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电磁兼容与电能质量

日期:2019-9-17 15:47:46  人气指数:153
        从学术上划分,电磁兼容包含了电能质量。也就是,电能质量问题是导致电磁兼容问题的一个原因。

        电磁兼容是一个意义很广泛的概念,它的含义是:电气电子设备在预定的电磁环境中能够稳定地工作,这包括两个方面内容,第一,设备之间不会通过电磁现象产生相互的干扰,也就是说,两台设备同时工作时,他们都不会出现性能降低或者损坏的现象;第二,电气电子设备在预定的电磁环境中能够稳定地工作。

        在分析电磁兼容问题时,要抓住电磁兼容问题的三个要素,也就是,干扰源、敏感源、耦合路径。通常,敏感源是人们最熟悉的,这就是电磁兼容问题中受害体。其次是干扰源,人们通过观察受害设备的状态与其他设备工作状态之间的关系,就可以判断干扰源。例如,当中频炉工作时,邻近的设备会工作异常,而中频炉没有工作时,邻近的设备就没有受干扰的现象,就可以断定中频炉是干扰源。

        耦合路径是最难识别的。也就是,人们通常不知道干扰源与敏感源之间是如何建立联系的,干扰能量是怎样从干扰源进入敏感源的。

        一种最主要的耦合路径就是电网。也就是干扰源将干扰发射到电网上,导致电网上的电压发生畸变,电网上的其他设备使用了畸变的电压后,出现故障。这里的电压畸变就是电能质量。

        电网存在阻抗,包括变压器的阻抗Z0、线路的阻抗Z1和Z2,总的阻抗就Z=(Z0+Z1+Z2)。当设备1从电网吸取的电流发生变化时(电流变化记为ΔI),则在电网的阻抗Z上产生了电压变化(电压变化记为ΔU),于是设备2的电源输入端也发生了电压变化ΔU。如果设备2对这个电压变化敏感,就发生了电磁兼容的问题。

        在现实中,设备1往往是中频炉、变频器、直流电机驱动器等工作电流发生剧烈变化的设备,设备2往往是PLC、数控机床、计算机等设备。设备1对设备2的干扰强度与什么因素有关系呢?请读者仔细思考,思考的结论对于分析和解决电能质量导致的电磁兼容问题十分重要。在第五章,我们对这问题进行分析。

        通过以上的讨论,读者对电磁兼容与电能质量的关系应该已经有所认识。电能质量是电磁兼容所关注的一个分支。电能质量是导致电磁兼容问题的一个原因。通过图2可以进一步了解这个含义。中频炉导致PLC误动作,这是一个电磁兼容的问题。如果进一步分析原因,是因为中频炉导致电能质量问题(电压畸变),PLC使用了这种畸变的电压而出现了问题。
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        电磁兼容工程师更愿意从系统能够稳定工作的角度考虑问题,他们的关注点在于用电设备。他们会关注电能质量对电子设备的工作产生的不良影响,以及如何使设备在不良电能质量环境下正常工作;他们研究如何减小电子设备对外部环境(包括电网、空间)的电磁污染发射。当然,控制电气电子设备之间的相互干扰,使电子设备能够在预定的电磁环境中可靠工作,是电磁兼容工程师的核心目标。

        电能质量工程师更关心如何保持电能质量良好。他们研究各种改善电能质量的方法和设备,研究对电能质量的监测。但是,他们的主要关注点在于电网,而不是设备。

        要解决现代工业中的电磁兼容,需要将两方面的知识融合起来。这在目前是一件十分困难的事情。因为,传统上电磁兼容与电能质量是两个不同的学术领域,电磁兼容工程师与电能质量工程师的活动范围也是局限在两个不同的团体内,他们之间的学术交流较少,这阻碍了技术人员对两方面知识的融合,给解决问题带来了困难。

        由于这些局限性,使许多本来并不复杂的问题耗费了技术人员大量的时间,给企业带来了不必要的损失。打通电能质量与电磁兼容之间的联系,培养能够解决实际问题的工程师正是编写本书的初衷。

        解决电磁兼容与电能质量问题,需要两个方面的条件,一个是对电磁兼容问题和电能质量问题的深刻认识,另一个是配套的设备和器件。


        电子工业出版社出版的《现代工业中的电磁兼容与电能质量控制》一书提供了比较翔实的知识。此书的作者基于其在电磁兼容和电能质量领域二十多年的经验和体会,简明扼要地对相关的知识进行了介绍,能够指导读者解决现代工业中的常见电磁兼容和电能质量问题。

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