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电子设备抗雷电电磁脉冲的干扰与接地
在雷电电流波频谱分析的基础上,对天馈线通道 上的高通滤波器与低通滤波器进行一体化综合设计, 其设计步骤如下:
(1 )确定滤波电路频率特性,满足信息传输要求; (2 )根据不同频率点的插损指标,拟定滤波截止 频率; (3 )对滤波电路进行归一化标定,得出归一化设 计指标; (4 )根据归一化设计指标设计滤波器。 此外,元器件的选择,需充分考虑滤波器的耐过 电压和耐雷电流冲击能力。
5 结束语 现代电子设备防雷是一个系统工程,从工程实施
的角度看,雷电电磁脉冲的防护措施有“躲雷”和分 流入地。雷电电磁脉冲的能量可以通过 S P D 或低通滤 波器分流入地;即使是采用“法拉第笼”屏蔽雷电电 磁脉冲,屏蔽后也要入地。 (下转第 78 页)
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温州职业技术学院学报
2011 年 6 月
Key words: Electronic equipment; Lighting electromagnetic pulse; Electromagnetic induction; Ground
0 引 言 电子设备包括信息电子设备和电力电子设备两大
类,信息电子设备基本采用微电子控制技术,电力电 子设备相对于信息电子设备无信号传输线路外,其控 制单元也大多采用微电子控制技术。近 2 0 年来新发现 的电子设备雷灾的起因是闪电的电磁脉冲(L E M P )辐 射造成的,电子设备越先进、耐压等级越低、能耗越 小,灵敏度越高、体积越小,则雷电电磁脉冲的危害 范围越大。电子设备抗雷电电磁脉冲的干扰危害已是 一个不可回避的问题。
[摘 要] 雷电电磁脉冲是一种携带巨大雷电能量的电磁脉冲干扰信号,对现代电子设备造成的危害极大。 通过比较,电子设备对雷电电磁脉冲的防护虽然有别于直击雷,但将电磁脉冲的雷电能量泄放入地的做法与直击 雷的处理方法相同,因而电子设备抗雷电电磁脉冲的局部设计不能只停留在电磁兼容层面上,在屏蔽、接入浪涌 保护器、滤波等措施的同时也必须接地。
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温州职业技术学院学报
L N PE
2011 年 6 月
图 4 单相电源 S P D 的安装方案 1
L N PE
图 5 单相电源 S P D 的安装方案 2
L N PE
则有:
令:
,
则雷电电流波频谱分布可以表达为:
选取
10/350
μs、幅值
I =20 0
kA,绘制出双指数雷
电电流波模型的幅值频谱分布[ 6 ] ,如图 8 所示。
第 11 卷第 2 期 2011 年 6 月
温州职业技术学院学报
Journa l of We nz hou Voc at i ona l & Tec hni c al Col le ge
Vol.11 No.2 Jun.2011
电子设备抗雷电电磁脉冲的干扰与接地
陈逊 (温州广播电视传媒集团,浙江 温州 325000)
[收稿日期] 2011-03-21 [作者简介] 陈 逊(1974 —),男,浙江瑞安人,温州广播电视传媒集团助理工程师.
第 11 卷第Βιβλιοθήκη 2 期陈 逊:电子设备抗雷电电磁脉冲的干扰与接地
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设备的目的。
1 雷电电磁脉冲的电磁感应 雷电电磁脉冲可以通过阻抗耦合、静电感应、电
磁感应等方式入侵电子设备[ 1 ] 。不管是哪种方式,都 将对电子设备造成严重损害,这里仅对雷电电磁脉冲 的电磁感应进行分析。雷电电磁脉冲的电磁感应如图 1 所示。
CHEN Xun (Wenzhou Radio and Television Media Group, Wenzhou, 325000, China)
Abstract: Lighting electromagnetic pulse is a kind of electromagnetic pulse interference signal carrying the
图 2 TN-S 系统供电
图 1 雷电电磁脉冲的电磁感应
当强大的雷电流沿着导体(如引下线)泄放入地 时,由于雷电流具有很大的幅值和陡度,因而在它周 围产生强大的电磁场,如果附近有一开口的电子系统 回路,则将在该电子系统回路的开口处感应相当大的 电磁感应电压 u ,其值为:
当 s=1m,a=5m,b=10m,di/dt=100/2.6 时,u= (0.2 × 10ln6)(100/2.6)=138(kV)
特殊意义。在人性的发展历程中,情与理的张力永远 是推动人性健康发展的动力,片面强调哪一个方面都 会导致人性的偏执乃至异化。中国文学乃至社会中的 人性发展还处在有待进一步成熟的阶段,因而在当代 的语境中更应通过文学经典的确立对人性的发展进行 反思,对人性的健康发展进行有效的引导,不断调整
个性经验与理性束缚的关系,从而减少甚至避免人性 发展的畸变。正是在这个意义上,有人提出重建“文 学公共领域”,按照哈贝马斯的观点,就是发挥批判功 能,其根本目的还在于培养和训练公众,使个体通过 阅读和讨论进入文化共同体[ 9 ] 。这也正是人们积极提 倡建构新时期 3 0 年文学经典的最大意义所在。
[参 考 文 献]
[1] 汪晖.死火重温[M].北京:人民文学出版社,2 0 0 0:388. [2]社,1 9 9 4 : 3 . [ 3 ] 钱理群. 返观与重构——文学史的研究与写作[ M ] . 上海: 上海教育出版社,2 0 0 0 : 1 9 2 . [ 4 ] 黄发有. 文学季风——中国当代文学观察[ M ] . 济南: 山东大学出版社,2 0 0 6 : 3 3 9 . [ 5 ] 程永新. 文学是否又到了一个变革期——当代 3 0 年文学[ N ] . 2 1 世纪经济报道,2 0 0 8 - 0 3 - 0 3 ( 6 ) . [ 6 ] 程光炜.“资料整理”与文学批评[ J ] . 当代作家评论,2 0 0 8 ( 2 ) : 4 6 . [7] 孟繁华.新世纪: 文学经典的终结[ J ] .文艺争鸣,2 0 0 5 ( 5 ): 6 - 9 . [8] 吴义勤. 新世纪中国当代文学研究的现状与问题[ J ] . 文艺研究,2 0 0 8 ( 8 ) : 5 - 1 3 . [ 9 ] 李建磊. 从“个体生命意识苏醒”到“个性迷失”[ J ] . 湖北广播电视大学学报,2 0 0 7 ( 1 2 ) : 6 1 - 6 2 .
i(0,t)=I0[exp(- αt)-exp(- βt)] (1) 其中,I 0 是通道底部雷电流峰值,α为雷电流波 头衰减时间常数,β为雷电流波尾衰减时间常数。 对(1)式进行傅立叶变换(Fourier Transform- ation),可得:
图 8 双指数雷电电流波模型的幅值频谱分布
huge lighting energy, and does great harm to modern electronic devices. By comparison, although the protection of electronic equipment against lighting electromagnetic pulse is different from the lighting, the way of releasing the lighting energy of electromagnetic pulse into the ground is the same as that of handling the lighting. Thus, the local design of the anti-lighting electromagnetic pulse of electronic devices can not just stop at the level of electromagnetic compatibility, after taking the measures of shielding, accessing to surge protection and filtering, it should also be grounded.
可见,雷电电磁脉冲的威力之大。其主要通道是 通过电源线路、各类信号传输线路、天馈线路和进入 建筑物的管、缆、桥架等导体入侵电子设备系统,造 成电子设备失灵或永久性损坏。因此,为了抵抗雷电 电磁脉冲的干扰,需要从电源线路、信号传输线路以 及空间辐射等全方位来考虑电子设备的防护问题。 2 低压配电系统与等电位连接
为了减少电子设备与建筑物金属构件之间因雷电 电磁脉冲干扰而产生的电位差,防止入地雷电流的雷 电反击干扰,电子设备的金属外壳应与建筑物金属构 件作等电位连接。
图 3 TN-C-S 系统供电
3 浪涌保护器与接地 常用的限制雷电波通过电源线、信号线入侵电子
设备的装置是浪涌保护器(S P D ),它可以限制及旁路 雷电电磁脉冲引起的电磁感应过电压。S P D 分为电压 开关型(如放电间隙、气体放电管、晶闸管、三端双 向可控硅等元件构成的器件)和电压限制型浪涌保护 器(如金属氧化物压敏电阻和瞬变电压抑制二极管等 元件构成的器件)。S P D 通常与被保护设备并联,其作 用是释放过电压能量,将过电压限制到被保护设施能 承受的水平[2]。其实,S P D 的任务不仅仅只是旁路进入 电子设备的过电压,而且要将能量加以释放,所以必 须接地。单相电源 SPD 的三种安装方案[3]如图 4~6 所示。
阻挡普通意义上的电磁干扰传导信号可以采用 E M I 滤波器,将干扰信号旁路即可,但针对雷电电磁 脉冲干扰,必须在旁路后接地。
4 高通滤波器与低通滤波器 天线的发射频率通常为数十兆赫,微波通信的频
率则可以达数千兆赫。破坏天馈系统的雷电电磁脉冲 主要频谱分布在 2 0  ̄ 1 0 0 k H z 的低频部分,因而天馈系 统采取 1kHz 以上导通的高通滤波器就可以抑制 9 0 % 的 雷电电磁脉冲能量[ 4 ] 。实际上,仅仅采用高通滤波器 进行雷电电磁脉冲避雷还是不够的,也就是说,依靠 隔离或抵挡雷电电磁脉冲的措施还不能使其能量加以 耗散,此时,可以利用由高通滤波器与低通滤波器组 合的电路将雷电波通道和通信电磁波通道分开,对天 馈线进行保护,如图 7 所示。对高频发射信号来说,低 通滤波器相当于开路,而对雷电波来说相当于短接,