1.電磁兼容EMC

2.電磁干擾EMI

3.電磁抗擾EMS

4.電磁兼容法規(guī)與測(cè)試要求

1.電磁兼容EMC

   電磁兼容EMC（Electromagnetic Compatibility）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中其他設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。它是電子設(shè)備或系統(tǒng)的主要性能之一，包含以下兩個(gè)方面的要求：
電磁干擾EMI（Electromagnetic Interference）：指設(shè)備或系統(tǒng)在執(zhí)行其應(yīng)有功能的過(guò)程中，可能產(chǎn)生不利于其他系統(tǒng)的電磁噪聲。這包括傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種類(lèi)型。

電磁抗擾EMS（Electromagnetic Susceptibility）：指設(shè)備或系統(tǒng)在執(zhí)行其應(yīng)有功能的過(guò)程中，不受周?chē)姶怒h(huán)境影響的能力。
        EMC包含了EMI和EMS兩個(gè)方面，有了電磁干擾EMI也就有了電磁兼容EMC，滿(mǎn)足電磁抗擾EMS要求才能實(shí)現(xiàn)電磁兼容EMC。

        為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容，需要對(duì)其進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)，這包括提高產(chǎn)品的電磁抗擾能力以及降低對(duì)外的電磁干擾，從而避免由于干擾導(dǎo)致的產(chǎn)品故障，提高產(chǎn)品的可靠性。電磁兼容設(shè)計(jì)的主要目的是：使電子設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電磁兼容，滿(mǎn)足EMC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.電磁干擾EMI

2.1 什么是電磁干擾

         EMI由“電磁”和“干擾”兩個(gè)詞組成：

        電磁：電荷如果靜止，稱(chēng)為靜電，當(dāng)不同的靜電電位互相接近時(shí)，便發(fā)生了靜電放電，產(chǎn)生電流，電流周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，同樣磁場(chǎng)可以激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)往往相互激勵(lì)、相互作用，所以使用“電磁”來(lái)作為物質(zhì)所表現(xiàn)的電性和磁性的統(tǒng)稱(chēng)。

        干擾：指設(shè)備受到干擾源的干擾后性能降低以及對(duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾源這二層意思。第一層意思如雷電使收音機(jī)產(chǎn)生雜音 （雷電干擾了收音機(jī)的正常工作，性能受到影響）；第二層含義就是指干擾源，如常用于風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等設(shè)備中的變頻裝置，由于采用了相位控制，諧波成份很復(fù)雜，這些諧波進(jìn)入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)和其他電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，變頻裝置就是一個(gè)干擾源，EMI標(biāo)準(zhǔn)與EMI檢測(cè)針對(duì)的也是第二層的含義。

       電磁干擾（Electromagnetic Interference）是一種通過(guò)電磁場(chǎng)產(chǎn)生的能量，可以影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行（會(huì)降低某個(gè)裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的性能，還有可能對(duì)生物或者物質(zhì)產(chǎn)生不良影響）。

2.2 電磁干擾產(chǎn)生的原理及分類(lèi)

        電磁干擾EMI產(chǎn)生的原理主要是電路中的電壓和電流變化導(dǎo)致電磁場(chǎng)的變化，從而產(chǎn)生電磁輻射，這種輻射可以從電路中泄漏出去，并對(duì)其他電路產(chǎn)生干擾（輻射干擾），也可以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)、接地線(xiàn)等導(dǎo)體對(duì)外界產(chǎn)生干擾（傳導(dǎo)干擾）。

        電磁干擾主要分為以下幾種類(lèi)型：
        人工源干擾：來(lái)自人造設(shè)備和系統(tǒng)，例如無(wú)線(xiàn)電發(fā)射臺(tái)、移動(dòng)通信基站、雷達(dá)系統(tǒng)等。
        自然源干擾：來(lái)自自然現(xiàn)象或地球自身的活動(dòng)，如閃電、太陽(yáng)風(fēng)暴和地磁變化等。
       傳導(dǎo)干擾：通過(guò)導(dǎo)體（如電力線(xiàn)、電纜、接地線(xiàn)）傳遞的電磁干擾。
       輻射干擾：指干擾源直接輻射的電磁能量，通過(guò)空氣或其他介質(zhì)傳播。
       互調(diào)干擾：當(dāng)多個(gè)信號(hào)同時(shí)存在時(shí)，它們之間的非線(xiàn)性相互作用會(huì)導(dǎo)致新的頻率成分產(chǎn)生，可能干擾到其他設(shè)備。
       天線(xiàn)耦合干擾：天線(xiàn)之間或天線(xiàn)與其他金屬結(jié)構(gòu)之間的電磁能量傳輸可能導(dǎo)致干擾。

        汽車(chē)電子電器作為電磁干擾EMI時(shí)，主要分為傳導(dǎo)干擾、輻射干擾、諧波電流干擾、電壓波動(dòng)與閃頻等四種。

2.3 傳導(dǎo)干擾CE

        傳導(dǎo)干擾是指電磁干擾（EMI）通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)傳播的現(xiàn)象。這種干擾通常發(fā)生在電子設(shè)備內(nèi)部或通過(guò)連接設(shè)備的不同導(dǎo)線(xiàn)（如電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)或接地線(xiàn)）傳播。
       干擾能量通過(guò)電路傳播，并通過(guò)導(dǎo)體作用到敏感設(shè)備上。它把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)，這種耦合途徑稱(chēng)為傳導(dǎo)耦合。傳導(dǎo)耦合的形式包括電容性耦合、電感性耦合和電磁耦合。
        電容性耦合（電場(chǎng)耦合）是指通過(guò)電容來(lái)傳遞電流或信號(hào)的方式，也稱(chēng)為靜電耦合。在電路中，當(dāng)干擾線(xiàn)上有信號(hào)傳輸時(shí)，由于信號(hào)邊沿電壓的變化，會(huì)在干擾線(xiàn)和受害線(xiàn)之間形成分布電容，這個(gè)分布電容會(huì)感應(yīng)出時(shí)變的電場(chǎng)，從而在受害線(xiàn)上產(chǎn)生感應(yīng)電流。

        電感性耦合（磁場(chǎng)耦合）是指通過(guò)電感來(lái)傳遞電流或信號(hào)的方式。當(dāng)信號(hào)在干擾線(xiàn)上傳播時(shí)，由于信號(hào)電流的變化，會(huì)在干擾線(xiàn)和受害線(xiàn)之間形成分布電感，這個(gè)分布電感會(huì)產(chǎn)生時(shí)變的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又會(huì)在受害線(xiàn)上感應(yīng)出噪聲電壓，進(jìn)而形成感性耦合電流。

        電磁性耦合是指一個(gè)電路元件（如晶體管）產(chǎn)生的電磁場(chǎng)（包括電場(chǎng)和磁場(chǎng)成分）與另一個(gè)電路元件相互作用，導(dǎo)致能量傳遞的現(xiàn)象。這種相互作用可以影響集成電路的運(yùn)行。

       傳導(dǎo)干擾可以分為兩種類(lèi)型：共模傳導(dǎo)干擾和差模傳導(dǎo)干擾。

       共模傳導(dǎo)干擾：是指信號(hào)或干擾源以相同的方式影響多個(gè)電路，例如共享電源線(xiàn)上的噪聲干擾。
       差模傳導(dǎo)干擾：是指信號(hào)或干擾源的差異在電路間引起的干擾，例如在差分信號(hào)傳輸中的干擾。

       傳導(dǎo)干擾對(duì)電子系統(tǒng)的影響是多方面的，可能導(dǎo)致以下問(wèn)題：
       性能下降：包括信號(hào)失真、噪聲增加和數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等，影響設(shè)備的工作穩(wěn)定性和可靠性。
       數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)誤：在數(shù)字通信系統(tǒng)中，干擾可能使數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)或完全丟失。
       通信中斷：使設(shè)備之間的通信受到干擾或中斷。
       設(shè)備互相干擾：影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，例如電源線(xiàn)路上的噪聲可以通過(guò)共享電源線(xiàn)路傳播到其他設(shè)備中。
       為了減少和解決傳導(dǎo)干擾問(wèn)題，可以采取以下措施：
        路徑隔離與屏蔽：通過(guò)在干擾源和受影響電路之間添加物理隔離層或屏蔽層，減少傳導(dǎo)路徑上的耦合。
       濾波與抑制：使用濾波器降低傳導(dǎo)干擾的頻率分量，減少干擾信號(hào)的傳播和影響。
       接地與回路設(shè)計(jì)：合理的接地設(shè)計(jì)能夠減少傳導(dǎo)干擾的傳播路徑。通過(guò)良好的接地布局和減小回路面積，可以減少共模傳導(dǎo)干擾的影響。
       電磁兼容性設(shè)計(jì)：在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮電磁兼容性（EMC）是解決傳導(dǎo)干擾問(wèn)題的重要手段。通過(guò)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、合理布局和細(xì)致的地線(xiàn)規(guī)劃，可以減少干擾源和受影響電路之間的耦合。

2.4 輻射干擾RE

       輻射干擾是指以電磁波形式傳播的干擾，這類(lèi)干擾的能量由干擾源輻射出來(lái)，并通過(guò)介質(zhì)（包括真空）以電磁波的特性和規(guī)律傳播。

        根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，導(dǎo)體中變化的電流會(huì)在其周?chē)臻g中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，兩者都遵循麥克斯韋方程式。變化電流的幅值和頻率決定了產(chǎn)生的電磁場(chǎng)大小及其作用范圍。在輻射研究中，天線(xiàn)是電輻射源，而在開(kāi)關(guān)電源電路中，主電路中的元器件、連線(xiàn)等都可認(rèn)為是天線(xiàn)。
        輻射干擾可分為近場(chǎng)干擾和遠(yuǎn)場(chǎng)干擾：
       近場(chǎng)干擾：測(cè)量點(diǎn)與場(chǎng)源距離小于λ/6（λ為干擾電磁波波長(zhǎng)）。在近場(chǎng)區(qū)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的大小之比及相位關(guān)系與距離r的三次方成反比，即隨距離的增加衰減很快。因此，發(fā)射體附近的場(chǎng)強(qiáng)很強(qiáng)，又稱(chēng)為感應(yīng)場(chǎng)。
        遠(yuǎn)場(chǎng)干擾：測(cè)量點(diǎn)與場(chǎng)源距離大于λ/6。在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的大小之比及相位關(guān)系基本不變，即不隨距離r的增加而變化。因此，可以把發(fā)射體看作一個(gè)點(diǎn)源，又稱(chēng)為輻射場(chǎng)。
       常見(jiàn)的輻射干擾源包括發(fā)送設(shè)備、本地振蕩器、非線(xiàn)性器件及核爆脈沖等，具體來(lái)說(shuō)：
        各種天線(xiàn)是輻射電磁波最有效的設(shè)備。
        布線(xiàn)、結(jié)構(gòu)件、元件、部件在滿(mǎn)足一定條件下（如幾何尺寸和電磁波的波長(zhǎng)在同一量級(jí)），也會(huì)起著發(fā)射天線(xiàn)與接收天線(xiàn)的作用，即產(chǎn)生天線(xiàn)效應(yīng)。
        在多數(shù)設(shè)備中，主要的發(fā)射源是印制電路板（PCB）上流動(dòng)的電流，如時(shí)鐘、視頻和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器及其他振蕩器。       設(shè)備功能非線(xiàn)性也會(huì)產(chǎn)生輻射干擾，如丙類(lèi)放大器、檢波器、混頻器等都工作在器件的非線(xiàn)性狀態(tài)，它們的輸出端將產(chǎn)生不希望有的諧波分量和互調(diào)產(chǎn)物。這些諧波分量和互調(diào)產(chǎn)物在電路中傳導(dǎo)后，當(dāng)輻射條件具備時(shí)，將以電磁波的形式向空中輻射。
       輻射干擾會(huì)對(duì)周?chē)碾娮釉O(shè)備和電網(wǎng)造成不良影響，因此需要采取一定的防護(hù)措施，如：
       屏蔽：利用金屬屏蔽材料對(duì)干擾源進(jìn)行包裹或覆蓋，阻隔電磁場(chǎng)的傳播。

       濾波：在信號(hào)傳輸中利用濾波器濾除干擾信號(hào)。
       阻抗匹配：在信號(hào)傳輸線(xiàn)上進(jìn)行阻抗匹配，減少反射和駐波，避免輻射干擾。

       優(yōu)化電路設(shè)計(jì)：通過(guò)優(yōu)化電路布局、減小布線(xiàn)面積和長(zhǎng)度等方式，降低干擾信號(hào)的產(chǎn)生和傳播。

2.5 諧波電流干擾

       諧波電流干擾是指在電力系統(tǒng)中，由于非線(xiàn)性負(fù)載等因素產(chǎn)生的諧波電流對(duì)電網(wǎng)和其他電子設(shè)備造成的干擾。

        線(xiàn)性負(fù)載是指其電流與電壓之間遵循歐姆定律的負(fù)載，即電流與電壓成正比，遵循I=V/R（I為電流，V為電壓，R為電阻）。 電阻、線(xiàn)性電感、線(xiàn)性電容為線(xiàn)性負(fù)載。

        非線(xiàn)性負(fù)載是指其電流與電壓之間不遵循歐姆定律的負(fù)載，即電流與電壓之間存在復(fù)雜的非線(xiàn)性關(guān)系。二極管、晶體管、變壓器、整流器、變頻器等電力電子裝置都是非線(xiàn)性負(fù)載。

       諧波電流的產(chǎn)生主要源于電力系統(tǒng)中的非線(xiàn)性負(fù)載，如二極管、晶體管、鎮(zhèn)流器、變壓器等。這些非線(xiàn)性負(fù)載在工作過(guò)程中會(huì)引起電流和電壓的非線(xiàn)性失真，從而產(chǎn)生諧波電流。此外，不平衡負(fù)載和電力設(shè)備的設(shè)計(jì)及工作方式也會(huì)對(duì)諧波電流的產(chǎn)生和傳輸產(chǎn)生影響。

       諧波電流干擾主要通過(guò)傳導(dǎo)干擾和輻射干擾影響電網(wǎng)和其他電子設(shè)備，其對(duì)電網(wǎng)和電子設(shè)備造成的危害主要包括：

        增加損耗：諧波電流在電網(wǎng)中流動(dòng)時(shí)，會(huì)增加線(xiàn)路的電阻損耗和變壓器的鐵損、銅損等，降低電力系統(tǒng)的效率。
       影響設(shè)備正常運(yùn)行：諧波電流會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生附加的損耗和發(fā)熱，降低電機(jī)的效率和使用壽命。同時(shí)，它還會(huì)影響電容器、電抗器等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞。
       干擾通信系統(tǒng)：諧波電流產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)影響通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行，降低通信質(zhì)量。
       引起誤動(dòng)作和保護(hù)裝置失效：諧波電流還會(huì)使繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的測(cè)量誤差增大，甚至導(dǎo)致誤動(dòng)作，影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
       為了抑制諧波電流干擾，可以采取以下措施：
        獨(dú)立供電或安裝隔離變壓器：使變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。
       串接電抗器或安裝濾波器：在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器（濾波器組成必須是LC型），以吸收諧波和增大電源或負(fù)載的阻抗，達(dá)到抑制諧波的目的。
        使用屏蔽電纜和合理布線(xiàn)：電動(dòng)機(jī)和變頻器之間電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號(hào)在不同的電纜溝分別敷設(shè)，避免輻射干擾。信號(hào)線(xiàn)采用屏蔽線(xiàn)，且布線(xiàn)時(shí)與變頻器主回路控制線(xiàn)錯(cuò)開(kāi)一定距離（例如至少20cm以上），切斷輻射干擾（許多主機(jī)廠(chǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)范都有高壓線(xiàn)束與低壓線(xiàn)束間隔距離的要求）。

        專(zhuān)用接地線(xiàn)：變頻器使用專(zhuān)用接地線(xiàn)，且用粗短線(xiàn)接地，鄰近其他電器設(shè)備的地線(xiàn)必須與變頻器配線(xiàn)分開(kāi)，使用短線(xiàn)，這樣能有效抑制電流諧波對(duì)鄰近設(shè)備的輻射干擾。

       選用合適的整流裝置：對(duì)于大功率靜止整流器，可以通過(guò)提高整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)和增加整流器的整流脈沖數(shù)來(lái)抑制諧波。例如，將常用的6相整流裝置改為12相或36相。
        優(yōu)化電網(wǎng)設(shè)計(jì)和布局：通過(guò)合理的電網(wǎng)設(shè)計(jì)和布局，可以減少諧波的傳播和放大。包括合理選擇電纜類(lèi)型和敷設(shè)方式，以及優(yōu)化電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。

        此外，還可以通過(guò)在補(bǔ)償電容器回路中串聯(lián)電抗器、使用專(zhuān)門(mén)的諧波抑制設(shè)備（如諧波抑制器、諧波抑制變壓器等）、優(yōu)化用電設(shè)備設(shè)計(jì)以及合理的電力系統(tǒng)管理等方式來(lái)抑制諧波電流干擾。

2.6 電壓波動(dòng)與閃變Flicker

       電壓波動(dòng)和閃變（voltage fluctuation and flicker）是指一系列電壓隨機(jī)變動(dòng)或工頻電壓方均根值的周期性變化，以及由此引起的照明閃變現(xiàn)象。它是電能質(zhì)量的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。
       電壓波動(dòng)是一種物理現(xiàn)象，通常指電網(wǎng)內(nèi)電壓有規(guī)則的變動(dòng)，或是變化幅度在0.9~1.1倍額定電壓間的隨機(jī)變化。電壓波動(dòng)可以通過(guò)電壓方均根值曲線(xiàn)來(lái)描述，電壓變動(dòng)量d和電壓變動(dòng)頻度r是衡量電壓波動(dòng)大小和快慢的指標(biāo)。

       在某些時(shí)間段內(nèi)，電壓急劇變化而偏離額定值的現(xiàn)象，也被稱(chēng)為電壓波動(dòng)。通常，電壓變化的速率大于1%每秒的，即視為電壓急劇變化。
        閃變（Flicker）則是人眼對(duì)燈光亮度變化所引起刺激的不穩(wěn)定感，是人對(duì)亮度變化的不適感，是一種主觀感受。閃變主要由電壓波動(dòng)引起，但閃變與電壓波動(dòng)并不完全相同，閃變反映了電壓頻繁波動(dòng)對(duì)照明視覺(jué)造成的煩擾影響。

        在電磁兼容領(lǐng)域，閃變Flicker特指電子設(shè)備的正常開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，對(duì)電壓網(wǎng)絡(luò)的拉動(dòng)有多少影響。閃變的主要決定因素包括：供電電壓波動(dòng)的幅值、頻度和波形。

       電網(wǎng)上突然有較大的電壓變動(dòng)，一般說(shuō)來(lái)，它對(duì)閃變測(cè)量的影響很小，但是對(duì)同一電網(wǎng)中其他設(shè)備，特別是電子設(shè)備的影響可能是很大的。

2.7 減少電磁干擾的措施

       為了減少EMI的影響，可以采取多種措施，如屏蔽、濾波、接地、物理隔離以及優(yōu)化電路設(shè)計(jì)等。

       屏蔽是使用導(dǎo)電材料將可能受到電磁干擾的設(shè)備包裹起來(lái)，從而防止外部電磁場(chǎng)對(duì)其產(chǎn)生影響。

       濾波是在電路中加入特定的組件來(lái)抑制電磁噪聲。

       接地則是將設(shè)備連接到地線(xiàn)或參考電位點(diǎn)，以減少電磁干擾。

       物理隔離則是通過(guò)將可能產(chǎn)生相互干擾的設(shè)備進(jìn)行空間上的分離，以達(dá)到減少電磁干擾的目的。
       此外，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就應(yīng)充分考慮電磁兼容性（EMC），確保設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中能夠正常工作。這包括合理設(shè)置工作頻段、避免頻率沖突、采用具有優(yōu)良電磁性能的元器件等措施。