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)。

?當頻率升高時，頻譜振幅整體增加。

?上升/下降延遲時，進入-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“傳導噪聲”和“輻射噪聲”兩種。

?傳導噪聲可分為差模(常模)噪聲和共模噪聲兩類。

?關于輻射噪聲，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遠大于差模噪聲。

?平行的布線間會產(chǎn)生串擾。

?串擾的因素有雜散(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=開關噪聲。

?這種開關噪聲可通過優(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-參考導體系統(tǒng)

1.1 大地和地

幾乎在所有設備或系統(tǒng)中，都要注意大地 (大地導體) 和公共地 (參考導體系統(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：大地只用于傳導故障電流，而公共地用于傳導工作電流，且通常用作幾個信號電路的 公共導體。

1.2 大地

大地是指地球的導電電位。大地的電位被認為是零。在一個系統(tǒng)中，大地被認為是 用于保護人、動物和物資免受電擊的保護導體。

用來表示大地的同義詞：設備接地導體、大地、保護地、機座或機殼地、臺站地。

1.3 地

它是電氣設備中連接的所有無源導電元件的公共端，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：

電子設備參考導體系統(tǒng)的等電位平面;

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

人身保護功能：使公共電位保持在低于大地電位，從而當人接觸到系統(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、參考導體地。

1.4 公共地舉例

公共地舉例：

樓宇中的金屬結構構件 (構架、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 參考導體和參考導體系統(tǒng)

用于電子操作的參考導體就是參考電位。它與公共端相連接。

參考導體系統(tǒng)把電氣設備中的電流環(huán)路所需的所有0伏導線連接在一起。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體系統(tǒng)上，以便實現(xiàn)必要的信號交換。用來表示參考導體系統(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，從而導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，必須與保護地相連，或者進行充分的隔離。

3.2 高能量帶來的危險

對于大電流或者大電容的電源設備來說，設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備來實施保護工作。

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致高溫，從而引起燃燒。

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

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;

化學危險：因為接觸有害化學物品而帶來的危險;

4. 電擊的起因和預防措施

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;

對有源部件進行絕緣;

能量限制(電容器負載，保護性電阻);

電壓限制;

附加的故障電流保護電路;

4.4 針對間接接觸的預防措施

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;

基本的絕緣和保護性接地;

附加的故障電流保護電路;

4.5 各種標準

針對電擊保護措施的條例包含在如下的標準中：

安全條例標準：

IEC 61140：針對電擊的保護。對系統(tǒng)和電氣設備的一般要求(安全標準)。

安全群組標準：

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

對系統(tǒng)：

IEC 62103 和 EN 50178：在電源安裝過程中使用的電子設備。

IEC 60204：機械安全-機械的電氣設備。

5. 電氣設備的保護等級

5.1 保護等級

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

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

5.2 0級保護

針對危險人體電流的保護措施，如果僅僅是和基本絕緣部件發(fā)生接觸，那么電氣設備就屬于0級保護。這表示系統(tǒng)的永久性接線中，沒有用于連接導電部件和保護導體(地導體) 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。

5.3 I級保護

針對危險人體電流的保護措施，如果不僅僅是和基本絕緣部件發(fā)生接觸，那么電氣設備可能屬于I級保護。在I級保護下，系統(tǒng)的永久性接線中，有一個用于連接導電部件和保護導體(地導體) 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

針對危險人體電流的保護措施，如果不僅僅是和基本絕緣部件發(fā)生接觸，那么電氣設備可能屬于II級保護。在II級保護中，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，但是沒有保護地。

5.5 III級保護

針對危險人體電流的保護措施，如果通過供給安全的極低電壓(SELV)來實現(xiàn)，那么電氣設備屬于III級保護。在這種電氣設備中，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：在不同的導體間，或者在一個導體和地之間，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備隔離開。

6. 保護地

6.1 選擇方案：絕緣或者保護地

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，也可裝備保護地設備。

6.2 保護地：定義

保護地是指主要用來保護人身安全的大地。

保護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 接地安排和保護導體

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

一些重要的保護地標準原則如下：

保護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)的負載要求;

在保養(yǎng)和維修過程中，保護地也必須能夠保證起作用;

保護地可以替代功能地。但它不可用來進行，比如關閉保護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)和保護接地導體的要求。

7. 用于PLC的保護地

屬于I級保護的可編程邏輯控制器和它們的周邊設備，具有保護地連接。

它有兩種和大地進行連接的方式：

保護導體位于直接連接于電力供應線(干線)的電源線上;

設備有一個連接到外部保護導體的保護導體接頭;

設備中所有人體會觸及的部件(比如機殼，外罩，底座)都使用保護導體按電氣連接方式進行了連接，這樣就不會有危險電壓進入設備。在設備中工作的保護導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)及其周邊設備的相關要求，可以在IEC 61131-2可編程控制器，第二部分：設備要求和測試中找到。