Luận văn nghiên cứu giải pháp chống nhiễu điện từ trong công nghiệp

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------------------***----------------------- ðẶNG GIA DŨNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG NHIỄU ðIỆN TỪ TRONG CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: ðiện khí hóa sản xuất nông nghiệp và nông thôn Mã số: Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Ngọc Nhân HÀ NỘI – 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả luận văn ðặng Gia Dũng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………………… ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học TS. Hoàng Ngọc Nhân đã tận tình hướng dẫn, nghiêm khắc chỉ bảo trong suốt quá trình làm luận văn, đã định hướng giải quyết các vấn đề khoa học cho luận văn. Đồng thời chỉnh sửa cấu trúc luận văn, để luận văn hoàn thành đúng thời hạn. Tác giả xin cảm ơn trường ĐH Nông Nghiệp Hà Nội, Viện Sau Đại Học, khoa Cơ Điện đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình làm luận văn. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn các đồng nghiệp, đã góp ý kiến xây dựng để luận văn có chất lượng tốt. Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả luận văn ðặng Gia Dũng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………………… iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hiện tượng giao thoa của các sóng đến từ hai điểm Hình 1.2 Biểu đồ chiếu radio và sóng điện từ Hình 1.3 Lồng Faraday Hình 1.4 Cấu tạo của cáp đồng trục Hình 1.5 TGA đường cong của hợp chất cơ sở Hình 1.6 TGA đường cong của polyaniline pha tạp Hình 1.7 Các kiểu bộ lọc Hình 1.8 Ghép bộ lọc thông cao và thông thấp để tạo thành bộ lọc thông dải Hình 1.9 Ghép bộ lọc thông cao – thông thấp để tạo thành bộ lọc thông chắn Hình 1.10 Các đặc tuyến bộ lọc Hình 1.11 Những FSS cảm ứng và điện dung cùng với những mạch tương đương tương ứng và những đặc tính truyền của chúng. Chú ý rằng trên hình vẽ chỉ có 4 phần tử tuần hoàn được thể hiện. Những FSS đặc trưng cho vùng gần hồng ngoại sẽ có hàng trăm hay hàng nghìn phần tử tuần hoàn Hình 1.12 Một mảng hình chữ nhật và mảng hình tam giác tổng quát của các lỗ hở (hoặc miếng đắp) cấu thành một FSS. Chú ý rằng khi góc nghiêng a = 90 0 , mảng hình tam giác trở thành một mảng hình chữ nhật Hình 2.1 Đường dẫn của một làn sóng bức xạ thông qua lá chắn Hình 2.2 Sự phản xạ và truyền sóng EMI bình thường về cấu trúc N lớp Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………………… iv Hình 2.3 Phối hợp hệ thống cho các phân tích về một bề mặt lựa chọn tần số (trái). Một tế bào cơ bản có kích thước ba, (phải) Hình 2.4 Bề mặt lựa chọn tần số (FSS) (phản xạ và truyền sóng) Hình 2.5 Định hướng lĩnh vực mật độ hiện hành của chế độ (1,1) đối với phân cực song song (bên trái) và đối với một vuông góc (bên phải). Tế bào này kích thước mmba 12== , các nguyên tố kim loại có kích thước mmba 12'' == ; 7,3,5,1,45,1,10 00 ===== rmmdjJGHzf . Tầm quan trọng của các dòng cận biên được tăng lên đối với thực tế. Mặt phẳng tỷ lệ được mô tả trong màu đỏ Hình 2.6 Mạch tương đương của bề mặt chọn lọc trong miền tần số, bề mặt bao gồm các nguyên tố kim loại (bên trái) 0 == ϕϑ . Định hướng nhân tố trong biểu đồ Smith (bên phải) Hình 2.7 Bề mặt của các phần tử hình chữ nhật, được điều chỉnh cho 10GHz, tỷ lệ chuẩn 00 90,0 == ϕϑ , song song với sự phân cực. Hình 2.8 Bề mặt của các phần tử hình chữ nhật, được điều chỉnh cho 10GHz, bỏ tỷ lệ chuẩn 00 90,45 == ϕϑ , song song với sự phân cực. Hình 2.9 Bề mặt của các phần tử hình chữ nhật, được điều chỉnh cho 10 GHz, bỏ tỷ lệ chuẩn 00 0,45 == ϕϑ , phân cực vuông góc. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………………… v Hình 2.10 Bổ sung hành vi về các bề mặt khe cắm và những phần tử kim loại. Hệ số phản xạ về bề mặt kim loại nguyên tố (1) tương đương với hệ số truyền dẫn về bề mặt khe cắm (2). Hình 2. 11 Giải thích về nguyên lý tương đương Hình 2.12 Bề mặt của khe cắm hình chữ nhật, điều chỉnh chuẩn cho 10 tỷ GHz, vuông góc phân cực, truyền tải (trái), phản xạ (phải). Hình 4.1 Đặc tuyến hệ số bảo vệ và tần số Hình 4.2 Đặc tuyến hệ số bảo vệ theo độ dẫn điện Hình 4.3 Đặc tính hệ số bảo vệ của đồng theo chiều dày lá đồng. Hình 4.1 Đặc tính hệ số bảo vệ và tần số khi độ dày nhỏ hơn rất nhiều chiều dày thẩm từ Hình 4.2 Đặc tính hệ số bảo vệ theo độ dẫn điện Hình 4.3 Đặc tính hệ số bảo vệ của đồng theo chiều dày lá đồng. Hình 4.4 Chiều dày thẩm từ của đồng theo tần số Hình 4.5 Hệ số bảo vệ theo tần số đối với đồng trong trường hợp chiều dày 500µm lớn hơn rất nhiều chiều dày thẩm từ. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………………… vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phổ tần số radio Bảng 1.2 Phổ tần số vi ba Bảng 1.3 Phổ tần số lò vi sóng Bảng 1.4 Phổ tần số dùng cho các ứng dụng chung Bảng 4.1 Hệ số bảo vệ theo độ dẫn điện với chiều dày 10µm. Bảng 4.2 Bảng giá trị hệ số bảo vệ của đồng theo chiều dày lá đồng Bảng 4.3 Bảng giá trị hệ số bảo vệ của đồng theo tần số và chiều dày thẩm từ Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………………… vii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ……………………………………………………………… i Lời cảm ơn ……………………………………………………………… . ii Mục lục ……………………………………………………………………. iii Danh mục bảng …………………………………………………………… vi Danh mục hình ……………………………………………………………. LỜI NÓI ðẦU …………………………………………………………… 1 1. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài ……………………………. 1 2. Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………… 1 3. Nội dung nghiên cứu …………………………………………………… 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIỄU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỐNG NHIỄU ðIỆN TỪ …………………………………………… . 3 1.1 Các nguồn gây nhiễu đến thiết bị điện, điện tử ……………………… 3 1.1.1 Trao ñổi về việc giao thoa sóng ñiện từ (EMI) của các thiết bị ñiện, ñiện tử ………………………………………………………………………….… 3 1.1.2 Hoạt ñộng của các thiết bị ñiện, ñiện tử sinh ra sóng ñiện từ … … 4 1.1.2.1 Thiết bị ñóng cắt và chuyển mạch ……………………………………. 4 1.1.2.2 Thiết bị chuyển ñiện năng thành ñộng năng …………….………… 5 1.1.2.3 Biến tần …………………………………………………………………… 6 1.1.2.4 Thiết bị ñiện tử ………………………………………………………… . 7 1.1.3 Sóng ñiện từ trong dải tần rộng ………………………………………… 10 1.1.4 Phổ tần số của các thiết bị sử dụng tần số ……………………………. 10 1.2 Phương pháp chống nhiễu …………………………………………… 14 1.2.1 Bọc kim loại 14 1.2.2 Sử dụng polymer dẫn 16 1.2.3 Sử dụng bộ lọc 19 1.2.4 Phương pháp FSS 21 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 28 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN HỆ SỐ BẢO VỆ SÓNG ðIỆN TỪ (SE) 29 2.1 Nghiên cứu việc giao thoa sóng điện từ với vật liệu theo tần số cho trước ………………………………………………………………………. 29 2.1.1 Phương trình giao thoa sóng ñiện từ với vật liệu …………………… . 29 2.1.2 Tính hệ số bảo vệ SE theo tần số ………………………………………… 29 2.1.2.1 Trường hợp một lớp …………………………………………………… 29 2.1.2.2 Trường hợp nhiều lớp ………………………………………………… . 30 2.2 Cơ sở lý thuyết giao thoa sóng điện từ với cấu trúc lựa chọn tần số FSS ……………………………………………………………………… . 32 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 45 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………………… viii CHƯƠNG 3: MỘT VÀI KẾT QUẢ ðẠT ðƯỢC VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Giới thiệu cách vẽ ñồ thị trong Excel……………… ……… 46 3.1.1 Vẽ ñồ thị……………………………… ……… .…… 46 3.1.1.1 Vẽ ñồ thị dùng Chart Wizard 46 3.1.1.2 Vẽ ñồ thị từ các vùng không kề nhau . 46 3.1.1.3 Vẽ một ñồ thị ngầm ñịnh chỉ trong một bước 47 3.1.2 Thêm bớt dữ liệu và các ñối tượng 47 3.1.2.1 Thêm dữ liệu vào ñồ thị nhờ sao chép và dán 47 3.1.2.2 Thêm dữ liệu bằng kéo thả . 47 3.1.2.3 Thêm nhãn dữ liệu (Data Labels) 48 3.1.2.4 Thêm các ñường lưới (Chart Gridlines) . 48 3.1.2.5 Thêm chú giải cho ñồ thị (Chart Legends) . 49 3.1.2.6 Thêm tiêu ñề cho ñồ thị (Chart Titles) . 49 3.1.2.7 Thêm ñường xu hướng (Chart Trendlines) . 50 3.1.2.8 Thêm ảnh nền cho bảng tính 50 3.1.3 ðịnh dạng dữ liệu . 50 3.1.3.1 ðịnh dạng các ñường ñồ thị . 51 3.1.3.2 Chọn Fonts và Styles . 51 3.1.3.3 ðịnh dạng số trên ñồ thị 51 3.1.3.4 ðịnh dạng các ñối tượng . 52 3.1.3.5 ðịnh dạng tiêu ñề và nhãn cho ñồ thị 52 3.1.3.6 Thêm hình ảnh cho các ñường 53 3.1.4 Vẽ biểu ñồ trong Exel . 53 3.1.4.1 Các dạng biểu ñồ 53 3.1.4.2 Phương pháp vẽ biểu ñồ 54 3.1.4.3 Tu sửa biểu ñồ . 54 3.2 Một vài kết quả ñạt ñược và thảo luận . 55 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………………… ix 3.2.1 Nghiên cứu bảo vệ nhiễu ñiện từ dùng kim loại ñồng có ñộ dày nhỏ hơn rất nhiều chiều dày thẩm từ trong dải tần số ứng dụng cho công nghiệp và quốc phòng 55 3.2.2 Nghiên cứu bảo vệ nhiễu ñiện từ dùng kim loại ñồng có ñộ dày lớn hơn rất nhiều chiều dày thẩm từ trong dải tần số ứng dụng cho công nghiệp và quốc phòng . 59 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 . 62 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63 4.1 Kết luận 63 4.2 Hướng phát triển . 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 64