电磁辐射的基本原理与特性

什么是步进电机？步进电机的基本参数、结构及其原理，步进电机的特点特性

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为步距角），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差（精度为100%）的特点，广泛应用于各种开环控制。

现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。

永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；

反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。

混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。

步进电机的结构及其原理步进电机是一种同步电机，其结构同其它电机一样，由定子和转子组成，定子为激磁场，其激磁磁场为脉冲式，即磁场以一定频率步进式旋转，转子则随磁场一步一步前进。步进电机主要有 反应式、电磁式、永磁式几种。下面以反应式步进电机为例，来讨论其工作原理：

步进电机由转子和定子两部分组成。转子和定子均由带齿的硅钢片叠成。定子上有绕组分为若干相，每相磁极上有极齿。当某相定子绕组通以直流电压激磁后，便吸引转子，使转子上的齿与该相定子的齿对齐，令转子转动一定的角度，依次向定子绕组轮流激磁，会使

可控硅元件的工作原理及基本特性电路

可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个

NPN管所组成，其等效图解如图1所示

图1 可控硅等效图解图

当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发

信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的

基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。

这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流

剧增，可控硅使饱和导通。

由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅

仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。

由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，

此条件见表1

表1 可控硅导通和关断条件 状态 条件 说明

从关断到导通 1、阳极电位高于是阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流 两者缺一不可

维持导通 1、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流 两者缺一不可

从导通到关断 1、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流 任一条件即可

2、基本伏安特性

可控硅的基本伏安特性见图2

图2 可控硅基本伏安特性

（1）反向特性

当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图3），J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的

反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增加，图3的

特性开始弯曲，如特性OR段所示，弯曲处的电压URO叫“反向转折电压”。此时，可控硅会发生永久性反

向击穿。

图3 阳极加反向电压

电磁辐射产生的条件

在日常生活中，我们生活周围就包含着大量的电磁辐射，无论是来自太阳、雷电等天然电磁辐射，还是例如发射塔、核电站等人为电磁辐射。那么电磁辐射产生的条件有哪些？让而电磁辐射是电磁场的能量以电磁波的形式通过空间传播的现象，它的传播速度即为人们通常所说的光速。电磁辐射可按其波长、频率排列成若干频率段，形成电磁波谱。频率越高该辐射的量子能量越大，其生物学作用也越强。

也就是说产生电磁辐射的条件包括：

1、必须存在时变源，时变源可以是时变的电荷源、时变的电流源或时变的电磁场，时变源的频率应足够高，才有可能产生明显的辐射效应。

2、波源电路必须开放，源电路的结构方式对辐射强弱有极大影响，封闭的电路结构，如谐振腔是不会产生电磁辐射的。

电磁辐射源一般包括自然电磁辐射源以及人为电磁辐射。

自然电磁辐射源

雷电、太阳黑子活动、宇宙射线等。

人为电磁辐射源

(1)电脑、电视、音响、微波炉、电冰箱等家用电器。

(2)手机、传真机、通讯站等通讯设备。

(3)高压电线以及电动机、电机设备等。

(4)飞机、电气铁路等。

(5)广播、电视发射台、手机发射基站、雷达系统等。

(6)电力产业的机房、卫星地面工作站、调度指挥中心等。

(7)应用微波和X射线等的医疗设备等。

电磁辐射问题

一般安全距离都是指带电或电线，根据有关规定，建筑物与电力线路的安全距离如下; 1、垂直距离;电力线电压等级1kV以下;2.5米;电力线电压等级1-10kV;3米;电力线电压等级35kV:4米;电力线电压等级60-110kV:5米;电力线电压等级154-220kV:6米;电力线电压等级330kV:7米;2、水平距离:电力线电压等级1kV以下:1米; 电力线电压等级1-10kV:1.5米; 电力线电压等级35kV:3米;电力线电压等级60-110kV:4米; 电力线电压等级154-220kV;5米;电力线电压等级300kV;6米;电力线电压等级500kV:8米。上述规定是最小距离规定，确保不发生放电事故的距离。另外，还应该考虑电磁辐射的安全距离，但是有关电磁辐射的安全距离，目前没有相应的规定。

国家《电磁辐射管理办法》规定100千伏以上为电磁强辐射工程，第二十条规定：在集中使用大型电磁辐射设备或高频设备的周围，按环境保护和城市规划要求，在规划限制区内不得修建居民住房、幼儿园等敏感建筑。 据了解，目前国家规定100KV以上的供电设施，其建设必须通过环保部门的行政许可。其中环保考察指标主要包括电场、磁场、无线电干扰及噪声四大块内容。

在居民区设立的供电设施，要通过环保行政许可，必须达到这些标准：工频电场强度不超过4千伏/米；磁感应强度不超过0.1毫特斯拉；无线电干扰方面，其中110KV的工程不超过53分贝，500KV的工程不超过55分贝；噪声影响则要求昼间不超过55分贝，夜间不超过45分贝。只要这几个指标达标，在环保上，对于相关设备与建筑之间的距离没有严格的要求。

不过，据环保部门介绍，我国目前对设备与建筑物之间的距离有一定要求。比如一般10KV-35KV变电站，要求正面距居民住宅12米以上，侧面8米以上；35KV以上变电站的建设，要求正面距居民住宅15米以上，侧面12米以上；箱式变电站距居民住宅5米以上。