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探究人为电磁干扰对环境的影响

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:人为干扰源比自然电磁干扰源发射的干扰强度大,对电磁环境的影响更为严重。它们是窄带电磁干扰源,但其谐波数往往高达9次以上,以致在很宽的频率范围内发射强电磁噪声。医疗射频设备逐渐成为一个重要的电磁干扰源,医院内的电磁干扰问题与日俱增。主要的电磁干扰源包括从短波到微波的各种电疗设备、外科用高频手术刀等。

探究人为电磁干扰对环境的影响

人为干扰源比自然电磁干扰源发射的干扰强度大,对电磁环境的影响更为严重。

1.无线电发射设备

广播电视通信工具、雷达、远程导航仪器等,它们发射很强的电磁波,对于相关的接收设备来说,这些电磁波是传送信息的重要载体,但对于其他电子仪器和设备来说,却是无用而有害的干扰源。

这些发射设备有的已达10MW以上,短波广播的输出功率为数百kW,电视发射机的输出功率为10kW~30kW,这些大功率发射设备的载波均经过合法的指配。但一台发射机,除了发射工作频带内的基波信号外,还伴随有谐波信号发射和非谐波信号发射,它们将对有限的频谱资源产生污染。

2.工业、科学和医用射频设备

工业、科学、医疗设备(ISM)是有意产生无线电频率的电磁能量,并对其加以利用而不希望辐射的设备。ISM交流通过射频振荡器变为射频,包括工业加热用的射频振荡器、射频电弧焊、医疗微波设备、超声波发生器、射线机以及家用微波炉等。这些设备,通常功率比较大,虽然设有发射天线,但由于电磁防护设计简单,大量的泄漏产生的电磁干扰特别严重。

射频加热器主要有感应加热器和介质加热器。感应加热器主要用于锻造、冶炼、淬火、焊接和退火等工艺,其加工对象是导体或半导体,工作频率在1kHz~1MHz,应用较多的是数百千赫。

介质加热设备,如高频塑料热合机、三夹板干燥机等,其加工对象是电介质,工作频率在13MHz~5.8GHz。这些加热设备都是使用单一频率的电磁能量,国家配了专用的频点。它们是窄带电磁干扰源,但其谐波数往往高达9次以上,以致在很宽的频率范围内发射强电磁噪声。

医疗射频设备逐渐成为一个重要的电磁干扰源,医院内的电磁干扰问题与日俱增。主要的电磁干扰源包括从短波到微波的各种电疗设备、外科用高频手术刀等。

3.电力交通、工业设施

高压电力系统,包括架空高压输电线路与高压设备,其电磁干扰源主要来自以下三方面:

1)导线或其他金属配件表面对空气的电晕放电;

2)绝缘子的非常放电;(www.xing528.com)

3)接触不良处的火花。

架空输电线的电压范围一般为3~500kV,高压输电线路中的绝缘串子、断路开关、变压器等高压设备,由于表面电场强度过高或存在微小接触间隙造成电晕和火花放电,放电脉冲具有很宽的频谱。

电牵引系统包括电气铁路轻轨铁路、城市有轨与无轨电车等,它们的共同特点是从线路上获取电流,而不是自身携带电源。直流电气铁道在20~40kHz频带内有很大的干扰影响;交流电气铁道在音频时的干扰影响最大。电气铁道的地中杂散电流对附近的其他单线回路产生很大的地电流影响,其直流杂散电流常使通信电缆外皮产生腐蚀。电气化火车的牵引车辆和市内电车都有导电弓装置,导电弓跳动和抖动产生随机和周期性的脉冲干扰,一方面脉冲电流沿导线传导进入电网形成干扰,另方面向空中辐射电磁波。

汽车摩托车、拖拉机等机动车辆发动机点火系统是很强的宽带干扰源,在10~100MHz频率范围内,具有很大的干扰场强,如马路两旁的居民家中电视机屏幕上经常可以接收到汽车、摩托车驶过的干扰信号,产生干扰的最主要原因是电流的突变和电弧现象。点火时产生的波形前沿陡峭的火花电流脉冲群和电弧,火花电流峰值可达几千安培,并且具有振荡性质,其频率为20kHz~1MHz,其频谱包括基波及其谐波。汽车等机动车辆中还有发动机风扇、刮水器的电动机等电气设备都会辐射电磁干扰。

工业机器中的各种机床、铣床冲床钻床等,它们的主驱动电动机及其控制调速系统的功率较大,启停频繁,电器电机整流子电刷间的开合既向电网中发射传导干扰,同时也向周围空间散发高频辐射干扰。

4.家用电器电动工具与照明器具

这是一类品种繁多、干扰源特性复杂的装置或设备。按其产生电磁干扰的原因,大致可以划分下列几种:

1)由于频繁开关动作而产生“喀呖声”的干扰,如电冰箱、洗衣机等;

2)带有换向器的电动机旋转时,由电刷与换向器间的火花形成的电磁干扰源设备,如电钻电动剃须刀等;

3)可能引起低压电网各项指标下降的干扰源,如空调机、感性负载等;

4)各种气体放电灯,如荧光灯等。

这类电器的功率虽不大,但在启动、停止的瞬间产生电磁干扰。

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