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    传输线概念及其阻抗的应用

    发布日期:2020-12-31

    单相通用滤波器厂家分享传输线概念及其阻抗的应用

    在讨论EMI滤波器时,提及传输线概念像是一个很奇怪的话题,但是有几个原因使得滤波器设计者应对传输线有基本的了解。

     

    其一、可以理解为什么在电动功率分配应用中使用的滤波器其输入端口需要是高阻抗;第二、可以了解导致电源线功率损耗的是线上的阻抗元,而不是线的特性阻抗。功率损耗是电源线的集肤效应、直流电阻和线间电导等因素造成的。第三、尤其是多单元滤波器,其特性与传输线相类似。

    短电源线在极高的频率下其特性阻抗开始出现变化。实际上电源线的特性阻抗是随频率发生变化的,而不像同轴线、双引线和双绞线等线缆的特性阻抗是常数。随着导线间距和线径的变化,裸线型电源线的典型的特性阻抗在90~180Ω之间?;谕?,双线型、绞线型和带套管型线缆因为线间电容和线套管间电容的存在,导致其特性阻抗在50~90Ω之间。在95%的情况下,电源线是由不同的电源线类型一前一后构成的。这两个不同的电源线阻抗将前后竞争,形成一个近似的谐振长度。另外,因为电源线的设计结构仅仅是为了传输电源频率而不是射频,所以传播速度是非?;郝?。因此这些电源线看上去有实际长度的8倍长。如果电源线受到脉冲的冲击,那么电源线的阻抗元将消耗其一部分能量。脉冲将以很低的线缆传播速率向滤波器端传播。其基本的频率大约是50kHz,假设此时电源线特性阻抗大于自由空间阻抗377Ω,那么如果滤波器的输入阻抗对于脉冲是高阻抗或是开路,则电压会剧增(可以加倍),这种情况下需要增加快速动作的过压保险丝。如果滤波器的阻抗对此脉冲是低阻抗或短路,那么电压会下降到零,而线电流则会加倍,这种情况下可以使用慢速动作或持续性能的变阻器。

     

    尤其是在低频,由于长线和短线呈现链耦合状态,能量损耗主要是由集肤效应和直流阻抗等因素造成的。在低于10kHz的频率下,长短线都呈现阻性,其值接近直流阻抗值。对于较好的电力公司,这个线路阻抗值接近0Ω,但是对于极远端的电力系统,此阻抗值可能会很高。当频率上升时,在10kHz线路阻抗会接近4Ω。对于长线来讲,在接近100kHz(对于短线则是250kHz)的频率下,阻抗值会以波动的曲线接近50Ω。MIL STD 461 规范对损耗的要求是滤波器在电源线线阻抗非常低或为0Ω时应该具有恰当的损耗,所以π型滤波器在满足“实际规范”(50Ω LISN传导发射测试规范)和461的损耗要求上会有困难。对于在电源线间并一个10uF电容器的情况也会如此。在461规范中,滤波器必须满足规范要求的损耗是在10~14kHz的频率范围,或许对于电源线滤波器损耗要求甚至有100dB。当然这是一种应用在安全室的滤波器。

    军用三相滤波器.gif

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