《搭接技术及其应用》.ppt

第七章 搭接技术及其应用
2011-04-06
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搭接形成了两导电体之间具有导电性的固定结合，实现了屏蔽、接地、滤波等抑制电磁干扰的技术措施和设计目的，是EMC的重要技术之一。
搭接（Bond现很大的阻抗。所有高频时多采用直接搭接；设备需要移动或者抗机械冲击时，需要用间接搭接。熔接、焊接、锻造、铆接、栓接等方法都可以实现两金属间的裸面接触。搭接前需要对搭接体表面进行净化处理，有时还在搭接体表面镀银或金来覆盖一层良导电层。
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搭接方法的分类：永久性、半永久性搭接
搭接类型：直接、间接
搭接的有效性
搭接表面的清理和防腐涂覆
搭接的加工方法
搭接的设计
搭接质量的测试
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在直流情况下，我们只关心搭接的直流电阻。然而，随着频率的增大，集肤效应使这一电阻变大。同时，搭接处呈现的自感，搭接面之间存在的电容都会对搭接的有效性产生影响。因此，射频段搭接的有效性(Bonding Effec-tiveness)不完全取决于其直流电阻。当搭接长度l远小于波长，即l<<λ时，搭接的高频等效电路如图7-2所示。
搭接的有效性
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图7-2 搭接的高频等效电路
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图7-2中，搭接电阻的值取决于搭接条的电阻率、半径和集肤深度，即 (7-1)式中：ρ为电阻率(Ω·m)；a为半径(m)；δ＝(2ρ/ωμ)1/2，为集肤深度(m)；l为长度(m)。搭接条的电感LS是搭接条物理结构的函数，而电容CS是搭接面的面积及搭接面间距的函数。 　　以的dB为单位，搭接的有效性能够采用有搭接条与无搭接条时设备外壳上的感应电压的差来表示。可能是负值。搭接条的谐振频率是搭接有效性最坏时的频率。
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通常用搭接条的直流电阻表示搭接质量。例如，，以预防冲击危害。MIL-B-5087- mΩ。在有闪电、爆炸、火灾危害倾向的区域，如果电源线对地短路，允许的电阻值取决于最大的故障电流。～,通常就能实现良好的射频搭接。搭接电阻的基本表达式为 (7-2)式中,A是搭接条的横截面面积(m2)。搭接条的射频电阻远大于直流电阻。
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【例】 比较频率1 mm的导线的射频电阻与其直流电阻。 　　【解】 设导线的电阻率ρ＝·m。当频率f＝1 MHz时，其集肤深度δ＝(2ρ/ωμ)1/2＝×10－5 m。代入公式(7-1)，计算得其射频电阻：计算知此导线的直流电阻为 　　比较可见，1 mm的导线的射频电阻约为其直流电阻的5倍。
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许多接头的重要特性是由于它们具有携带突发的大故障电流的能力。在螺栓用于实现搭接的地方对于100A的电流， cm；对于200 A的电流， cm。电动机的启动电流通常可达几百安培，如果搭接点的电流容量很小，那么当大电流通过此搭接点时，该点将发热而成为一个“热点”。严重时该点可达到白炽的程度，使附近金属熔化，甚至引燃附近的易燃气体而造成故障。因此，在搭接时必须考虑搭接点的电流容量。图7-3给出对应不同故障电流时，搭接电阻的最大允许值及可能引燃易爆气体的电阻量级。
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图7-3 对于设备与结构搭接，故障电流与最大允许电阻的关系
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接头自身的感抗是感性的。非磁性材料圆横截面的直搭接条(Straight Bonding Strap)的电感表示如下： (7-3)式中：l为搭接条长度(cm)；d为导线直径(cm)。　　在低频情况下，矩形横截面直搭接条(Straight Rectan-gular Bar)的电感(设搭接条的集肤深度远大于搭接条的厚度，即δ>>c)为
(7-4)
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式中：b为搭接条的宽度(cm)；c为搭接条的厚度(cm)；l为搭接条的长度(cm)。 　　对于接头长度接近λ/4的搭接条，接头起传输线的作用，驻波(Standing Waves)存在于接头上。　　为了接头的阻抗最小化，通常采用减小设备外壳到地的间距，或者减小搭接条的长度与宽度的比，以尽可能使搭接条的电容与电感比值高。搭接条的长度最好不要超过其长度的5倍。 　　在大多数情况下，。
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搭接的电化学腐蚀原理 当两种不同的金属互相接触时，会出现一种质变，即腐蚀(Corrosion)。所谓腐蚀是指在电化学序列(Electr