摘要：大量电子设备用于煤炭生产的同时,必须考虑一个问题是如何确保这些电子设备在中国的长壁开采地下煤矿在特殊环境中抵抗复杂的电磁干扰和安全可靠的工作。因此,我们必须掌握的基本原则抗干扰技术,把它付诸实践,以更好地服务于煤矿企业。
关键词：煤矿井下；电力电子设备；电磁干扰；研究
1导言
随着电子科技的发展 ,电力系统对电子设备(电子式电能表、电能表检定装置以及现场电能计量装置)电磁兼容性指标的要求越来越高。电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行 , 并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。作为电能计量装置的核心设备电能表本身的电磁兼容性能好坏, 直接关系到电网的安全稳定运行 ,同时 ,关系到电能量计量是否准确公平 。以下针对电能表及有关电子设备的电磁干扰情况进行分析,并提出防范措施 。
2电子设备的电磁兼容性及电磁干扰源
2.1电磁兼容性
电磁兼容性是指电子设备或系统在没有干扰兼容条件的情况下可以共存的有限空间，时间和频谱资源。.它是测量电子产品质量的最重要的指标之一。电磁兼容性的中心任务是控制和消除电磁干扰,因此,电子设备或系统和其他设备一起工作,不会引起设备或系统性能恶化的任何部分或更低。
2.2电磁干扰源
电磁干扰的多种形式,包括:电容(电场)干扰,归纳(磁)干扰,电磁干扰。电磁兼容性的研究必须首先弄清楚什么是电磁干扰的来源。当然,一些自然因素(从闪电,电磁辐射的大气,等等)也可以形成一个煤矿电子设备电磁干扰。从煤矿自身的系统(如设备、电缆等),分析电磁干扰的原因,电子设备本身有两个方面,一个内部，另一个是外部干扰的来源。
3电磁干扰的传播途径
3.1直接传导
它是借助于电线，直接将干扰源的电磁干扰传递给电子设备的一种方式。.当干扰源和电子设备共享电源或电接触时，通常以这种方式发生。
3.2辐射传播
如果电磁干扰源的频率，当电磁干扰的波长和干扰的电子设备比较几何尺寸较小，或者电磁干扰源和干扰物体之间的距离r≥λ./2π时，干扰源是辐射场，其向外辐射电磁能量以电磁波的形式，施加到电子设备的敏感元件中的能量，如传输线，具有天线效应的控制线，因此可以接受空间电磁辐射能量，辐射能量收到的电子设备的电磁兼容性要求，电子设备的正常工作将受到干扰。
3.3感应耦合
如果电磁干扰源的频率低，当电磁干扰的波长和电子设备的干扰比较几何尺寸较大，或者电磁干扰源与入侵者之间的距离r≤λ./2π或更小时，.电磁干扰源可以被认为是准静止或感应场，它将以电磁感应方式将电磁干扰扩散到电子设备。
4电子设备常见的电磁干扰及处理方法
4.1电磁场干扰
4.1.1干扰的产生
电网中的测控设备基本都在二次回路上运行。由于一次回路和二次回路存在电磁的联系 ,每当开关操作时,电弧的熄灭和重燃引起一系列高频振荡,线路上的电压振荡通过电缆耦合到二次设备上, 同时 ,振荡频率足够高时还会发射电磁波,形成辐射脉冲电磁场,通过变压器 、互感器及空间耦合等方式传递干扰信号 ,这些干扰信号的特点是上升时间短 、重复率高 。
4.1.2处理方法
采取设计合理的布线方式, 在线路上设计良好的屏蔽措施 ,加装滤波及削峰电路等方法避免电磁干扰。对于电力系统的一级 、二级耦合,可采用具有抑制能力的互感器;对于设备的供电电源可采用UPS 电源供电, 也可采用由电源驱动的发电机与带干扰信号的电源进行隔离的方法。
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4.2静电干扰
4.2.1干扰的产生
2个物体表面接触并做相对运动后分开 , 就会在 2 个物体表面带上一定数量的电荷, 非导体物质一旦有电荷积累就不易放掉。带了静电的物体在靠近和接触设备时 ,将产生放电现象 ,可能造成电子设备不能正常工作甚至损坏 。
4.2.2处理方法
一般采用金属屏蔽法来避免静电干扰, 通常利用仪器的外壳将内部电路包围 。由于金属是等电位体,理想情况下被屏蔽包围的内部空间没有静电场 ,使内部电路不受外部静电场的干扰 。这个屏蔽体除了金属外 ,也可以是金属网或是涂在绝缘材料上的一层薄薄的导电层。在实际的电子设备上, 内部电路均有引线通向仪器外部, 由于内部存在着分布电容和漏电电阻, 静电的放电回路会通过分布电容、漏电电阻进入电路至电源线或信号线形成一条通路 ,对内部电路造成危害, 因此可在仪器外壳加一条接地线 ,这样因静电感应而积累在机壳上的大量电荷会通过大地释放。同时, 接地还会使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位 , 确保电路系统能够稳定工作 ,防止外界电磁场的干扰 。
4.3发热源干扰
4.3.1干扰的产生
虽然电子式电能表特别是标准电能表, 在出厂前都要进行老化试验 ,但此类设备长时间使用以后 ,由于发热元件(如变压器 、大功率电子管等)所产生的热量,使得一些电子元器件热稳定性变差, 导致标准偏差估计值超标, 工作性能不稳定。另外, 由于有些仪器元器件本身老化, 同时在自身产生的热量作用下 ,使其阻值或某些参数发生变化,导致仪器误差变化。
4.3.2处理方法
可将发热源用隔热层进行隔离处理, 对大功率电子管可以利用风扇降温 ,同时应将散热孔设置在发热源的上方或两侧 , 通风孔的形状与布置要尽量减小对屏蔽体磁阻的影响 ,以便直接通过散热孔将热量排放出去。
5电磁干扰的预防措施
5.1从干扰源着手
5.1.1降低电磁干扰源传播的能量降低能量
这可以通过减少干扰电压源或减少导体之间的耦合电容,以减少干扰信号的电压。此外,该方法也可以并联使用,如:控制线路由于较长的领导,一个更大的循环区域生成的强耦合干扰可以被分割连接返回行削弱分布;利用分散的场分布降低了强场等。
5.1.2严格干扰源的电路设计
开关电源是一种典型的干扰来源可以产生强烈的电磁干扰,以开关电源为例。造成开关电源电磁干扰的主要原因:自然的方波电压和电流转换生成的丰富的谐波电压和电流。因此,为了提高开关电源的稳定性和可靠性,严格其电路设计可以抑制或削弱其电磁干扰,您可以使用以下方法:电路布线,以避免90°折线;负反馈电路的应用程序;注意,数字电路和模拟电路PCB注意大电流电路和小电流电路,减少单点接地电阻,降低了输出整流电路的包围面积，等等。
5.2切断传播途径
这是抗电磁干扰常用的有效措施,有三种方法。首先,接地,第二是屏蔽的,第三个过滤器。
5.3提高电子设备的抗干扰性能
当然，接地和屏蔽措施都能提高抗干扰能力，可以使电子设备抵御外界的电磁干扰。.其他方法如通过使用光电耦合实现分离也是一种有效的方法，其应用可以参见文献。另外，在电子电路设计中要考虑的因素。
6结语
现代化的煤矿企业继续改善,大量的现代电子设备由于电子技术的迅速发展，而广泛应用于煤矿企业的各个领域。一般来说,现代电子设备都拥有体积小、高密度等优点。他们为煤炭企业创造一个巨大的财富的同时，有一个客观现实的问题，它们辐射的电磁波对井下人员的身体健康，特别是电子设备的精确操作造成的危害。
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论文作者:潘秋祥,朱东方
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
标签：电子设备论文; 电磁干扰论文; 干扰论文; 电路论文; 煤矿论文; 井下论文; 电磁论文; 《电力设备》2018年第17期论文;