.保持测试频段内的阻抗稳定为50欧,以实现与测量接收机/频谱分析仪的输入 阻抗匹配。 4.辐射骚扰 RE (30-1000MHz) Standard:EN61000-6-4 Classification of equipment Class A: equipment suitable for use in all establishments other than domestic and those directly connected to a low voltage power supply network which supplies buildings used for domestic purposes.非家用 Class B: equipment suitable for use in domestic establishments and in establishments directly connected to a low voltage power supply network which supplies buildings used for domestic purposes. 家用 a)电子电气测量测试设备 b)电子电气控制设备 c)电子电气实验室设备 辐射骚扰实验原理: 当天线的总长度大于信号波长λ的1/20,会向空间产生有效的辐射发射,当天线的长度为λ/2的整数倍时,辐射的能量最大。当噪声频率大于30MHz时,电子设备的电缆,开孔、缝隙都容易满足上述条件,形成辐射发射。 5.静电放电 ESD Standard: IEC 61000-4-2 Criteria B 目的是检验单个设备或系统抗静电泄放干扰的能力。 实验原理:ESD实验是模拟人体、物体在接触设备时产生的静电放电或人体、物体对邻近物体的放电包括直接通过能量的交换,引起器件的损坏或放电所引起的近场(电场和磁场的变化),造成设备的误动作。 Test Setup 6、辐射抗扰度 RS Standard: IEC 61000-4-3 Criteria A 目的是检验单个设备或系统抗电场干扰的能力。 Test Waveform 频率范围:80MHz-2.5GHz, 调制方式:80% AM, 1kHz sin-wave 频率步长:1% 驻留时间: 3s Test Setup 7、快速脉冲群 EFT/Burst Standard: IEC 61000-4-4 Criteria B 实验目的是考察单个设备或系统抗快速瞬变干扰的能力,这些瞬变骚扰是由于感性负载的中断等瞬变动作,导致脉冲成群的出现,脉冲重复频率高,上升时间短,单个脉冲能量低等会导致设备误动作。 Test Setup 8.雷击浪涌 Surge Standard: IEC 61000-4-5 Criteria B 实验目的是考察EUT抗浪涌干扰的能力,这些瞬变骚扰是由于其他设备的故障短路,主电源系统切换,间接雷击等产生的干扰。 Test Waveform 9.传导射频干扰 CS Standard: IEC 61000-4-6 Criteria A 实验目的是考察单个设备或系统抗传导骚扰的能力。 实验原理:主要考察外界从导线或电缆而引入的0.15MHz-80MHz的连续干扰电压时的抗扰性。 Test Waveform 频率范围:0.15MHz-80MHz 调制方式:80% AM, 1kHz sin-wave 频率步长:1% 驻留时间: 3s 6.公频磁场 Rated power frequency magnetic field Standard: IEC 61000-4-8 Criteria A 实验验目的是考察EUT抗磁场干扰的能力。 *针对工业环境要求 *针对磁敏感设备,例如霍尔元件 7.电压暂降和跌落 Dips Standard: IEC 61000-4-11 Criteria B & C 实验验目的是考察EUT抗电压跌落和暂降的能力。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-21 关键词: emc 电磁

  • 复数的物理意义是什么?

    复数最直观的理解就是旋转!4*i*i = -4就是“4”在数轴上旋转了 180 度。那么 4*i 就是旋转了 90 度。 另外,e^t 是什么样呢? 但当你在指数上加上 i 之后呢? 变成了一个螺旋线。是不是和电磁场很像?(想拿欧拉公式去跟女生炫学术的男生注意了:她们,真的,不 CARE)当然,更重要的意义在于复数运算保留了二维信息。假如我让你计算 3+5,虽然你可以轻松的计算出 8,但是如果让你分解 8 你会有无数种分解的方法,3 和 5 原始在各自维度上的信息被覆盖了。但是计算 3+5i 的话,你依然可以分解出实部和虚部,就像上图那样。基于以上两个理由,用复数来描述电场与磁场简直完美到爆棚!我们即可以让电场强度与复数磁场强度相加而不损失各自的信息,又满足了电场与磁场 90 度垂直的要求。另外,一旦我们需要让任何一个场旋转 90 度,只要乘一个“i”就可以了 补充一点:正弦波在频域可以看作是自然数中的“1”,可以构成其他数字的基础元素。当你需要 5 的时候,你可以看成是 1*5(基础元素的五倍)也看以看成 2+3(一个基础元素 2 倍与基础元素 3 倍的和)。这些用基础元素构成新元素的运算是线性运算。但是现在你如何用线性运算吧 2sin(wt)变换成 4sin(wt+pi/6)呢?利用欧拉公式,我们可以将任何一个正弦波看作其在实轴上的投影。假如两个不同的正弦波,可以用数学表达为: 好了,现在如果我想用第一个正弦波利用线性变换为第二个,我们就只需要将 A 乘对应的系数使其放大至 B(本例为乘 2),然后将θ1 加上一定的角度使其变为θ2(本例为加 30 度),然后将得到的第二个虚数重新投影回实轴,就完成了在实数中完全无法做到的变换。 这种利用复指数来计算正弦波的方法也对电磁波极其适用,因为电磁波都是正弦波,当我们需要一个电磁波在时间上延迟 / 提前,或是在空间上前移 / 后移,只需要乘一个复指数就可以完成对相位的调整了。 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧  END  ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-18 关键词: 无线技术 电磁

  • 用电磁和数学软件设计射频/微波

    用电磁和数学软件设计射频/微波

    用电磁和数学软件设计射频/微波   软件在高频设计中发挥的作用越来越大,特别是在更多的功能被集成进更小的电路中这一发展趋势下。设计工程师在计算机辅助工程(CAE)软件工具方面有很多选择,从全功能多程序套件到单功能工具。有两种更通用的工具类型——数学和电磁(EM)程序,对分析从天线到波导的各种设计有很大的帮助。   电磁仿真程序利用麦克斯韦方程分析高频和其它结构,并计算这些结构的电磁场行为。分析结果可以是两维(2D平面)或三维(3D)场的信息,或两者结合成为2.5D。由于电磁仿真程序要用计算密集型算法演算代表每个频率点的麦克斯韦方程的矩阵,一些较老的程序在演算复杂结构时要么需要很长的时间,要么需要计算机群集的强大处理能力来缩短运算时间。然而,随着多内核微处理器的工作时钟频率越来越高,电磁代码编写者可以充分利用新开发的并行处理能力加快电磁仿真器的仿真速度。   例如,Sonnet Software公司推出的最新版SONNET套件专业软件集,即版本12,能够充分利用多内核中央处理单元(CPU)的并行处理功能提供比以前版本更快的仿真速度。Sonnet的矩阵演算器专门针对并行处理作了优化,在运算速度方面取得了显著提高,在使用带双四核微处理器的典型工作站时速度可以提高7倍。   Sonnect公司还开发了两种新版本的电磁分析引擎。Sonnet的台式演算器(Desktop Solver)是专门针对典型的个人计算机(PC)开发的,可以使用两个并行的CPU内核缩短运算时间。Sonnet的高性能演算器(High Performance Solver)则是针对具有双四内核CPU的高端工作站开发的,可以在多达8个CPU内核上为每个频率提供八向并行解决方案。结合改进的网格算法,Sonnet公司的这些最新分析引擎的演算速度可以比公司旧版软件快50倍。   2009版本的ADS软件有助于电路、封装、电路板和系统设计工程师采用单一软件平台工作。   Remcom公司的XFdtd版本7(XF7)是另外一种利用共享内存多处理器(MPM)技术的电磁仿真器。这个全波电磁演算器采用时域有限差分(FDTD)分析方法,其最新版本非常适合天线设计与分析、生物电磁分析(比如对电磁能量特殊吸引率(SAR)的研究)和微波电路设计。这款软件提供一个流水线式的用户接口,可以独立运行于Windows、Mac OS X和Linux操作系统之上,分为Pro和Bio-Pro两个版本。这两种版本都内置32位或64位的分析模块、几何建模器和后置处理器能力,可与多至8个微处理器内核和各种3D CAE导入模块共享存储器。Bio-Pro版本还提供SAR功能。   Ansoft公司最新版的高频结构仿真器(HFSS)软件版本11也是为了提高处理速度而设计的。这个全波三维电磁场仿真器在演算复杂几何结构时所需时间更短,同时消耗更少的计算机内存。最新版本可以提供新的自动化特性、用户接口改进和数据链路功能。新功能包括更高阶分层基础功能,与反复型演算器一起可以实现围绕多波长结构的更小网格;处理更低频率的增强型端口演算器;可分析频率选择性表面和相控阵列天线的Floquet端口。   高频软件工具的另一个趋势是在电路仿真器中增加电磁兼容/电磁干扰(EMC/EMI)仿真功能,其目的是优化元器件和电路的信号完整性(SI)性能。比如Computer SimulaTIon Technology (CST)公司宣称在其CST STUDIO SUITE软件工具集中集成了电缆、PCB和EMC/EMI仿真功能。这个软件套件包含了作为CST DESIGN ENVIRONMENT设计环境一部分的CST PCB STUDIO和CST CABLE STUDIO程序,可以利用CST MICROWAVE STUDIO时域演算器优化三维元器件。   为了方便信号完整性研究,Zeland Software公司现推出用于开发封装、PCB、集成电路(IC)和单片微波集成电路(MMIC)的IE3DSI软件。该软件采用自动化的“版图到电磁模型设计流程”,而且这种流程可以与Cadence公司的Allegro PCB/Package Designer以及AWR Microwave Office、AutoCAD DXF和GDSII数据库集成在一起。IE3DSI软件支持自动三维几何模型创建,包括绑定线、电介材料厚度和互连。它还具有私有的非均匀网格产生和自适应曲线拟合功能,支持快速和精确的处理。   Zeland公司的IE3D-SI具有混合域SPICE仿真功能,可用于分析时域中的瞬态行为,并研究包括互连在内的无源结构的时间-谐波特性。该软件能够完成宽带SPICE模型提取,执行测试信号仿真和分析,并能进行随机或抖动方面的传输线分析——支持带眼图显示功能的时钟信号分析。   作为电磁软件工具集成度提高的象征,安捷伦科技公司推出的2009版本的高级设计系统(ADS)软件有助于电路、封装、电路板和系统设计师采用单一软件平台工作(见图)。除了包含最新蜂窝和无线标准(包括LTE和WiMAX)方面的众多元件模型外,这个软件套件通过对数千兆位高速串行链路的快速眼图优化而支持信号完整性研究,其中版图几何尺寸、预加重和量化专门针对最低误码率(BER)作了优化。   ADS2009使用了安捷伦公司的X-参数,这是基于非线性测量数据的器件参数,可用来研究放大器和晶体管的线性行为。ADS2009还具有代表金属屏蔽罩、天线屏蔽器、吸收器、封装、互连、有限电介基底和线绑定的三维电磁参数化元件。为了提高效率,ADS2009还能与Cadence和Mentor Graphics的工具一起使用。   AWR公司向电磁仿真软件用户发起了挑战,它的演算器AXIEM三维平面电磁仿真器可以提高另外一个商用平面电磁仿真器创造的处理速度记录。AXIEM电磁仿真器可以与AWR的Microwave Office和Analog Office无缝集成。   数学软件在应用方面比电磁仿真器更通用,因为只要关系可以被公式定义的地方就会有数学软件。数学软件可以用在电气和电子设计以及生物、化学、机械和热研究领域。有关数学软件的更多信息可以参考众多网站,包括Drexel大学的数学论坛,上面客观地*价了有关商用符号处理器的免费数学程序和信息,如MathCAD、Maple和MathemaTIca。美国科学和技术研究院(NIST)也在www.gams.nist.gov网站上提供了可用数学软件指南(GAMS),为那些在数学软件方面寻找更多信息的用户提供帮助。   在商用封装方面,Maplesoft公司推出的Maple Toolbox for MATLAB是用来与The Mathworks公司的MATLAB数学软件一起使用的工具集。Maple Toolbox for MATLAB可以用确切数量工作,包括小数、根和符号。它能快速精确地完成简化任务。使用符号化技术,数字近似值可以被延迟直到需要时,并与问题中的符号参数一起使用。该软件可以访问Maple中4000多个数学函数,覆盖广泛的主题,如微分方程、统计、微积分和线性代数。   Mathsoft公司提供的最新版Mathcad版本14在一张工作表中集成了标准数学符号、文本和图形。该软件使用方便,不需要专门的编程技术。Mathcad还为全球合作和知识产权(IP)保护提供完整的unicode支持。新的工作表分析功能允许工作表进行并排比较。

    时间:2020-09-10 关键词: 射频 数学软件 电磁

  • 消息曝歼15完成电磁弹射首飞 技术不让美专家称是个好开头

    消息曝歼15完成电磁弹射首飞 技术不让美专家称是个好开头

      近日,有消息称歼-15舰载战斗机疑似在我国第一个航空母舰电磁弹射器试验机上完成了弹射起飞。这一消息尚未得到官方回应,比较乐观的观点认为,这意味着中国未来大甲板航母关键技术取得重大进步,其意义不亚于一种新型舰载机首飞。不过也有专家指出,即便确实实现了首次电磁弹射起飞,那也要看该弹射器是原理样机还是工程化样机。电磁弹射器的“首弹”是一个好的开头,但实现工程化并最终装上航母可能仍需要长时间的等待。     传中国电磁弹射器“首弹”成功   来自网络的消息称,这次弹射是在中国海军某舰载机基地的电磁弹射器试验场完成的。不久前加强了前起落架的弹射型歼-15战斗机才首次曝光,这次进展“令人惊喜”。不少网友将这次成功称为“伟大胜利”。有分析指出,电磁弹射器的“重大突破”使得歼-15战斗机将可以重载起飞,载弹量和作战半径都可大幅提升,不亚于一种新型舰载机首飞。而且舰载预警机等大型平台也将可以从航母上起飞,意义极为重大。   按照网络上的说法,目前,正在进行大型航母电磁弹射器地面试验的只有中国和美国。据信中国电磁弹射器试验装置长度120至150米,有效轨道部分约80米。如果网上消息属实,如此之大的电磁弹射器,成功进行歼-15这一重型战斗机的弹射,说明中国线性同步电动机、盘式交流发电机和大功率数字循环变频器等关键技术已接近全面实用化。   《环球时报》记者9日致电中国海军专家张军社求证,他表示,注意到了网络上的消息,但对于相关试验和工程进展不予置评。不过张军社表示,电磁弹射技术是目前包括美军在内的大国海军持续关注和研究的先进航母舰载机弹射技术,它可以极大提升航母舰载机的出动效率提升作战效能,但美国人作为该技术的先行者仍有不少技术难点需要克服。中方一定会持续关注并研究相关技术。   实际上,近些年,外媒多次炒作中国电磁弹射器的消息。今年9月27日,美国科技杂志《大众机械》报道说,中国正在模仿美军航母弹射起飞系统,特别是电磁弹射,这种起飞系统的革命将对西太平洋地区产生巨大影响。   中国军事专家李杰对《环球时报》记者表示,中国已经基本掌握了蒸汽弹射的主要技术。来自中国海军的马伟明院士曾披露,中国电磁弹射器的某些技术已不亚于美国。可以看出,中国正在持续推进对于航母使用弹射器的研制工作,而且研制进展也是比较顺利的。但除了弹射器本身的技术攻关,想要把它安装上舰,还会牵扯动力问题、系统整合等问题,这些都需要进一步论证。     电磁弹射优势明显   一名熟悉海军装备的中国军事专家9日对《环球时报》记者表示,目前航母舰载机主要采取滑跃起飞和弹射起飞两种方式。对采用常规起降技术的舰载机而言,弹射起飞优势明显,这是大甲板航母的一个发展趋势。而弹射起飞还分为蒸汽弹射和电磁弹射。相对于美军目前采用的蒸汽弹射器,电磁弹射的优势明显。   据专家介绍,电磁弹射器可以视为一个超大的电磁轨道炮,它具有体积小、对舰上辅助系统要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低廉等优势。首先,它占用航母的体积更小。电磁弹射器不需要像蒸汽弹射器那样的大型蒸汽锅炉和复杂的压力控制管道、阀门等设备,其体积、重量远小于蒸汽弹射器。其次,相对于蒸汽弹射器,电磁弹射器加速均匀可控。第三,由于不像蒸汽弹射器那样拥有大量的高压、高热、水密气密部件,电磁弹射器维护维修要简单很多。另外,电磁弹射的能量转化效率高于蒸汽弹射,而且对淡水需求较少。     中国具备发展电磁弹射器条件   专家表示,目前,电磁弹射器“首弹”成功的消息尚未得到官方确认,但中国海军技术专家曾经披露过电磁弹射研究的进展,所以有关歼-15舰载机进行电磁弹射试验并成功的说法似乎也并非空穴来风。不过,即便弹射成功,目前是处于原理样机还是工程样机阶段还不得而知。航母的电磁弹射器不仅要求能弹射,还要可靠、可控、可持续、大批量、不间断地进行弹射作业,这往往比能弹射更为重要,这或许是中国国产电磁弹射器需要进一步解决的问题。   由于中国第一艘国产航母将采用与辽宁舰相似的滑跃甲板,所以即便中国采用弹射装置,也必然是安装在下一代或下下一代航母上。专家表示,在条件具备的情况下,跨越蒸汽弹射这一方案而直接使用电磁弹射不失为一种捷径,毕竟电磁弹射和蒸汽弹射技术上的继承性很小,并不是只有先发展蒸汽弹射才能发展电磁弹射,它们两者需要克服的技术难关并不相同。   不过,李杰对《环球时报》记者表示,直接采用电磁弹射器当然是最好的,有助于中国在航母技术方面追赶世界最先进水平。不过在对于蒸汽弹射技术掌握更为透彻的情况下,先将这种技术应用到航母上也不失为一种较为明智和合理的选项。毕竟美国目前也没有完全掌握电磁弹射的技术,还在不断进行试验。而且除了弹射器本身的技术攻关,想要把它安装上舰,还会牵扯动力、系统整合等问题。

    时间:2020-08-20 关键词: 航空电子 电磁

  • 终极总结:电动机振动十大原因 危害及其处理方法

      电动机振动的十个原因   1.转子、耦合器、联轴器、传动轮(制动轮)不平衡引起的。   2.铁心支架松动,斜键、销钉失效松动,转子绑扎不紧都会造成转动部分不平衡。   3.联动部分轴系不对中,中心线不重合,定心不正确。这种故障产生的原因主要是安装过程中,对中不良、安装不当造成的。   4.联动部分中心线在冷态时是重合一致的,但运行一段时间后由于转子支点,基础等变形,中心线又被破坏,因而产生振动。   5.与电机相联的齿轮、联轴器有故障,齿轮咬合不良,轮齿磨损严重,对轮润滑不良,联轴器歪斜、错位,齿式联轴器齿形、齿距不对、间隙过大或磨损严重,都会造成一定的振动。   6.电机本身结构的缺陷,轴颈椭圆,转轴弯曲,轴与轴瓦间间隙过大或过小,轴承座、基础板、地基的某部分乃至整个电机安装基础的刚度不够。   7.安装的问题,电机与基础板之间固定不牢,底脚螺栓松动,轴承座与基础板之间松动等。   8.轴与轴瓦间间隙过大或过小不仅可以造成振动还可使轴瓦的润滑和温度产生异常。   9.电机拖动的负载传导振动,比如说电机拖动的风机、水泵振动,引起电机振动。   10.交流电机定子接线错误、绕线型异步电动机转子绕组短路,同步电机励绕组匝间短路,同步电机励磁线圈联接错误,笼型异步电动机转子断条,转子铁心变形造成定、转子气隙不均,导致气隙磁通不平衡从而造成振动。   电动机振动的危害   电动机产生振动,会使绕组绝缘和轴承寿命缩短,影响滑动轴承的正常润滑,振动力促使绝缘缝隙扩大,使外界粉尘和水分入侵其中,造成绝缘电阻降低和泄露电流增大,甚至形成绝缘击穿等事故。另外,电动机产生振动,又容易使冷却器水管振裂,焊接点振开,同时会造成负载机械的损伤,降低工件精度,会造成所有遭到振动的机械部分的疲劳,会使地脚螺丝松动或断掉,电动机又会造成碳刷和滑环的异常磨损,甚至会出现严重刷火而烧毁集电环绝缘,电动机将产生很大噪音,这种情况一般在直流电机中也时有发生。   振动原因及典型案例   振动原因主要有三种情况:电磁方面原因;机械方面原因;机电混合方面原因。   1、电磁方面的原因   (1)电源方面:三相电压不平衡,三相电动机缺相运行。   (2)定子方面:定子铁心变椭圆、偏心、松动;定子绕组发生断线、接地击穿、匝间短路、接线错误,定子三相电流不平衡。   举例:锅炉房密封风机电机检修前发现定子铁心有红色粉末,怀疑定子铁心有松动现象,但不属于标准大修范围内的项目,所以未处理,大修后试转时电机发生刺耳的尖叫声,更换一台定子后故障排除。   (3)转子故障:转子铁心变椭圆、偏心、松动。转子笼条与端环开焊,转子笼条断裂,绕线错误,电刷接触不良等。   举例:轨枕工段无齿锯电机运行中发现电机定子电流来回摆动,电机振动逐渐增大,根据现象判断电机转子笼条有开焊和断裂的可能,电机解体后发现,转子笼条有7处断裂,严重的2根两侧与端环已全部断裂,如发现不及时就有可能造成定子烧损的恶劣事故发生。   2、机械原因   (1)电机本身方面:   转子不平衡,转轴弯曲,滑环变形,定、转子气隙不均,定、转子磁力中心不一致,轴承故障,基础安装不良,机械机构强度不够、共振,地脚螺丝松动,电机风扇损坏。   典型案例:厂凝结水泵电机更换完上轴承后,电机晃动增大,并且转、定子有轻微扫膛迹象,仔细检查后发现,电机转子提起高度不对,转、定子磁力中心未对上,重新调整推力头螺丝备帽后,电机振动故障消除。跨线吊圈扬电机检修后振动一直偏大,并且有逐步增大的迹象,在电机落勾的时候发现电机振动仍然很大,并且轴向有很大的串动,解体发现,转子铁心松动,转子平衡也有问题,更换备用转子后故障消除,原有转子返厂修理。   (2)与联轴器配合方面:联轴器损坏,联轴器连接不良,联轴器找中心不准,负载机械不平衡,系统共振等。   联动部分轴系不对中,中心线不重合,定心不正确。这种故障产生的原因主要是安装过程中,对中不良、安装不当造成的。还有一种情况,就是有的联动部分中心线在冷态时是重合一致的,但运行一段时间后由于转子支点,基础等变形,中心线又被破坏,因而产生振动。   a、循环水泵电机,运行中振动一直偏大,电机检查无任何问题,空载也一切正常,水泵班认为电机运转正常,最终检查出电机找正中心差太多,水泵班从新进行找正后,电机振动消除。   b、锅炉房引风机在更换皮带轮后,电机试运行时产生振动同时电机三相电流增大,检查所有电路和电器元件没有问题最后发现皮带轮不合格,更换后电机振动消除,同时电机的三相电流也恢复正常。   3、电机混合原因   (1)电机振动往往是气隙不匀,引起单边电磁拉力,而单边电磁拉力又使气隙进一步增大,这种机电混合作用表现为电机振动。   (2)电机轴向串动,由于转子本身重力或安装水平以及磁力中心不对,引起的电磁拉力,造成电机轴向串动,引起电机振动加大,严重情况下发生轴磨瓦根,使轴瓦温度迅速升高。   (3)与电机相联的齿轮、联轴器有毛病。这种故障主要表现为齿轮咬合不良,轮齿磨损严重,对轮润滑不良,联轴器歪斜、错位,齿式联轴器齿形、齿距不对、间隙过大或磨损严重,都会造成一定的振动。   (4)电机本身结构的缺陷和安装的问题。这种故障主要表现为轴颈椭圆,转轴弯曲,轴与轴瓦间间隙过大或过小,轴承座、基础板、地基的某部分乃至整个电机安装基础的刚度不够,电机与基础板之间固定不牢,底脚螺栓松动,轴承座与基础板之间松动等。而轴与轴瓦间间隙过大或过小不仅可以造成振动还可使轴瓦的润滑和温度产生异常。   (5)电机拖动的负载传导振动。例如:汽轮发电机的汽轮机振动,电机拖动的风机、水泵振动,引起电机振动。   如何查找振动原因   要想消除电动机振动,首先要查清产生振动的原因,只有找到振动的原因,才能采取有针对性的措施,消除电动机振动。   1、电动机未停机之前,用测振表检查各部振动情况,对于振动较大的部位按垂直水平轴向三个方向详细测试振动数值,如果是地脚螺丝松动或轴承端盖螺丝松动,则可直接紧固,紧固后在测其振动大小,观察是否有消除或减轻,其次要检查电源三相电压是否平衡,三相熔丝是否有烧断现象,电动机的单相运行不仅可以引起振动,还会使电机的温度迅速上升,观察电流表指针是否来回摆动,转子断条时就出现电流摆动现象,最后检查电机三相电流是否平衡,发现问题及时与运行人员联系停止电机运行,以免将电机烧损。   2、如果对表面现象处理后,电机振动未解决,则继续断开电源,解开联轴器,使电机与之相连的负载机械分离,单转电机,如果电机本身不振动,则说明振源是联轴器没找正或负载机械引起的,如果电机振动,则说明电机本身有问题,另外还可以采取断电法来区分是电气原因,还是机械原因,当停电瞬间,电动机马上不振动或振动减轻,则说明是电气原因,否则是机械故障。   针对故障原因进行检修   1、电气原因的检修:   首先是测定定子三相直流电阻是否平衡,如不平衡,则说明定子连线焊接部位有开焊现象,断开绕组分相进行查找,另外绕组是否存在匝间短路现象,如故障明显可以从绝缘表面看到烧焦痕迹,或用仪器测量定子绕组,确认匝间短路后,将电机绕组重新下线。   例如:水泵电机,运行中电机不仅振动大轴承温度也偏高小修试验发现电机直流电阻不合格,电机定子绕组有开焊现象,用排除法将故障找到消除后,电机运行一切正常。   2、机械原因的检修:   检查气隙是否均匀,如果测量值超标,重新调整气隙。检查轴承,测量轴承间隙,如不合格更换新轴承,检查铁心变形和松动情况,松动的铁心可用环氧树脂胶粘接灌实,检查转轴,对弯曲的转轴进行补焊重新加工或直接直轴,然后对转子做平衡试验。打风机电机大修后试运行期间,电机不仅振动大,而且轴瓦温度超标,连续处理几天后,故障仍未解决。我班组人员在帮助处理时发现,电机气隙非常大,瓦座水平也不合格,故障原因找到后,重新调整各部间隙后,电机试转一次成功。   3、负载机械部分检查正常:   电机本身也没有问题,引起故障的原因是连接部分造成的,这时要检查电机的基础水平面,倾斜度、强度,中心找正是否正确,联轴器是否损坏,电机轴伸绕度是否符合要求等。

    时间:2020-08-20 关键词: 电动机 三相电压 电磁

  • NASA推出电磁背包:可跟踪消防战士在救火时的实时位置

    NASA推出电磁背包:可跟踪消防战士在救火时的实时位置

      尽管消防员已经有了像热成像面罩和耐热阻燃织物制成的消防服等高科技装备,但如何在浓烟滚滚的起火建筑复杂结构内部追踪消防员的具体位置仍是个有待解决的问题。NASA喷气推进实验室近日研发了一款电磁追踪装置,意在让消防队员在冲入建筑结构复杂的火场里救人时,行踪还能被实时追踪到,从而降低意外的发生概率。      这一装置被称为POINTER,即适用于紧急响应者的精确户外、室内导航和跟踪。与以往的大多数研究集中于无线电波技术不同,该研究想到了利用准静态电磁场。虽然它具有传输距离短的限制因素,但它也有其自身的优势,使得它能更好地适用于复杂建筑结构内部或是地下。与无线电波不同,准静态电磁场的大小和波长不仅可以进行调整,而且在遇到墙体或是处在地下环境时,也不会被弹回或是失去作用。这也使得它可以部署在各种环境中,从开放空间、摩天大楼到地下仓库均可。      该团队目前正在进一步开发该技术,希望未来能将现有的鞋盒大小的装置缩减成一个可以让消防员放进口袋或系在皮带扣上的便携式设备。

    时间:2020-08-17 关键词: 无线电波 nasa 电磁

  • 与RFID读写器有关的几个问题了解一下

    与RFID读写器有关的几个问题了解一下

    当今,随着物联网、大数据、云计算、人工智能等高新技术的不断发展,RFID技术也得到了很大的发展。RFID技术中应用最广泛的便是RFID读写器了。下面让我们一起来了解一下RFID读写器吧。 RFID读写器通过无线射频识别技术,实现对电子标签识别和内存数据的读出、写入操作。工作时,RFID读写器发出查询信号,电子标签收到后,将信号的一部分能量用于标签内部工作电源,另一部分信号经过标签内部电路调制后反射回RFID读写器。RFID读写器一般由射频模块、控制单元以及天线组成,RFID读写器的天线可以内置也可以外置。RFID系统中RFID读写器的选择和使用关系到系统的实施。 1、读写器频率 低频125KHz~134KHz、高频13.56MHz、超高频860MHz~960MHz,不同频率的特点不同,被应用在不同的应用领域,RFID读写器的使用需要考虑到标签的频率。 2、读取不到标签 读取不到标签需要考虑串口电缆、或网络电缆线是否连接正确;天线号设置是否正确;标签是否损坏;标签摆放位置是否在读写器的有效读写范围内;读写器之间或其它设备是否存在电磁干扰等问题。 3、读写器的接口 以东集AUTOID UF3为例,支持RS232、TCP/IP(RS485、韦根、4G、WIFI可选)等多种通讯方式。 4、读写距离 读写器的发射功率影响读写距离,读写器发射功率越大,读写距离也会增大。 读写器天线增益和波束宽度影响读写距离和范围,天线增益越大和波束宽度越小,则读写距离越远,范围越窄(读取的范围控制越好)。 有源RFID标签自身带有电池供电,读写距离较远,同时体积较大,与无源RFID标签相比成本较高。无源RFID标签没有电池,成本较低,且使用寿命长,读写距离则较近。 读写器天线与标签之间是否存在障碍物(金属、液体等)、环境中是否存在频率接近的电磁干扰等因素。

    时间:2020-08-12 关键词: 网络 RFID 电磁

  • 汽车抗电磁干扰方法及措施

    汽车抗电磁干扰方法及措施

    汽车产生电磁干扰的源,不单纯是点火系统,应用于车辆上的各种电子电器设备也同样产生电磁干扰。干扰不但对车辆外界的无线电设备造成影响,而且也会对车辆内部的各种电子部件造成不良影响。 1.汽车内电磁干扰现象 汽车产生的电磁干扰会在汽车内部造成相互影响,举例如下:例1,某种中高档轿车,具有高性能ABS系统,样车在一次实况测试中遇到了雨天,启动雨刮器,在 某一车速运行时,ABS突然失去了作用。例2,国内生产的某一型号微型汽车,其发电机调节器经常出现易被击穿损坏现象,经查,当雨刮器工作时,这种损坏现 象就容易发生。造成这种现象的主要原因为雨刮器驱动电机是感性负载,在切断电源时会产生反向电流并通过电源线传输到供电系统中,从而在电源系统中产生干扰 脉冲,使一些电子部件不能正常工作,甚至损坏。例3,一种国内开发生产的安全气囊,在汽车整车装配线上突然引爆。经查发现该安全气囊的电子引爆控制器不能 承受较强的环境辐射电磁场,当有静电放电发生时,会有误动作。 2.汽车电子设备的EMI危害及特点 工业发展不仅给人们生存环境带来一些凭感官就可识别的有形污染,诸如水、空气及噪声污染。然而,伴随电子技术的发展尤其是数字电路、移动通信和开关电源的普及应用,又多了一种凭感官无法感觉到的无形污染,这就是电磁干扰(EMI),或叫电磁噪声。 电子设备辐射、泄漏的电磁波不仅对电子设备本身造成严重干扰,而且也威胁着人类的健康与安全。 现代汽车上的各个电器工作方式不同,它们之间会以不同的方式彼此侵扰。通常所有汽车电器具有相容性,即能在车上共同工作而不干扰其他电器的正常工作,同时也有抵抗其他电器干扰的能力。 对汽车电子设备的电路来说,任何因素激发出的电路中的振荡,都会通过导线等以电磁波的形式发射出去,不仅干扰收音机、通信设备,而且对车上具有高频响应特 点的电子系统也会产生电磁干扰。同时由车外收发两用机之类的无线电设备、雷达、广播电台等发射无线电波,会干扰汽车上的仪器,使电子控制装置失控。因此, 汽车上应用计算机(控制器)等,都应具有良好的电磁屏蔽措施,一旦屏蔽损坏,也会导致工作异常。 车内电磁干扰传播方式特点: (1)感性负载产生沿电源线传导的干扰。汽车内使用的各种感性负载,如:雨刮器驱动电机、汽车启动电机、暖风电机等。当供电被突然切断时,会产生反向瞬变 电压U c,线圈初始储能越大,关断速度越快,瞬变过电压就越高。一般U c为一100~300V;t s为0.2~0.5s。这类于扰虽然不具有连续性,但是它的瞬变电压的幅值相当大,会对电子模块造成严重影响,甚至损坏。发电机调节器击穿损坏就是因这种 反向瞬变电压造成的严重后果。 (2)静电放电对车内电子部件的干扰。遇到导体就会释放出来。当静电储存到一定程度后,会通过空气放电,甚至会有火花产生,人们就会有强烈的放电感觉在使 用汽车时,这种静电放电现象不可避免地会产生静电放电的干扰特点是:高电压、短时间、微小电流。其干扰影响程度是巨大的,会使一些电子控制单元产生误动 作,严重的会损坏电子单元。 (3)部件或线缆间的相互耦合干扰。汽车中经常将各种线缆捆绑成一束沿汽车内侧布置,电源线中的瞬变干扰会祸合到信号线或控制线中,形成差模信号,会对车内ECU等电子模块产生影响。 (4)辐射干扰。干扰能量的电磁波辐射形式,频率范围是150kHz~1000MHz。 汽车电子设备的EMI干扰源有:①点火系统,其十扰在接收机音频中表现为有韵律的爆声或滴答声,且音调直接与引擎速度有关,当引擎负载增大时干扰幅度也增 大。通常解决点火噪声的方法是安装电阻火花塞和线。目前,大多数汽车都标配电阻火花塞和线。通常更换新的火花塞和线将有助于减小噪声,因为很多噪声都源于 点火系统元件故障。②充电系统,包括交流发电机,由固态稳压器控制。由于交流电在交流发电机中仅被整流,未被滤波,输出存在纹波。充电系统噪声通过汽车布 线传到设备,影响接收机和发射机的音频部分。该噪声可以从接收机音频或者发射信号中的呜呜声来辨别,更准确的方法是将充电系统暂时断开。充电系统噪声的音 调、强度与引擎速度和充电系统负载有关。当开灯时充电系统负载增大,可以发现呜呜声更大。这时应检查交流发电机与电池的连线是否腐蚀或者接触不良,及固态 稳压器是否良好如都正常,则用0.47μF和0.01μF电容并联,接到输出与地线间进行滤波。 由于汽车使用了多个不同的电动机,这些电动机有可能产生EMI,很难从干扰声中判断出是哪个的问题。一般表现为劈啪声,也有类似于充电系统的呜呜声。电动机干扰的诊断要借助于专门的仪器。干扰不仅可以传导,而且还可能辐射,所以,要在干扰源附近就近滤波处理。 汽车中使用的微处理器(单片机)需要由时钟驱动。时钟产生电路是一个振荡电路,由于振荡波形为方波,其谐频丰富,可以延展到很高的频率,所以接收机很可能 被等频率间隔的干扰信号所影响,或者可以在整个波段听到宽带的数字噪声。可以使用接收机调到干扰频率,去探测是哪块控制板出现了问题,然后采取增加屏蔽罩 或将屏蔽罩妥善接地的方法减轻干扰,另外,在导线上套上磁环也有助于减轻干扰。汽车的电子设备会影响无线电设备,发射设备也会影响到汽车的电子设备。需确 保电源线、天线馈线与汽车的布线和电子系统越远越好。正确安装天线,最好在车顶上或车的后部。尽量使大线系统的驻波比(SWR)最低。检查天线馈线屏蔽是 否良好,屏蔽网是否足够密。 3.无线电干扰的分类及成因 无线电干扰指在射频(9kHz~3000GHz)频段内,无线电干扰按干扰源的性质分为自然于扰(来自自然现象,是无法控制的)和人为干扰(来源于机器或其他人下装置,是可控制的)。人为干扰又可区分为无线电设备干扰和非无线电设备干扰两类。 非无线电设备干扰包括工业、科研、医疗等电器设备干扰,电力线干扰等无线电设备干扰主要有: (1)同频干扰。凡由其他信号源发送出来,与有一用信号的频率相同并以同样的方法进入收信机中频通带的干扰,都称为同频干扰。当两个信号出现载频差时,会 造成差拍干扰;当两个信号的调制度不大或存在相位差时也会引起失真干扰。干扰信号越大,接收机的输出信噪比越小。当干扰信号足够大些,可造成接收机的阻塞 干。扰这种干扰,大都是由于同频复用距离太小造成的。 (2)令频干扰。凡是在收信机射频通带内或通带附近的信号,经变频后落入中频通带内所造成的干扰,称为邻频干扰。这种干扰会使收信机信噪比下降,灵敏度降低;强干扰信号可使收信机出现阻塞干扰。这种干扰,大部分是由于无线电设备的技术指标不符合国家标准造成的。 (3)带外干扰。发信机的杂散辐射和接收机的杂散响应产生的干扰,称为带外干扰。 ①发信机的杂散辐射干扰。在VHF和UHF的低频段,移动通信设备尤其是基站的发信机大都采用晶体振荡器以获得较高的频率稳定度。这种干扰通常是由于倍频次数多、倍频器输出回路的选择性差、倍频器之间的屏蔽隔离不良等因素使发信机的杂散辐射值过大造成的。 ②收信机的杂散响应。接收机不仅接收有用信号,还接收无用信号。对无用信号的“响应”能力,通常称为杂散响应,通常是由于发信机的杂散辐射造成的与收信机本身的本振频率纯度输入回路和高放回路选择性有着直接的关系。 4.减小汽车对无线电干扰的措施 汽车对无线电接收机的干扰,以点火系统最为严重,于扰的半径可达几百米。 电磁干扰的抑制要根据不同的干扰源的特点采取不同的抑制方式。其次,考虑干扰的传播途径干扰的途径是:通过供电系统的电缆、天线或各种导线,通过耦合、空 间直接辐射电磁波等方式。干扰抑制应考虑成本。一般的处理方式为限制干扰源产生的干扰噪声达到规定的合理范围内;同时被干扰体应具有一定的抵抗干扰的能 力,以达到相互共存、互不影响的状态。 对来自车内供电系统的干扰,一种简单而有效的方法是利用蓄电池作为一个极低阻抗、大容量的瞬变电压抑制器,吸收各种瞬变电压产生的干扰能量。蓄电池电缆接 线应良好,若负极搭铁,确保搭铁电阻值最小。应尽可能保证线路电阻R0达最小值,甚至为零。对于线缆间耦合引起的干扰,最好的方式为将ECU控制线或信号 线与电源线分开布置,以减小因耦合而引起的干扰信号侵入。此外,采用屏蔽电缆的方式,也是避免外界电磁干扰侵入控制线和信号线的好方法。对于电感性负载引 起的干扰,抑制方式可以采用并联一个适当数值的电容器,以消除反向过电压。 产生干扰的原因在于电气设备系统的导线、线圈及其他部分的自感和电容形成振荡回路,当以火花形式放电时,产生高频振荡,借高压电线(或导线)向空中发射电磁波,切割接收机的天线,引起干扰。现代汽车上采用如下方法防止这种干扰: (1)加装减扰电阻。在形成高频振荡的电路中,例如在分电器至点火线圈和分电器至火花塞之间的高压电路中,串连6000~15000Ω的减扰电阻,因振荡回路的阻力足够大,可使其不发生振荡放电现象,不再发生电磁波而干扰无线电阻尼电阻的结构见。 阻尼电阻的结构 (2)加装减扰电容器。在所有可能产生火花放电的接触点间,并联一容量为0.5~0.1μF的电容器,用以吸收火花,避免高频振荡电磁波的反射,不致发生振荡放电现象。 (3)加装金属屏蔽。将所有容易发射电磁波的电器及导体,用金属网或屏蔽罩包起来。这样当电磁波或高频电磁振荡遇到金属屏壁后,电磁感应在金属屏壁内产生 涡流,使电磁波消耗于涡流的热效应中,不能向外发射,从而可以避免对无线电波的干扰。但是,要很好地避免干扰,必须遮掩完全,防止漏隙,并使各接头与车架 接触良好。另外,将发动机体用铜丝编带与驾驶室金属部分可靠地连接,也可作为金属屏蔽,为了防止干扰,上述方法也可合并采用。装有高灵敏度无线电设备时的 防干扰装置见,装有收音机的汽车防于扰系统见。 装有高灵敏度无线电 设备时的防干扰装置装有收音机的汽车防干扰系统 5.电磁干扰引起的汽车故障实例 在汽车电控系统中,传感器产生的低于1V的弱电信号很容易受到电磁干扰,成为错误信号,所以加装了屏蔽线来防止电磁干扰。一但屏蔽线损坏,ECU就会收到被干扰的信号而失去正常控制,且自诊断系统的报警灯闪烁。 例1 一辆雪佛来轿车,在氧传感器附近自行加装了一个高音喇叭,电源线取自点火开关不久,发现发动机报警灯不时出现报警现象,提取故障码为13(氧传感器),测 量氧传感器的输出电压,其值在0.1~0.3V间不停变化,说明氧传感器正常,但当按喇叭时,氧传感器输出信号就发生混乱,发动机的运转也瞬时失常。将喇 叭拆除后,故障排除。原来这是人为制造干扰源的典型事例。汽车电器元件的安装位置和线路布置有一定设计要求,随意加装报警及防盗等装置,会引发电控系统工 作异常。 例2 一辆丰田皇冠3.01轿车,已行驶12万km,大修发动机后,只运转了几分钟故障报警灯就报警,读取的故障码为55(即防爆燃传感器故障),消码后再启动 发动机,故障依旧。测量防爆燃传感器的工作电压,为0.5V以下的正常脉动电压,说明防爆燃传感器工作正常,顺着线路进行检测时,发现屏蔽线断路,将屏蔽 线接好,消码后重新启动发动机,故障排除。 电磁干扰造成的控制系统故障,主要发生在发动机运行过程中,一旦发动机停山运行,故障现象自行消失。当故障自诊断系统报警后,如果检取故障码,由于ECU 的记忆功能,可顺利实现。如果控制系统的故障确实系电磁干扰所致,静态测量元件的电压信号,会发现传感器、线路、ECU等均正常。 例3 一辆丰田佳美轿车,行驶数万km,ABS故障自诊断系统报警,检取故障码为31(前右轮速传感器)、32(前左轮速传感器)、33(后石轮速传感器)、 34(后左轮速传感器),考虑到4个轮速传感器及相关线路同时损坏的可能性较小,因整车的其他控制系统工作正常,ECU发生故障的可能性也较小,最后将故 障原因重点定位于电磁干扰。经查找,是轮速传感器的屏蔽线破坏严重。修复后,清除故障码,路试一切正常。原来由于该车ABS传感器为电磁式,低速区工作时 所产生的信号电压极其微弱,而ABS则需要借助于高灵敏的信号电压才能通过ECU调节车轮制动力的大小。为保证信号的准确性,轮速传感器上设有屏蔽网,一 旦该屏蔽网受到破坏,汽车上的高频电磁波就会对轮速传感器的正常工作产生干扰,导致ABS失灵或产生误动作,故障自诊断。

    时间:2020-07-30 关键词: 电磁

  • 浅谈特高压输电线路电晕放电及电磁环境

    导读:夜晚路过高压输电线路走廊,时常会发现导线被一种淡蓝色的光所包围,并伴有“滋滋”的响声,这种光就是由电晕放电所引起的。 夜晚路过高压输电线路走廊,时常会发现导线被一种淡蓝色的光所包围,并伴有“滋滋”的响声,这种光就是由电晕放电所引起的。电晕放电现象会对电网运行与人们日常生活带来不利的影响,例如:电晕放电会产生高频脉冲电流,其中包含的各种高次谐波会造成无线电干扰;电晕放电会引发一系列的化学反应,产生臭氧、一氧化氮、二氧化氮等强腐蚀性物质,对输电线路造成影响;电晕放电会消耗能量,造成电力系统不必要的能量损失;电晕放电会发出人耳可听的噪声,对人们造成心理、生理上的影响。影响高压输电线路电晕放电的因素很多,如导线表面场强、导线表面状况、线路通过地区的气象条件、海拔高度等,而导线表面场强又和运行电压、导线间距、导线对地高度、导线半径等参数有关。 输电线路在设计阶段总是希望通过优化导线布局、合理选取导线尺寸等措施尽量避免电晕放电。但是由于输电线路电压等级高,尤其是特高压,要想完全消除电晕放电,输电导线半径会很大,对地距离过高,使得输电线路导线选型及布局方案的经济可行性极低。因此,只能在兼顾经济可行性的基础上,尽量减小电晕放电强度。 输电线路设计时首先要对导线的预选方案进行电磁环境评估,国际上已有的电磁环境评估方法是否完全适用于特高压输电线路还无法确定。为了得到完全适用于特高压的电磁环境评估方法,应当首先搞清楚导线电晕放电的机理,得到导线电晕放电微观物理过程的描述方法。在此基础上,找到一种更准确的电磁环境评估方法,为特高压输电线路导线选型及布局提供指导,实现特高压输电资源节约、环境友好的目标。 研究电晕放电的微观物理过程及机制 电晕放电是一个老问题,很早就有学者开展了相应研究,已能定性描述电晕放电的一些基本过程。导线相对于大地而言,是一种大曲率电极。输电线路运行时,如果导线附近的电场强度过大,空气中游离的种电子(电晕放电前就存在于空气中游离的电子)会在场强作用下发生碰撞、电离等一系列物理化学反应(如电子的碰撞电离反应、附着反应,正负离子的中和反应等),导线就会产生电晕放电。此时,电晕放电带有一定的随机性。如果导线附近的电场强度继续提高,导线附近区域能够在场致电离、导线表面碰撞电离等作用下自发产生种电子,达到空气自持放电的条件时,输电线路的导线就会产生持续的电晕放电。 电晕放电物理过程相当复杂,尚不能通过有效的研究方法明确电晕放电过程微观粒子的发展变化规律,更无法深入认识电晕放电过程中发生的各类物理化学反应。同时,电晕放电涉及大量的微观粒子,由于实验测试条件的限制,无法开展电晕放电特征参量(如空间电荷)的实验测量,也就无法深入开展电晕放电过程定量分析的研究。因此,研究人员难以得到准确描述输电线路电晕放电过程的有效方法。 研究电晕放电的微观物理过程及放电机制,应首先解决无法定量描述电晕放电微观物理过程以及实验测试条件限制等问题。目前国际上还没有气体中空间电荷的测试方法,也没有实现空间电荷分布测量的成功案例。课题组通过5年的尝试与摸索,研究出一种声脉冲法的测量方法,利用超声波换能器发生超声脉冲对空间电荷进行调制,并建立一种信号还原算法对调制产生的电场信号进行还原。根据测试的原理,按照1:1的比例在实验室搭建了一套与之对应的实验设备,最终实验测量到了空间电荷的分布。 课题组在电晕放电控制方程中考虑了光电离和二次电子崩发射的影响,改进了描述电晕放电微观物理过程的控制方程,使得电晕放电的控制方程与实际情况更为贴切。通过解析方程可以清晰得到电晕放电过程,电子是如何增殖的,各种粒子是如何扩散的,电晕放电过程中各类微观粒子的变化趋势。因此,对电晕的起始、发展及增值过程有了更清楚的认识与明确的界定,为进一步开展输电线路电磁环境特性的研究奠定了理论基础。 特高压电晕放电及电磁环境特性评估 在输变电工程的设计阶段,可以通过建模对多种导线选型进行分析计算,对电晕放电的影响因子进行预测,最终选取最佳设计方案,使其满足电磁环境限值的要求。 传统的方法主要是在一系列试验的基础上总结出经验公式,例如计算起晕场强的Peek公式、计算电晕损失的皮德森公式,利用经验公式进行分析计算。经验公式简单,使用便捷,但其适用性有很大的限制,也没有考虑到环境因素对电晕放电的影响。另外,特高压电晕放电与传统超高压有何异同?以往的计算方法在特高压中是否适用?这些问题根据过去的研究成果也无法确定。面对这些问题,课题组在前述电晕放电特性研究基础上,深入研究了输电线路电晕放电的宏观等值物理模型,提出了输电线路电晕放电电磁环境评估方法。在过去研究基础上,研究人员舍弃了众多假设,建立了无量纲模型,得到了适用于特高压输电线路电晕起始和自持判据,明确了电晕放电计算的边界条件,为电磁环境评估及相关计算奠定了基础。 我国特高压直流输电线路走廊环境复杂,附近存在建筑物、树木及地表变化等。目前国际上仍采用二维离子流及合成电场评估方法。课题组改进了二维离子流场的计算方法,将边界电场约束方程法应用于子导线表面电场强度计算,加快计算速度,采用电位排序方法从而加速了算法收敛,在此基础上发展得到了三维离子流场的计算方法。 课题组还从电晕损失产生的机理出发研究并得到了新的电晕损失计算方法,并在武汉、北京的特高压基地进行了不同环境条件下电晕损失现场测量实验。相比于传统的计算方法,新的计算方法考虑了环境因素对电晕损失的影响,使计算结果更为准确,与现场的数据吻合较好。 从电晕放电的机理出发,到离子流场的计算,以及最后电晕损失的求解,课题组开展了系统且细致的研究,提出了一种特高压输电线路电磁环境的评估方法,最终很好地运用到特高压电磁环境现场评估中。本成果陆续在锡盟—山东、淮南—南京—上海、榆横—潍坊1000千伏特高压交流,上海庙—山东、锡盟—泰州±800千伏特高压直流工程设计中得到了应用。 

    时间:2020-07-29 关键词: 电晕 电磁

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