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標題: EMC基本概念及系統安裝的EMC要求 [打印本頁]
作者: 51黑黑黑    時間: 2016-2-21 16:02
標題: EMC基本概念及系統安裝的EMC要求
本帖最后由 51黑黑黑 于 2016-2-21 16:03 編輯

1.電磁兼容概述：
電磁兼容是一門新興的綜合性學科。電磁兼容學科主要研究的是如何使在同一電磁環境下工作的各種電氣電子設備和元器件都能正常工作，互不干擾，達到兼容狀態。電磁兼容研究主要針對電氣電子設備，同時也涉及到如生產中的靜電放電、電磁輻射對人體的影響等方面。
2.電磁兼容性的基本概念：
1）電磁騷擾：
電磁騷擾是指任何可能引起設備性能降低或對有生命物質產生損害作用的電磁現象。由機電或其他人為裝置產生的電磁騷擾，稱為人為騷擾；來源于自然現象的電磁騷擾，稱為自然騷擾。
2）電磁干擾：
電磁干擾則是指由電磁騷擾引起的設備或傳輸通道性能的下降。所以騷擾和干擾的含義是不同的。從概念上講，騷擾是一種電磁能量，干擾是騷擾產生的結果或后果。
3）兩者的關系：
電磁干擾產生于騷擾源；大量騷擾源的存在造成電磁環境污染，導致電磁兼容性問題尖銳化。主要表現在：
3.電磁兼容性：
電子設備受電磁騷擾的影響而出現故障或性能降級，就稱為設備對電磁騷擾敏感。如何在設備與電磁環境之間尋求一種協調的關系和共存的條件，這就是電磁兼容性技術。
4.電磁兼容常用名詞術語：
1）電磁兼容性 EMC（Electromagnetic Compatibility）：
設備在共同的電磁環境中能一起執行各自功能的共存狀態，即該設備不會由于受到處于同一電磁環境中其他設備的電磁發射導致不允許的降級；也不會使同一電磁環境中其他設備因受其電磁發射而導致不允許的降級。
2）電磁干擾EMI（Electromagnetic Interference)：
電磁騷擾導致電子設備相互影響，并引起不良后果的一種電磁現象。
3）輻射發射RE (Radiated Emission)：
通過空間傳播的、有用的或不希望有的電磁能量。
4）傳導發射CE (Conducted Emission)：
沿電源或信號線傳輸的電磁發射。
5）電磁敏感性 EMS（Electromagnetic Susceptibility)：
設備暴露在電磁環境下所呈現的不希望有的響應程度。即設備對周圍電磁環境敏感程度的度量。電磁敏感意味著電磁環境已經造成設備性能的降低。
6）輻射敏感度RS（Radiated Susceptibility)：
對造成設備性能降級的輻射騷擾場的度量。
7）傳導敏感度CS（Conducted Susceptibility)：
當引起設備性能降級時，對從傳導方式引入的騷擾信號電流或電壓的度量。
5.電磁干擾三要素：

6.基本的電磁兼容控制技術：
最常用也是最基本的電磁兼容控制技術是屏蔽、濾波、接地。此外平衡技術、低電平技術等也是電磁兼容的重要控制技術。隨著新工藝、新材料、新產品的出現，電磁兼容控制技術也得到不斷的發展。
1）屏蔽
主要用于切斷通過空間的靜電耦合、感應耦合形成的電磁噪聲傳播途徑，這三種耦合又對應于靜電屏蔽、磁場屏蔽與電磁屏蔽，衡量屏蔽的質量采用屏蔽效能這一指標。
2）濾波
在頻域上處理電磁噪聲的一種技術，其特點是將不需要的一部分頻譜濾掉。
3）接地
提供有用信號或無用信號，電磁噪聲的公共通路。 接地的好壞則直接影響到設備內部和外部的電磁兼容性。
7.電磁兼容標準：
為了確保設備及其各單元必須滿足的電磁兼容工作特性，國際有關機構、各國政府和軍事部門以及其他相關組織制定了一系列的電磁兼容性標準。標準對設備電磁騷擾發射和電磁抗擾度作出了規定和限制。電磁兼容性標準是進行電磁兼容性設計的指導性文件，也是電磁兼容性試驗的依據，因為試驗項目、測試方法和極限值等到都是標準給定的。


8.EMC標準擬訂的理論基礎：
EMC標準的主要內容之一就是規定電磁騷擾和電磁抗擾度的極限值，極限值的制訂在理論上應該滿足下圖所示的原則：

EMI和EMS是相互對立的兩個方面，上圖說明，設備的EMI極限值與EMS極限值之間應該留有足夠的余量（IM），即設備EMI發射要小于其抗擾度（EMS），這樣設備才有足夠的抗干擾能力。另一方面，設備的EMI、EMS實測值應該與極限值之間有足夠的余量。比如在EN300 386標準中，輻射發射的極限值（EMI Limit）為40dBuV/m，而輻射抗擾度極限值為130dBuV。由此可見，EMI、EMS極限值之間余量的重要性。
9.電磁兼容測試技術:
電磁兼容測試是根據有關電磁兼容標準規定的方法對設備進行測試，評估其是否達到標準要求。產品在定型和進入市場之前EMC性能必須達到標準要求。
EMC測量主要分兩大類： 電磁干擾EMI（Electromagnetic Interference）測試和電磁抗擾性EMS （Electromagnetic Susceptibility）測試。
9.1 電磁發射:
1) 輻射發射RE（Radiated Emission）:
測試通過空間傳播的電磁能量。
2) 傳導發射CE（ Conducted Emission）:
測試沿電源線、控制線或信號線傳播的電磁能量。

9.2 抗擾性EMS:
1) 輻射敏感度試驗RS（Radiated Susceptibility）：
測試被試設備對空間電磁騷擾的抗擾性。
2) 工頻磁場輻射敏感度試驗PMS （Power frequency magnetic susceptibility）
檢驗電子電氣產品對工頻磁場的抗擾性。
3) 射頻場感應的傳導敏感度CS （Conducted susceptibility）
測試被試設備對沿電源線、控制線或信號線傳輸的電磁能量的敏感度。
4) 電快速瞬態脈沖群抗擾度EFT /B（Electrical fast transient burst）
模擬對電感性負載的切換（如繼電器、接觸器）；對高壓開關的切換（如真空開關、六氟化硫）設備的干擾。放電波形為5ns/50ns（上升沿5ns，半波時間50ns）的脈沖串，脈沖串持續時間15ms，脈沖周期為300ms。特點是上升時間快、持續時間短、能量低，但有較高的重復頻率。
5) 浪涌抗擾度SURGE
模擬電網中的故障；雷擊（直接或間接）對設備的干擾,，電網中的開關操作。放電波形為開路電壓1.2us/50us、短路電流8us/20us的脈沖。特點是上升時間慢（相對EFT/B）、持續時間較長、能量大。
6) 電壓跌落與中斷抗擾度DIP/interruption
模擬由低壓、中壓或高壓網絡中的故障所造成（短路或接地故障）的電壓瞬時跌落和中斷；以及由連接到電網的負荷連續變化引起的電壓變化。
7) 電力線感應/接觸（Power induction/contact）
模擬室外信號線與電力線距離過近或接觸故障。
8) 靜電放電抗擾度ESD（Electrostatic discharge）
模擬操作人員或物體在接觸設備時的放電以及人或物體對鄰近物體的放電。
9.3 EMC測試結果的評價:
對EMI測試結果以是否達到某個限制要求為準則；對于EMS試驗，其性能判據可分為四個等級：
A級：試驗中性能指標正常；
B級：試驗中性能暫時降低，功能不喪失，試驗后能自行恢復；
C級：功能允許喪失，但能自恢復，或操作者干預后能恢復；
R級：除保護元件外，不允許出現因設備（元件）或軟件損壞或數據丟失而造成不能恢復的功能喪失或性能降低。


作者: 51黑黑黑    時間: 2016-2-21 16:03
對設備的電磁騷擾性而言，設計是保證其性能的關鍵，但離開良好的系統安裝，再好的設備都可能有電磁兼容問題，因此系統的安裝對電磁兼容性是非常重要的。
1） 系統環境要求
（1）電磁環境一般要求
電場要求：在10KHz～10GHz范圍內，環境電磁場強度不超過130dBuv/m。在沒有條件判別是否環境滿足以上條件時，可參考以下要求：
（2）靜電要求
電信中心環境：環境靜電強度小于200V，非電信中心環境： 環境靜電強度小于1KV。
2）整機安裝
機柜安裝注意事項：
單板安裝注意事項：
電纜安裝:
3) 電纜布線要求
電纜敷設一般原則:
電磁發射電纜與電磁敏感電纜必須遠離。最小間距遵循如下原則：



其中D為不同類電纜束間距，d為各類電纜束的綁扎后的外徑最大值，要求D>10d。
電纜盡量貼近機柜金屬體敷設，但要避開長縫和直徑大于5mm的開孔
禁止線纜出入屏蔽機柜而無任何屏蔽或濾波措施。 線纜出入子架或機框應盡量采取屏蔽措施或濾波措施。
電纜敷設間距要求
各類電纜敷設最小間距:
注：
1、當表中的數值不滿足間距D>10d的準則時，應當以該準則為準。
2、電纜的分類：
一類電纜：電磁發射電纜。如220Vac電源線，一次電源-48Vdc輸出線，機柜-48Vdc電源線等。
二類電纜：電磁敏感性電纜。如視頻電纜，音頻電纜，監控信號線，用戶電纜等。
三類電纜：既電磁發射又敏感電纜。如HW電纜，NOD電纜，E1電纜，網線，T1電纜，V.24電纜，V.35電纜，串口線，加載電纜等。
四類電纜： 專用電纜。如天饋線、射頻電纜等。
當電纜敷設間距小于最小間距時，應采取隔離措施。例如：采用分隔的走線槽布線，穿金屬管（金屬管兩端接地），加裝屏蔽鎧甲等手段。
機柜內部的電纜敷設一般要求：
機柜外部的電纜敷設一般要求：
特殊電纜敷設間距：
4) 系統維護
(1) 防靜電要求
(2) 系統檢視
(3) 系統干擾問題的處理
在網上運行的產品，有時會受到外來搔擾的影響，或接地系統出線干擾而影響設備正常工作。在此情況下，除檢視上述問題外，還可做以下處理：




作者: 51黑黑黑    時間: 2016-2-21 16:05
                                                                                                在長期的人類社會生產發展過程中，人們發現，有些生產工人的錯誤、生產設備的故障，會導致事故，甚至危及人的生命、財產安全，更大的將造成環境破壞，大規模生物死亡、變異，造成嚴重的社會災害；而有些錯誤或故障則只造成輕微的經濟損失，甚至沒有任何影響。在長期的實踐中，人們總結了一套經驗，構建將錯誤或故障導致的后果引導到減小危害，甚至消除危害的系統理論和方法----這就是“故障-安全系統(Fail-safe/Safety-Critical)”：系統在出現故障或誤操作的情況下，導向安全側，保證安全，簡稱故障-安全。
1. 基本概念
安全性：在規定的條件下，在規定的時間內，系統不陷入危險狀態的性能。
可靠性：在規定的條件下，在規定的時間內，系統正常實現其功能和性能的概率。
失效：系統或系統的部件不能在規定的條件下執行所要求的功能；或一個功能單元能力的終結；或者程序的操作偏離了程序的需求。失效是導致錯誤發生的主要原因。
錯誤：指系統陷入不正常狀態或執行非正常操作。錯誤可能有硬件失效、軟件失效、環境干擾等原因引起，錯誤的嚴重性可分為5類。
故障：由于錯誤造成系統的部件、軟件或系統喪失必要的功能。即由于各種原因所造成的系統的不正常狀態。
失誤：人為的失敗和錯誤，通常指人的錯誤操作。
危害：有可能給人類、財產或環境帶來的不良影響。
風險：用來表示危及安全的事件發生頻率及事件危害程度(或嚴重程度)的指標。

安全性評估：采用分析或測試的方法，對系統的安全性能進行估算和分析，從而對系統的安全性能做出定量或定性的評價。用于安全性評估的指標主要是安全性完善度和安全性完善等級。
安全性完善度：在規定的條件下，在規定的時間內，系統維持所要求的安全功能的概率。它是表示系統所能達到安全性要求程度高低的指標。
安全性完善等級：表示系統所能達到安全性水平等級。通常較小的等級表示安全性水平低，較大的等級表示安全性水平高。
當前評價安全性水平的標準是SIL標準(Safety Integrated Level)，分為5個等級：
SIL0，≥ 10-5 to < 10-4；無安全要求；
SIL1，≥ 3 x 10-6 to < 10-5；
SIL2， ≥ 10-6 to < 3 x 10-6；
SIL3， ≥ 10-7 to < 10-6；
SIL4， ≥ 10-8 to < 10-7；最高安全要求。
   當沒有SIL等級要求時，每小時產生危險故障可以認為是在104 小時和105 小時之間，意味著1年到10年的時間內產生1次危險故障；當SIL等級為SIL3時，每小時產生危險故障可以認為是在107 小時和108 小時之間，意味著1千年到1萬年的時間內產生1次危險故障。其實，這里的概念并不是指多少年會發生一次故障，而是說的一個概率的概念，就像交通工具中飛機發生事故的的安全概率要比其他交通工具的低很多一樣，即一個SIL3級的安全系統比一個無安全要求的系統發生危險的概率要低非常多，用以滿足在設備或系統運行周期內無風險的要求。

故障安全形式主要表現為三種：
1）固有故障安全(Inherent fail-safe)：如果由一個獨立部件來執行某個安全功能，必須保證該獨立部件使得自身和系統在其所有的失效模式下均無危險。
2）反應式故障安全(Reactive Fail-safe)：采用快速的故障檢測，同時對任何危險失效進行避錯來保證對系統功能的安全。
3）組合故障安全(Composite Fail-safe)：采用兩個部件或以上同時執行同一個功能，比較起一致性，來保證系統的功能安全。

避錯技術：通過對系統進行完善設計，力求使系統避免發生故障，包括：
1）質量控制技術：采用高可靠的部件，增加更大的余量。
2）環境防護技術：通過散熱、抗震動、化學防護、電磁兼容等技術設計。
容錯技術：系統硬件或軟件故障時，程序不會因此被終止或被修改，結果也不會引起錯誤。主要方法：硬件冗余、軟件冗余、時間冗余、信息冗余。

2. 控制系統的故障-安全形式：
1）雙機熱備結構(Hot Standby)；
2）二取二結構2oo2(2 out of 2)；
3）三取二結構2oo3(2 out of 3)；
4）資源池結構noomxk(K redunt n out of m with Pool Resource)；







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