工業(yè)工控環(huán)境干擾源與三要素

1.?工業(yè)工控EMC環(huán)境復雜
1.1?系統(tǒng)層級復雜性
工控層級主要構(gòu)成為云腦層+互聯(lián)層+控制層+驅(qū)動層+執(zhí)行層+反饋層等,層級深度多級性、層級本體的多樣性,及層級間互聯(lián)多變性的構(gòu)成了工業(yè)工控系統(tǒng)的復雜性。
1.2?系統(tǒng)電氣復雜性
???配電系統(tǒng)多種:IT、TT、TN(TN-C、TN-C-S)等;
???電源種類多樣:AC/DC、DC/DC、DC/AC等;
???電氣配線多樣:電力電纜線、電源線、通訊線、信號線等;
???系統(tǒng)接地多樣:強電接地、弱點接地等;
???干擾源多樣性(dv/dt和di/dt):變壓器、繼電器、接觸器、MOS、IGBT、GAN、DIODE等;
層級復雜性和電氣復雜性,使得系統(tǒng)用電種類多樣化,能量流向多徑化,使得工業(yè)EMC環(huán)境復雜;
2.?產(chǎn)品如何生存
如何讓產(chǎn)品從復雜的EMC環(huán)境正解脫出來,真正的存活下來,需要系統(tǒng)化的EMC知識體系、工程化EMC設(shè)計理念與工程化方案落地的能力,深度理論+豐富的經(jīng)驗缺一不可,才能構(gòu)造一款堅如磐石的產(chǎn)品;
3.?EMC三要素
3.1.1?EMC三要素
干擾源、傳導路徑與敏感設(shè)備構(gòu)成了EMC的三要素:

3.1.2?干擾源
常見干擾源的種類:
· 自然中的干擾源:雷電、人體靜電等

· 無線通訊干擾源:手機、對講機、WIFI等;

· 開關(guān)和瞬態(tài)干擾源:電容、電感、繼電器及接觸器

· 半導體開關(guān)器件干擾源:逆變器、開關(guān)電源等;

特別是半導體開關(guān)器件,一般是工控EMC復雜環(huán)境中最強的干擾源(變頻器,伺服驅(qū)動器),需要深度理解與對應(yīng)防護設(shè)計;
3.1.3?傳導干擾
傳導干擾:干擾噪聲通過互聯(lián)線纜,傳導到敏感設(shè)備;

逆變器類的EMI電路分析模型:

共模干擾電壓波形:

3.1.4?近場干擾
近場耦合:電磁場通過近場(電場或磁場)干擾臨近的敏感設(shè)備;
(1)容性耦合

容性耦合電路分析:

(2)感性耦合

感性耦合電路分析:

3.1.5??輻射干擾

(1)雙極天線與單機天線:

(2)等效天線模電路分析模型
