磁屏蔽电缆感应耦合干扰抑制机理分析

发布时间：2019-02-17 11:00

【摘要】：高速磁浮系统的工作离不开电力电缆和信号电缆的配合工作,这就容易形成平行布线下强电线路对弱电线路的串扰。本文针对电缆平行布线时的电磁耦合情况,对磁耦合的串扰以及抑制机理进行分析研究,并设计相关实验进行磁屏蔽电缆低频磁屏蔽,有便于设计相关要求的抗磁电缆。首先根据集总参数模型对电缆的电磁耦合情况进行理论分析。分别对电场耦合和磁场耦合进行研究,并分析了非磁性屏蔽层对电场耦合和磁场耦合的抑制效果。得出结论为非磁性屏蔽层接地处理对电场耦合和高频磁场耦合具有较好的抑制效果,而对低频磁场耦合却不具备抑制的效果。其次研究磁性材料作为屏蔽层对电力电缆的主动磁耦合干扰抑制。由于磁性材料的低磁阻特性能够实现磁分流效果,因此研究采用屏蔽层缠绕电力电缆而获得相应的磁耦合抑制效果。得出结论为磁性屏蔽层对单路电力电缆并不具备磁场抑制效果,而对存在电流大小相等,方向相反的回路电力电缆则具有优异的磁场抑制效果。电流大小为70A的回路电缆在使用磁性屏蔽层后沿x轴和z轴方向上的屏蔽效能最大分别为34.9dB以及26.4dB。并使用Ansoft Maxwell磁场仿真软件对上述结论进行仿真模拟,验证实验和结论的正确性。再次研究磁性材料作为屏蔽层对信号电缆的被动磁耦合干扰抑制。同样由磁性材料的磁分流效果,设计相关的实验电路并对实验电路的可行性进行验证,之后使用实验电路研究磁性材料对于信号回路的磁耦合干扰抑制效果。得出结论为磁性材料作为屏蔽层对信号电缆具有优异的磁耦合干扰抑制效果,但是需要选择具有合适的磁导率和饱和磁感应强度的磁性材料。通过实验可以得出,采用合适的磁性材料作为信号电缆的屏蔽层,其磁场屏蔽性能可以达到20dB。最后按照上述实验结论设计并加工了具有磁屏蔽效果功能的电力电缆和抗磁感应耦合信号电缆,并且创新性地设计、加工了一种抗磁性能的混合电缆,混合电缆既能实现电力的传输,同时也能实现弱电信号的传输。
[Abstract]:The work of high speed maglev system can not be separated from the cooperation of power cable and signal cable, so it is easy to form the crosstalk between the weak line and the strong line under parallel wiring. In this paper, the crosstalk and suppression mechanism of magnetic coupling are analyzed and studied in view of the electromagnetic coupling in parallel cabling, and some experiments are designed for magnetic shielding cable with low frequency magnetic shielding, which is convenient for the design of magnetic cable. Firstly, the electromagnetic coupling of cable is theoretically analyzed according to lumped parameter model. The electric field coupling and magnetic field coupling are studied, and the suppression effect of nonmagnetic shielding layer on electric field coupling and magnetic field coupling is analyzed. It is concluded that the grounding treatment of non-magnetic shielding layer has better restraining effect on electric field coupling and high-frequency magnetic field coupling, but not on low-frequency magnetic field coupling. Secondly, the active magnetic coupling interference suppression of power cable by magnetic material as shielding layer is studied. Due to the low magnetoresistive characteristics of magnetic materials, magnetic shunt effect can be realized. Therefore, the magnetic coupling suppression effect is obtained by winding power cables with shielding layer. It is concluded that the magnetic shielding layer has no magnetic field suppression effect on single-channel power cable, but has excellent magnetic field suppression effect for the loop power cable with the same current and opposite direction. The maximum shielding efficiency of the circuit cable with current size of 70A along the x axis and z axis is 34.9dB and 26.4dB respectively. The Ansoft Maxwell magnetic field simulation software is used to simulate the above conclusions to verify the correctness of the experiments and conclusions. The passive magnetic coupling interference suppression of signal cable by magnetic material as shielding layer is studied again. The experiment circuit is also designed and the feasibility of the experimental circuit is verified by the magnetic shunt effect of the magnetic material. Then the magnetic coupling interference suppression effect of the magnetic material to the signal loop is studied by using the experimental circuit. It is concluded that the magnetic material as a shielding layer has excellent magnetic coupling interference suppression effect on the signal cable, but it is necessary to select the magnetic material with appropriate permeability and saturation magnetic induction intensity. The experimental results show that the magnetic shielding performance of the signal cable can reach 20 dB when the appropriate magnetic material is used as the shielding layer. Finally, the power cable with magnetic shielding effect and the anti-magnetic inductive coupling signal cable are designed and manufactured according to the above experimental conclusions, and a kind of diamagnetic hybrid cable is designed and manufactured innovatively. Hybrid cable can not only realize the transmission of electric power, but also realize the transmission of weak current signal.
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM271

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本文编号：2425095