介绍
不同技术设备的共存和装置的不足有利于电磁能量的发射，并经常导致电磁兼容性问题。
EMI是对任何设备造成不良响应的能量，可能由电机电刷上的火花，张力电路开关，感性和电阻负载的激活，开关，断路器，荧光灯，加热器，汽车点火，大气放电甚至人员和设备之间的静电放电，微波设备，移动通信设备等产生。所有这些都可能引起变化，导致过载、子电压、峰值、电压瞬变等，从而可能对通信网络造成重大影响。这在工业和工厂中非常常见，在这些工业和工厂中，EMI在焊接仪器，电机（MCC）以及这些区域附近的数字网络和计算机等机器的大量使用中相当频繁。
EMI引起的最大问题是偶尔的情况会慢慢降低设备及其组件的性能。电子设备上的EMI可能会产生许多不同的问题，例如同一设备网络和/或计算机的设备之间的通信故障，无解释产生的警报，不遵循逻辑的继电器动作，没有命令，以及电子元件和电路的燃烧等。由于接地和屏蔽不良甚至项目中的错误，电源线路中出现噪声的情况非常普遍。
布线的拓扑结构和分布、电缆类型、保护技术是必须考虑的因素，以尽量减少EMI影响。请记住，在高频中，电缆作为传输系统工作，具有交叉和混乱的线路，将能量从一个电路反射并散射到另一个电路。保持连接处于良好状态。非活动连接器可能会产生电阻或成为射频检测器。
EMI如何影响电子元件工作的一个典型例子是电容器暴露在高于其额定标称电压的电压峰值下。这可能会使电介质劣化，其宽度受电容器工作电压的限制，从而可能产生低于材料介电刚度的潜在梯度，从而导致故障甚至电容器燃烧。或者，根据强度，晶体管极化电流可能会改变并导致其饱和或切割，或者通过焦耳效应烧毁其组件。
在测量中：
- 不要忽视、轻率、不负责任地不专业或无能于技术。
- 请记住，每个工厂和系统都有自己的安全细节。在开始工作之前，请充分了解它们。
- 尽可能参考物理法规以及每个区域的安全措施。
- 安全进行测量，避免端子和接线之间接触，因为高电压可能会导致触电。
- 为了尽量减少与安全有关的潜在问题的风险，请遵守安全标准以及规范设备安装和操作的当地分类区域的安全标准。这些标准因地区而异，并且不断更新。用户有责任确定在其应用程序中要遵循哪些规则，并保证每个设备的安装都符合这些规则。
- 在非推荐应用中设备安装或使用不当可能会损害系统性能，从而损害过程，并成为危险和事故的来源。因此，只能使用训练有素的合格专业人员进行安装、操作和维护工作。
控制系统的可靠性经常因安装不良而受到损害。通常，用户可以容忍它们，但仔细观察会发现涉及电缆、它们的路线和包装、屏蔽和接地的问题。
极其重要的是，每个相关人员都有意识和意识，并致力于工厂的运行可靠性和人身安全。本文提供有关接地的信息和提示，但如有疑问，请始终以当地法规为准。
控制自动化系统中的噪声至关重要，因为即使使用最好的设备和硬件来收集数据和工作，它也可能成为一个严重的问题。
任何工业环境都有电噪声源，包括交流电源线、无线电信号、机器和车站等。
幸运的是，简单的设备和技术，如使用适当的接地方法、屏蔽、双绞线、平均信号方法、滤波器和差分放大器，可以在大多数测量中控制噪声。
变频器具有可能产生电磁干扰 （EMI） 的通勤系统。它们的放大器可能会在 10 MHz 至 300 HMz 频率上发出显著的 EMI。这种通勤噪音很可能在附近的设备中产生间歇性。虽然大多数制造商在其项目中采取了适当的预防措施以尽量减少这种影响，但无法实现完全的免疫力。因此，一些布局、布线、接地和屏蔽技术为这种优化做出了重大贡献。
EMI的降低将最大限度地减少任何系统的初始和未来运营成本和问题。
我们将在本文中看到电感耦合。
电感耦合
“干扰电缆”和“受害者电缆”伴随着磁场。参见图1。干扰程度取决于电流（di/dt）和互感耦合的变化。
图1 – 电感耦合 – 物理表示和等效电路
电感耦合随着以下情况的增加而增加：
- 频率：感抗与频率成正比（XL = 2πfL）
- 干扰电缆和受害电缆之间的距离以及平行的电缆长度
- 相对于参考平面的电缆高度（地面以上）
- 电缆或干扰电路的负载阻抗。
图 2 – 导体之间的电感耦合
降低电缆之间电感耦合影响的方法
- 限制并联电缆长度
- 增加干扰电缆和受害电缆之间的距离
- 将两根电缆的一个屏蔽端接地
- 降低干扰电缆的dv/dt，尽可能增加信号上升时间（串联的电阻或干扰电缆中的PTC电阻，干扰和/或受害电缆中的铁氧体垫圈）。
图3 –电缆和现场之间的电感耦合
降低电缆与磁场之间电感耦合影响的方法
- 将电缆高度 （h） 限制为地面
- 尽可能将电缆靠近金属表面
- 使用双绞线
- 使用铁氧体O形圈和EMI 4滤波器
图 4 – 电缆和接地回路之间的电感耦合
降低电缆和接地回路之间电感耦合影响的方法
- 减小电缆高度 （h） 和长度
- 尽可能将电缆靠近金属表面
- 使用双绞线
- 在高频上，屏蔽在两点接地（小心），在低频上在单点接地
表 1 – 电缆之间的最小间隔距离
图 5 – 电缆之间的干扰：通过电缆之间的电感耦合产生的磁场和感应电流瞬变（拾取电磁）
可以减少电磁干扰：
- 双绞线
- 光学绝缘
- 通过使用通道和接地金属盒
图 6 – 两个导体之间的互感
为了最小化感应效应，请使用双绞线电缆，该双绞线电缆可减小面积（S）并降低B场函数中的感应Vb电压效应，平衡效应（根据距离的效应平均值）：
双绞线由成对的电线组成。导线缠绕成螺旋状，以便通过抵消效应降低噪音并保持介质的电气特性在其整个长度上恒定。
由于取消了称为Rt（以dB为单位）的流量，因此使用扭曲的还原效果是有效的：
Rt = -20 log{（1/（ 2nl +1 ））*[1+2nlsen（/nλ）]} dB
其中n是匝数/m，l是电缆总长度。参见图 7 和图 8。
消除效果减少了一对导线之间的串扰，并降低了电磁/射频干扰的水平。为了减少电耦合，绞线的数量可能会有所不同。其结构在这对导体之间提供了电容耦合。它在低频（< 1 MHz）下更有效地工作。当不屏蔽时，它具有共模噪声的缺点。对于低频，即当电缆长度小于噪声频率波长的1/20时，屏蔽（网状或屏蔽）将在其整个延伸中呈现相同的电位，而屏蔽应仅连接在一个接地点。在高频下，即当电缆长度超过噪声频率波长的1/20时，屏蔽层对噪声的敏感性很高，应两端接地。
在Vnoise = 2πBAcosα电感耦合的情况下，其中B是场，α是流动切割面积矢量（A）的角度，或者仍然与互感M：Vnoise = 2πfMI，其中l是电源线电流。
图 7 – 并行电缆中的电感耦合效应
图 8 – 最小化双绞电缆中的电感耦合效应
图9 –每次感应噪声示例
图10 –靠近电源线的Profibus电缆示例
双绞线电缆的使用非常有效，前提是每个双绞区域的感应大约等于相邻的感应。它在差模、平衡电路中效率高，在不平衡电路中低频效率低。在具有多点接地的高频电路中，由于返回电流倾向于流经相邻的返回，因此效率很高。然而，在高频共模下，电缆的效率很低。
屏蔽在电感耦合中的应用
磁屏蔽可以应用于噪声源或信号电路，以最大限度地减少耦合效应。
屏蔽低频磁场并不像屏蔽电场那么容易。磁耦合效果取决于材料的类型及其磁导率、厚度和所涉及的频率。
由于其高度的相对磁导率，钢在低频（小于100 KHz）下比铝和铜更有效。
但是，在更高的频率下，可以使用铝和铜。
使用铜和钢对两种不同厚度的吸收损失如图11所示。
图 11 – 使用铜和钢的吸收损失
这些金属的磁屏蔽在低频下效率低下。
使用金属管道进行保护
接下来，我们将看到金属管道在福柯电流最小化中的使用。
管道之间的空间有利于磁场产生的干扰。此外，这种不连续性可能有利于每个管道段之间的电位差，如果产生电流浪涌，例如雷击或短路，缺乏连续性将不允许电流流过铝管道，因此不会保护 Profibus 电缆。
理想的情况是将每个段连接到尽可能大的接触区域，以提供更多的电磁感应保护，并在每个管道段之间有一个导体，长度尽可能短，以确保在段之间的垫圈电阻增加的情况下，电流的替代路径。
使用正确组装的铝制管道，当磁场穿透管道板时，铝板会产生随时间变化的磁通量[f = a.sen（w.t）]并产生感应电动势[E = - df/dt = a.w.cos（w.t）]。
在高频下，铝板中感应的电动势会更强，导致更高的磁场，几乎完全抵消了电源线产生的磁场。这种抵消效果在低频中较小。在高频下，取消效率更高。
这是抵消电磁波入射的板和金属屏幕效应。它们产生自己的磁场，通过它们最小化甚至消除磁场，并作为对电磁波的真正屏蔽。它们用作法拉第笼。
确保板和耦合环由与电缆管道/盒相同的材料制成。在装配后保护连接点免受腐蚀，例如，用锌漆或清漆。
虽然电缆是屏蔽的，但对磁场的屏蔽不如对电场的屏蔽有效。在低频下，双绞线吸收了大部分电磁干扰的影响。另一方面，在高频下，这些影响被电缆屏蔽层吸收。尽可能将电缆盒连接到等电位线路系统。
图12 –使用金属通道的浪涌保护
结论
每个自动化项目都应该考虑确保足够标志水平的标准，例如应用所需的安全性。
每年采取预防性维护措施并检查接地系统上的每个连接，必须确保每个连接的质量与坚固性、可靠性和低阻抗有关，同时保证不会有污染和腐蚀。
本文不取代 NBR 5410、NBR 5418、IEC 61158 和 IEC 61784，也不取代 PROFIBUS 配置文件和技术指南。如有差异，则以规范、标准、配置文件、技术指南和制造商手册为准。尽可能参考EN50170，了解每个区域的物理法规和安全实践。
在本文中，我们看到了有关电感耦合效应以及如何最小化它们的几个细节。