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陶顯芳老師談電磁干擾與電磁兼容(四)

發布時間:2009-02-20

中心議題:
  • 電磁感應和干擾的發生機理
  • 磁通量和電磁干擾強度的計算方法


電磁感應與干擾

任何導體,只要有電流通過,在它的周圍就會產生磁場,磁場又會對周圍的導體產生感應,并產生感應電動勢,因此導體中的電流同樣也會對其它物體產生磁感應干擾。

我們知道電感L可以表示為:單位電流產生的磁通,即:L = Φ/I (11)

上式中,L為電感,Φ單位為亨利, 為磁通量,單位為韋伯,I為電流,單位為安培。但(11)式中要直接測量磁通量是非常困難的,在工程應用中一般都通過測量自感電動勢的方法來測量電感量:即:當每秒鐘流過電感線圈的電流為1安培,而電感線圈產生的自感電動勢為1伏時,則電感線圈的電感量為1亨利。因此,電感量也被稱為自感系數。由此,上面(11)式又可以表示為:e = L●di/dt (12)或 e = dΦ/dt (13) 以及 e = SdB/dt (14)

(14)式中S是磁通穿過的面積,B為磁感應密度,這里假設磁感應密度為均勻分布,但實際上是不可能的,但這里并不影響我們后面對問題的分析。

一般來說,恒定的電場或磁場對電路或電器設備造成的干擾是不會很大的。“干擾”這個詞的本意就是指,對某個正處于穩定工作狀態的系統產生不良的影響,因此,對電路或電器設備造成嚴重干擾的,主要是不斷變化著的電場或磁場。即:i = C●dv/dt (15)e = M●di/dt (16)

顯然(15)式中,i是表示干擾電流,C為電容,或電荷感應系數,dv/dt為電壓變化率;(16)式中,e是表示干擾電動勢,M為磁互感系數,或磁感應系數,di/dt為電流變化率。在電路中凡是涉及到電磁干擾的地方,都與dv/dt或di/dt的大小有關,所以我們還可以把dv/dt或di/dt定義為電磁干擾的動量系數。

磁互感系數或磁感應系數M,表示流過某個電感L或導體中的電流所產生的磁場對另一個電感或電路產生影響的力度。如果我們把電感L稱為電感器與電容器C進行對應的話,那么,磁互感系數或磁感應系數M同樣也可以與電荷感應系數C進行對應,可惜人們很少把電容器C與電荷感應系數C分別進行理解。


圖5是交變磁場產生互相感應(簡稱互感)的工作原理圖。

圖5中L0為產生磁力線的電感線圈,即:正在通電的線圈,它產生的磁力線一部分穿過磁感應線圈L1,使磁感應線圈L1產生感應電動勢e1,e1 = M1●di/dt;同時,L0產生的另一部分磁力線也在穿越印制板線路L2,使印制板線路L2產生感應電動勢e2,e2 = M2●di/dt。顯然,感應電動勢e1和e2都不是我們進行電路設計時所希望產生的,因此,把它們稱為干擾電動勢,或稱為干擾信號。電子設備中,大部分干擾信號都是這樣產生的。
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