电子设备结构设计篇1
关键词：电子设备；结构设计；电磁兼容；方法
当今社会作为一个信息化时代，科学技术与电子产品也是日益更新，电子设备的种类和形式也是千变万化，从而质量和功能就成为评断电子设备优劣的标准。电子设备在人们生活和生产中发挥着很大的作用，也得到了越来越多的使用，所以对于电子设备的运行也提出了更高的要求。电子设备想要在电磁环境中正常运行就一定要避免受到电磁的干扰，否则就会影响整个电子设备运行的效率。所以在电子设备结构设计和实际运用中要确保电磁兼容，这样才能保证电子设备的正常运行，从而对电子设备的质量和功能进行完善。
1电子设备结构设计中的电磁兼容
1.1电磁兼容的概念
所谓电磁兼容就是指在电子设备正常运行状态下，电子线路产生的电磁对电子设备产生电磁干扰。电子设备结构设计中良好的电磁兼容就是表示电子设备和电子系统，以及电子线路等在电磁环境中都不会受到各自的影响，对电子设备的质量和功能都不会产生影响。要确保电子设备安全、正常运行，就要在电子设备结构设计中充分考虑电磁兼容的问题，这样才能够提高电子设备运行效率，从而为电子行业以及相关单位的良好发展作贡献。比如一些军工事业应该要高度重视对电磁兼容的设计，在飞机上就存在着许多电子设备，其电磁环境也是十分复杂，所以也就会产生很大的电磁干扰，一旦这些问题没有处理好就会造成很严重的后果。由此可见，电子设备结构设计中的电磁兼容是一定要引起高度重视的。
1.2对电磁兼容进行设计的必要性
现阶段人们生活和生产中，电子设备的正常运行是与电磁兼容密切相关的。由于当前社会中各个行业都会频繁使用各种电子设备，所以一旦电子设备中出现了问题，就会造成整个行业的经济受到严重损失，甚至会影响行业的稳定发展。所以电子产业在设计电子设备时要充分考虑电磁兼容的相关因素，对于那些电磁不兼容的电子设备进行及时的改进。因此，电磁兼容设计的主要目的就是要研究如何有效控制并消除电磁干扰，让电子设备在与其他设备共同工作时不会受到影响。作为理想的电磁兼容的设计，应该是要使电子设备在正常运行时不受到那些不好的影响。对于电磁兼容的设计应该通过合理的接地和搭接以及屏蔽等方式，将外部对电子设备的干扰进行减弱并消除。
2电子设备结构中电磁兼容的设计措施
2.1电磁兼容设计中要考虑电磁滤波的应用
电磁滤波是一种常见的压缩信号回路以及影响电磁兼容的方法，电磁滤波在使用时可以有效抑制干扰因素，也能控制相关干扰源谱分量对其他电子设备的影响。所以说电磁滤波就是能够对信号中一些特定的波段频率进行过滤，通过这样的形式就能够有效抑制电磁的干扰。因此，在对电子设备中电磁兼容进行设计时要考虑电磁滤波的应用。由于电子设备在正常运行中电路会产生一部分较强的干扰信号，而这些干扰信号就会通过电源线及信号线等途径，从而对整个设备的电路产生极大的干扰。而在当前社会中，电磁滤波已经被广泛应用于各类电子设备中，这也是能够保证电子设备安全稳定的重要方法。当然电磁滤波的设置也是需要一定的方法和技巧的，对于改善电路过程中通常会使用到穿心电容、三端电容等重要元件。除此之外，在对电磁滤波进行设置时也要确保所有滤波器装置是与电子设备连接好的，只有正确、合理地设置了电磁滤波，才能有效提高电磁兼容的成效，从而改善电子设备的运行状态。
2.2电子设备结构设计中电磁屏蔽的作用
电磁屏蔽就是指对两个不同的空间进行金属隔离，使整个电磁场以及电磁波都能得到有效控制，并且对区域之间的辐射和感应也能相应的控制。所以在进行设计时要充分利用电磁屏蔽的作用，利用屏蔽物将整个电路以及电子设备都控制起来，从而阻止干扰源的影响。目前在电子设备中解决此类影响的方法是电磁屏蔽技术，利用电磁屏蔽的作用可以有效促进电磁兼容，从而提高电子设备的质量和效率。另外，在进行电磁屏蔽时也要注意电磁屏蔽设备的放置，放置时要尽可能地靠近被屏蔽的电子设备，这样才完全发挥其作用。并且电磁屏蔽板的形状也会影响电磁屏蔽的效果，通过实践表明，最有效的电磁屏蔽板应该是全封闭的金属盒电场。这种金属盒的材质也要特别注意，只有良性的导体材料才能真正起到屏蔽的作用，比如一些铜、铝等金属，其金属材料的厚度也需要根据实际应用情况来灵活改变。
2.3电磁兼容设计时要运用接地技术
在对电子设备结构设计中的电磁兼容也要合理运用接地技术，要将电源与信号提供的回路以及电位进行结合。电子设备中电磁兼容的核心目的就是为了利用接地技术来控制电磁干扰的发生。在运用接地技术过程中也要具有一定的规则和标准，要确保接地的安全性，并且接地的方式以及选择等因素也会对电子设备的正常运行产生一定的影响。电子设备中使用的金属外壳要与地面相接，这能够充分保障人们的经济效益以及人身安全，从而也能保证电子设备运行的效率。在电子设备正常运行过程中，有时会发生静电相关的情况，而接地技术能够有效避免这类问题的发生。如图1所示，电磁兼容设计中运用接地技术时，要考虑整个电路系统中的单元电路有一个公共的参考电位，这是确保电路正常运行的前提。由于接地技术能够防止外界电磁场产生的一些不良干扰，所以为了避免电荷形成的高压而引起电子设备内部漏电以及起火等现象，可以选择将电子设备的机壳接地，利用这样的方式可以有效控制电荷的释放，从而减少电磁的干扰。除此之外，接地技术还能避免雷电等电磁感应的影响，可以对电子设备进行有效的保护。
3结语
随着电子设备的不断进步，而电子设备中的电磁兼容也成为电子行业的核心工作。由于电磁兼容作为电子设备正常运行的基础条件，所以在对电子设备进行设计时要充分考虑电磁的兼容性，要尽量提高电磁的兼容，从而提高电子设备的质量和效率。当然，现阶段电子设备结构设计中的电磁兼容性还有许多复杂的问题有待解决，解决过程中也存在着一定局限性，但是提高电子设备的电磁兼容性有许多技术方法，所以在实际操作中要将这些渗透到各个行业中，从而使电子设备中的电磁兼容得到更完善的设计。电子行业在生产中要根据实际情况和需求来对电磁兼容选择最合适的方法，旨在提高电子设备运行的效率。
[参考文献]
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电子设备结构设计篇2
关键词：电子设备；结构设计；热设计
中图分类号：tU318文献标识码：a文章编号：1009-2374（2013）22-0054-02
20世纪80年代中期，美国的机械电子学开始快速发展，并开始传入我国，机械电子学是电子技术将机、电、磁、声、光、热、化学、生物等多门全新的独立交叉的学科的融合，我们将它称之为机电一体化。它研究多种学科各自特征参量相互间的关系，综合处理与利用这些参量之间的耦合关系以解决电子设备在设计生产和使用中面临的各种问题。这就是现代电子机械学原理的依据，它和传统的结构设计或机械设计原理的根本区别在于，它不再依靠各自单一的技术，而是最大限度地综合应用各门学科最新技术成果的优势，将产品设计得更合理、更可靠、更经济。现对电子设备结构设计中几个关键技术做一简述。
1热设计
电子设备的使用实践证明，电子元器件的过热是设备不稳定乃至发生故障的主要原因。这个事实决定了热设计的基本任务。近年来，随着电子技术的快速发展，要求集成化器件的功能日趋复杂，输出功率不断加大，而电子设备，特别是军用电子装备由于小型化和机动性的需要，要求缩小器件的封装体积，器件的封装密度也就随之增高；加之不断升级的严酷的军用环境，使得热设计对电子产品可靠性的影响举足轻重。
热设计研究的基本方向是如何减少元器件、部件和设备的内部和外部热阻，使其产生的热量以尽可能短的途径，迅速地传至最终散热器。
减小元器件内部热阻的努力可归结为改进封装结构和采用何种封装材料的问题，这是元器件设计和制造厂家要解决的课题，而对电子设备结构设计师来说，热设计的任务是在满足环境条件和可靠性要求的前提下，选择简单、经济、有效的冷却方法，并进行必要的分析与计算。作为确保设备可靠工作的技术手段，要求在规定的使用期内，冷却系统的故障率应比被冷却元器件的故障率低。针对热设计这一门技术，我国已制订了一系列有关电子设备热设计的部标、国标、国军标等标准文件，为热设计提供了技术依据，从而也将热设计技术提高到一个新的高度。现代电子设备中，除了像发射机这样的大功率放大电路和微功率的微波电路外，其他电路的组装形式基本上实现了印制电路化，因此印制电路的冷却成了人们关注的重点，适于印制电路组装的atR机箱也就应运而生。
关于热设计过程的计算与试验问题，由于传热过程中各种参数存在着相耦合，使得计算与试验变得相当复杂。尽管出现了用有限元预测温度场的手段，但由于边界条件复杂，计算的结果往往会不尽人意，唯一可靠的方法还是在严格的环境中经受实际考验来验证设计。
2冲击、振动隔离设计
在电子设备的结构设计中，往往会面临一个颇为棘手的问题，就是如何在结构的刚性与柔性之间取得适当的折衷。在特定的冲击、振动环境下，外界冲击传给敏感组件的能量（通常用加速度g来表示）是由支承结构的固有频率决定的。支承结构的刚性小，其固有频率就低，传至敏感组件上的冲击能量就小（加速度g小），使组件得到保护。但柔软的支承结构在频繁的振动中会遭到疲劳破坏。结构破坏通常是由共振引起的，即当一种结构的固有频率和外界的强迫振动频率相重合时，其共振振幅在理论上可达到无限大。由于结构阻尼对能量的消耗，振动能量不可能被无限地放大，但放大十几倍，甚至几十倍则是完全可能的。所以在冲击振动隔离设计中首要的任务是防比结构共振，其次在冲击与共振的隔离之间进行折衷考虑。有时还要兼顾到设备的体积、重量和造价等因素。所以冲击振动隔离设计往往不是一门单一的技术，而形成一门系统
工程。
在军用装备中，由于使用环境的不同而具有各自的特点。在舰船上强迫振动频率低，频率范围也小，通常在0～20Hz之间，一般能做到使结构的固有频率高于强迫振动频率的上限，最好是2倍，这是防比结构共振最简单有效的方法。而在飞机上振动频率要高得多，一般达500Hz，导弹上可达2000～2500Hz。这样高的强迫振动频率，要使结构避开共振点是不可能的，只有利用阻尼技术来耗散共振时的能量，使其保持在许可的范围内。
在冲击与振动的隔离中，最普遍的方法是使用隔振器。伴随隔振器的发展，隔振技术的另一门类，阻尼材料也取得了长足的发展。粘弹材料由于在隔振与降噪方面的独特功能，自一出现起就倍受工程界的青睐。我国的航空航天部门首先研制出了国产粘弹材料，也首先在该部门得到了工程应用。但由于生产成本太高，难于推广普及，主要应用在航空与航天工程中。还有一种叫减震铬铁铝新材料。据有关资料介绍，该材料在受到打击或振动时，几乎不发出声音，它将机械能几乎全部转化成了热能。当材料受震时300%，10个周期后，在第一个振动周期就使能量经测消耗降到1%。如果这种奇特的材料能得到推广使用，将其作为结构材料，在这种场合，隔振器就会是多余的了。从日前的发展趋势可以预见，今后冲击、振动隔离技术的发展不仅取决于隔振器新形式的出现，更是取决于新的、廉价的隔振材料的问世。
3电磁兼容性（emC）设计
现代电子设备的品种日益齐全，灵敏度不断提高，发射功率愈来愈大，而频段日趋拥挤的今天，使得电磁兼容性问题显得尤其突出。电磁兼容性设计在技术上具有多学科交叉的特征，因此是一项系统工程。我国在改革开放后，用巨资从国外引进了各种监测、实验手段，各种微波暗室相继成立，加上有关emC标准的制订与颁布以及emC预测软件的发展，已将我国的emC设计水平从定性推到定量的阶段。
前几年，诸如导电衬垫、导电胶、导电涂料、屏蔽玻璃、屏蔽通风板、屏蔽不干胶带、电源滤波器以及emC元件等国外产品正式打入国内市场，给emC技术的工程实施提供了必要材料与元件。我国的emC技术还处在起步
阶段。
首先，工程技术人员具备的有关emC方面的知识远不如其他如热设计或冲击、振动隔离方面的知识普及和系统。这不但是该门技术比起其他的技术发展得要晚，更是由于这是一门介于电机之间的边缘学科具有多种学科交叉的特征。其次由于测试设备的昂贵，它不可能像其他设备那样普及，做一次实验往往不是一件轻而易举的事。随着我国经济的发展，也由于该门技术的重要性，它定能在一定时期内发展起来。
4互连技术
互连技术在电子设备中至关重要。如一部雷达的电触点很多，从理论上讲，这些触点都是串联在电路中的。每一个触点相当于一个电子元件，它的质量好坏将直接影响设备的可靠性。
电接触问题看似简单，但实质上是很复杂的，因为这不是两个导体间的单一的机械接触问题。电接触问题实际上是以材料学为基础的，金属导体间、金属导体与气体及液体间通电后的接触界面微观的与宏观的接触状态，且不仅仅是静比的接触状态，还有在滑动过程中的接触状态以及从闭合到开启或从开启到闭合的接触状态。在这小小的触点中，机械力、电子运动、化学和电化学作用，还有热的作用统统施加影响，最后以电的形式反映出来。前几年，国内生产出了线网型接触式的插头座，比起簧片式的，接触可靠性要高出好多，而插拔力却大为下降。这种插头座已在军用设备中得到普遍应用。此外，电子液的使用也已从国外传入国内。它的功能保护膜是去除金属表面的氧化层且在金属表面形成一层膜，这层膜既有抗氧化作用，又有机械的作用。
5结构总体设计
每一个装备的战术技术要求中，也必然要包括机动性、可维修性及操作性等内容，这些要求都是通过结构总体设计来达到的。对军用产品，这类问题尤为显得重要，因为在实战中，有些问题会变得很突出。首先是机动性问题，其中包括运输性。对机动式装备，实战要求快速转移、展开、架设与折收，并可以多种手段进行运输。要同时满足这些要求，最重要的设计思想是实现小型化、轻便化，采用快速调平、快速连接技术，这对天线来说尤为重要。结构总体设计要从系统设计和综合设计入手，运用新的设计理论与设计概念，善于移植其他行业已成熟的设计成果，采用新材料、新工艺，特别要贯穿机电一体化
思想。
参考文献
[1]张斌.电子设备结构设计中CaD技术的应用研究
电子设备结构设计篇3
关键词：机载；电子设备；热设计；热仿真
中图分类号：tn806?34文献标识码：a文章编号：1004?373X（2013）03?0151?03
0引言
随着微电子技术和集成电路的飞速发展，机载电子设备也呈现出高性能、小型化的发展趋势，与此同时，电子设备所处环境更为恶劣，面临的挑战更加严峻，使得其热流密度急剧增大，元器件温度不断升高，产品可靠性逐渐降低。电子设备的散热问题日益严重，工程师在设计阶段对电子设备的热布局越来越重视，因此，热设计成为电子设备结构设计的一个关键环节[1?4]。
热设计的方法主要有试验、类比和仿真。试验方法能够准确得到设备内部关键元器件的温度分布，但是必须设计、生产实验样机，改进热设计的代价较大；类比方法操作方便、简单易行，但是只有同类型或者相似类型的产品可以比较，新研发的产品没有类比的基础，不可能得出类比结果；热仿真采用数学手段，能够比较真实地模拟设备的热状况，在方案阶段就能发现产品的热缺陷，从而改进设计，减少设计、生产、再设计和再生产的费用，降低资源消耗，缩短开发周期，提高产品的一次性成功率，为产品设计的合理性及可靠性提供有力保障[5?7]。
本文采用热仿真方法，对某机载电子设备进行热设计[8?10]。针对设备结构特点，提出多种不同的设计方案并对其进行了对比分析，确定最优的结构设计方案，指导某机载电子设备热设计。
1热设计依据
根据电气功能设计要求，某机载电子设备由1个电源模块和4个功能模块组成，各模块安装顺序如图1所示，其中，模块4为电源模块，其余模块为功能模块。设备总功耗约30w，电源模块功耗约10w，模块3功耗约10w，其余模块功耗共计10w左右。设备所处外部环境温度为70℃，采用自然对流冷却散热方式，模块内部关键元器件允许的最高工作温度为105℃。
2热设计过程
2.1整机热设计
对某机载电子设备整机进行热仿真，仿真结果如图2所示。由图2可以看出，设备内部温度最高点为模块3上某处器件比较集中的区域，最高温度达到111℃左右，超过了元器件允许的最高工作温度，其他模块温度分布相对比较均匀，平均温度不超过100℃，基本接近元器件允许的最高工作温度。
考虑到整机热量集中于设备中部模块3上热流密度较大的区域，因此，调整设备整体结构布局，提出如下几种热设计方案：
方案一：将模块3与模块1调整位置，并旋转模块3的方向使得器件面朝上，保证模块3及其上布置的元器件靠近侧板以利于散热；
方案二：将模块3上发热量较大的元器件直接布在中导轨上以利于散热；
方案三：将模块3上发热量较大的元器件直接布在侧板上以利于散热；
方案四：将模块3上发热量较大的元器件紧贴横梁以利于散热；
方案五：将模块3上发热量较大的元器件紧贴横梁及侧板以利于散热。
对上述几种不同的热设计方案进行仿真对比，得到整机温度场分布如图3～图7所示。
2.2模块热设计
整机热仿真结果表明，设备内部温度最高点集中在模块3上，因此，着重对模块3进行热设计。模块3上主要发热元器件布局如图8所示，图中虚线框内的6个元器件功耗合计5w以上且集中布局，局部热流密度较大，因此，温度相对较高。模块热设计过程中，在兼顾电性能的前提下，将这6个功率集中的元器件布局略微调整，如图9所示，调整前后的模块热仿真结果分别如图10，图11所示。
3热设计分析
对上述五种不同方案的结构布局及散热效果对比分析如下：
方案一通过改变模块3的位置及器件面朝向，使得大功耗元器件靠近侧板但没有与侧板金属壳体接触，散热效果较之原始布局略有增强但并不明显；
方案二和方案三将模块3上发热量较大的元器件直接布置在导轨或侧板上而不是布置在印制板上，通过导轨或侧板将大功耗元器件的热量完全散失，由于导轨或侧板是纯金属壳体，导热系数大，因此，此种布局方式换热效果较好，大功耗元器件集中区域最高温度仅为99.3℃，但是这种布局方式将元器件完全固定在电子设备的侧板或导轨等结构部件上，可维修性较差；
方案四将模块3上发热量较大的元器件紧贴横梁，通过横梁和盖板的接触将热量散失，与方案二和方案三相比，接触热阻多，传热路径长，散热效果差，但是，在使用过程中出现故障时可以仅将模块3拆卸维修，现场可更换性强；
方案五将模块3上发热量较大的元器件一面紧贴侧板，另一面紧贴横梁，大功耗元器件产生的热量通过侧板以及横梁和盖板同时散失，元器件集中区域最高温度仅为98.8℃，完全可以满足整个设备的使用要求，同时兼顾了设备的维修性。
通过上述对比分析，选择方案五作为某机载电子设备结构设计方案，并在此基础上，对模块3上元器件布局进一步调整，调整以后的模块3局部热流密度有所降低，元器件温度降低了约4℃左右，由于考虑电性能的要求，模块3上功耗集中区域的元器件不能过于分散布局，因此，调整布局以后的元器件温度并没有降低太多，但是，完全能够满足元器件使用温度要求。
4结语
通过对比多种不同的热设计方案，综合考虑散热效果及可维修性，选择了最优的热设计方案并据此开展了结构设计工作，某机载电子设备的热设计已随电气设计和结构设计一起通过了各项验证试验，现已成功交付用户，使用情况良好。同时，本文提出的热设计方案也为同类型机载电子设备热设计尤其是采用类比方法进行热设计时提供了较大的参考价值。
参考文献
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电子设备结构设计篇4
关键词：现代化小区；综合布线；拓扑结构；子系统
中图分类号：tU855文献标识码：a文章编号：1009-3044(2008)21-30528-03
theDesignofGenericCablingofmodernCommunity
DUmin-cheng1,ZoUFu-jian2
(1.theFisherytechnicalSchoolofGuangdong,Guangzhou510320,China;2.ChangxunindustrialCo.LtDofGuangdong,Guangzhou510091,China)
abstract:inordertomeetthedevelopmentofinformationandnetworktechnology,thereshouldbeapracticalprogrammeofgenericcablingformoderncommunity.thispaperdiscussesthedesignprocessofstructuringgenericcablingofmoderncommunityfromtheaspectsoftheprogrammeidentify,topologyanddetaileddesign.Describingindetailthedesignprincipleofvarioussubsystems,includingworkareasubsystem,horizontalsubsystem,backbonesubsystem,campussubsystem,administrationsubsystemandequipmentroomsubsystem.italsopresentsthequestionsthatshouldbeconsideredduringdesign,theequipments,thestandardsandsoon.
Keywords:moderncommunity;genericcabling;topology;subsystem
1前言
随着社会的发展，人民生活水平不断的提高，涌现出越来越多的现代化小区；而在现代通信技术和计算机网络技术的迅速发展的大环境下，数据与语音传输系统成为现代化小区必不可少的两部分。通常小区的综合布线系统由发展商或运营商投建，一套高质量的综合布线能提高小区的综合质量，也能为运营商的信息服务质量打下基础，因此，必须为现代化小区设计并建设一套合理的综合布线系统。
现代化小区一般由多个建筑物或多个建筑群组成，且建筑物或建筑群的规模较大，并向高层发展，因此现代化小区宜采用结构化综合布线系统，通常由语音、数据两部分构成，提供语音通信和计算机数据信息服务。
2总体设计
2.1方案的选定
在确定小区的综合布线设计方案前，首先应获取小区的平面图，分析用户的需求，并根据小区的大小、建筑物或建筑群的规模及距离分布等决定该采用何种布线方案，一般可采用全双绞线结构的布线方案或以光纤构成垂直主干、双绞线为边缘的综合型布线方案，对双绞线的挑选可根据用户的需求选择5类线、超5类线或6类线。
2.2系统的拓扑结构
结构化的综合布线系统应采用星型拓扑结构，该结构下的每个分支子系统都是相对独立的单元，对每个分支单元系统的改动不影响其他子系统，这样有利于系统的升级和维护。
对于规模特别大的小区，一般要设立多个主机房或多个建筑群设备间，综合布线系统较为复杂，拓扑图如图1所示。
对于规模较小的小区，综合布线系统相对较简单，典型的拓扑图如图2所示。
3详细设计
现代化小区的综合布线系统一般包含以下几部分：工作区子系统、水平子系统、垂直子系统（建筑物主干子系统）、建筑群主干子系统、管理间子系统、设备间子系统等。设计时，可依据星型结构的特点按由设备间子系统到工作区子系统的思路进行设计，选择好主机房、建筑群设备间、建筑物设备间甚至楼层设备间的位置，规划好主机房至各建筑群设备间、建筑物设备间或楼层设备间的路由，初步确定干线光缆、主干大对数电缆、水平Utp缆等采用何种敷设方式。依据相关的设计依据及行业标准，对整个系统进行详细设计。
3.1设备间子系统的设计
设备间是安放网络公用的通信设备场所，如安放主配线架、数字用户交换机、计算机主机、计算机网络设备等，用于提供楼间主干、广域网、公共电话网的入户接口。设备间通过中央主配线架把这些设备接入到综合布线系统中，通过主干系统、管理系统、水平系统到达工作区系统，从而到达与末端设备连接的目的。
设备间可细分为主机房设备间、建筑群设备间、建筑物设备间和楼层设备间。
3.1.1主机房设备间
按照物理星型拓扑结构的特点，主机房位于该结构的中心，是整个小区建筑群布线的重要管理所在地。
在取得了小区的平面图后，挑选某栋较为居中的建筑，规划一个或多个主机房，主机房的选择要考虑地板的承重、是否便于运营商城域网光缆的引入、市电引入、空调排水、接地等问题，机房的面积要满足设备摆设的需求。
规划好主机房的位置后，开始对主机房进行细节设计。首先对主机房进行土建的设计，包含机房环境、动力、空调等，设计引接可靠的交流50HZ电压220/380伏不小于10Kw的市电供电系统，提供UpS电源，所有设备及管线应就近有效接地；设备方面应根据所在主机房覆盖的用户数量来确定语音和数据端口的初始容量和终局容量，从而决定设计采用那些设备配置，主机房内采用机柜及机架安装方式，传输设备、交换设备、数据设备等设备都应安放在标准机柜或机架内，这样既方便于管理也美观大方。
3.1.2建筑群设备间、建筑物设备间和楼层设备间
建筑群设备间、建筑物设备间和楼层设备间的性质是一样的，是连接上下两个子系统的节点，应根据小区的具体情况设计这些设备间。
对于规模较大的现代化小区，为了便于管理，可将小区根据地理位置分布划分成若干个建筑群，建筑群内在居中的建筑物设立建筑群设备间，用于管理所属的建筑群；各建筑物设立各自的建筑物设备间，管理所属的建筑物；根据建筑物的层高及用户数量分布决定是否需要设立楼层设备间，管理所属楼层或相邻楼层的语音端口和数据端口，这种大型小区的综合布线系统结构较复杂(如图1)。对于规模较小的现代化小区，可不必设立建筑群设备间，甚至可直接只设立楼层设备间即可，从而简化小区的综合布线系统结构(如图2)。
设备间可安放在建筑物的弱电房或者弱电上升井内，要求有可靠的供电系统和接地系统，设备间采用机柜安装方式，一般为挂墙式机柜或19英寸标准落地机柜，机柜内安放光纤配线架、24口或48口以太网交换机、5类线或6类线快接式配线架、语音系统的110配线架以及为这些设备提供电源的电源插座等。
3.2管理间子系统的设计
管理间子系统是管理水平子系统到工作区系统各信息点链接的互换与跳接，同时连接各主干子系统传输数据的硬件传输介质，如传输数据信息的光缆与传输电话信号的HYa大对数电缆等。管理间也是网络管理员或维护员为用户开通业务时完成跳接线的操作间。
管理间通常设计在设备间内，因此一般与设备间一起考虑。管理间涉及的设备主要为24口、48口快接式配线架、机柜、HB、双绞线跳接线与语音系统所用到的110配线架、跳线等。
3.3建筑群主干子系统的设计
建筑群主干子系统是指主机房与建筑群设备间、建筑群设备间与建筑物设备间或主机房与建筑物设备间之间的干线光缆或主干电缆等传输介质。
干线光缆、主干电缆宜采用隐蔽工程的敷设方式，一般采用地下管道或地下室内通道等。根据小区的具体情况，规划出建筑物间的地下管道、地下通道或地下层的镀锌线槽等路由，这些地下管道、地下通道及线槽等应结合小区的建设阶段同步施工。主干电缆等的敷设路由还要考虑与强电线缆的路由关系，做好防护设计，避免因电磁干扰而影响通信质量。
干线光缆可采用单模或多模光缆，两端的传输设备需与其匹配；主干电缆宜采用大对数HYa全塑市话通信电缆，主干电缆由其覆盖区域的语音需求决定对数的大小。
3.4垂直子系统（建筑物主干子系统）的设计
垂直子系统是用于连接建筑物设备间与各楼层设备间的主干线缆，这部分的线缆包括用于传输数据信息的双绞线、光缆及用于传输语音的HYa大对数电缆。
这部分的线缆应在建筑物的弱电上升井内或其它楼内通道敷设，并且用镀锌线槽或pVC线槽、pVC管保护，在弱电上升井内或楼内通道设计镀锌线槽或pVC线槽、pVC管的路由，双绞线及大对数电缆在线槽内布放，双绞线的长度应小于90米，HYa电缆由其覆盖区域的语音需求决定对数的大小。
3.5水平子系统的设计
水平子系统是用于连接建筑物设备间与用户或楼层设备间与用户的线缆。
这部分的线缆应采用两组双绞线，即用于传输语音通信的双绞线和用户传输数据的双绞线。一条5类双绞线能为用户提供4个语音信息端口，而超5类线、6类线则能为用户的数据信息传输提供满意的带宽。应根据小区的情况及用户的需求选择线缆的类型。
水平子系统的线缆应有防护设计，一般经弱电上升井内预设的垂直线槽、水平的天花内线槽或入地线管、入户线管或线管等的保护下敷设至用户的入户墙盒或入户信息插座。
3.6工作区子系统的设计
工作区子系统是入户信息插座到用户终端的区域，把所有的数据接口，语音接口等采用标准化、模块化插座设在每个终端信息端口处。工作区是用户可操作的区域，这部分区域的线缆也可以由用户自行安排布线。
如要对这部分线缆进行设计，可采用明布或暗布的布线方式，明布即由入户插座安装塑料线槽至用户各终端所在的信息端口，线槽内穿放线缆；暗布线即在用户端的天花内、墙内或地板内预埋线管，连接入户信息插座与各终端所在的信息端口，线缆在线管内穿放。工作区内按照用户的需要合理安排语音信息点和数据信息点，可灵活地安放双口信息插座或单口信息插座等。
此外，还要考虑整个综合布线系统的供电系统，主要表现在对各建筑群设备间、建筑物设备间和楼层设备间的设备的供电。可以考虑各设备间独立就近取电，并提供UpS电源；也可考虑采用集中供电系统，将电源端子、UpS电源系统等电源设备统一部署在位置较居中的主机房或建筑群设备间内，敷设电力电缆至各设备间统一供电。
4总结
在以上各个子系统的设计方案的基础上，就可根据小区布局绘出详细的设计图纸，图纸上要明确指出系统的结构、所采用的设备及材料、管线的路由等，设计图纸应能详细指导施工。现代化小区的综合布线系统，应从系统的实用性、先进性、美观性、可扩充性等方面出发，协调好近期使用和远期发展的关系，建立起一个技术先进、开放式的现代化的综合布线系统。
参考文献：
[1]张宜.综合布线系统应用技术[m].电子工业出版社,2007.
电子设备结构设计篇5
【关键词】电子设备；支架
0引言
随着微电子技术和微计算机技术的快速发展，越来越多的电子设备被应用于民用飞机。在飞机的设计过程中，设计人员需根据各类电子设备在飞机上的安装位置设计相应的安装支架，来满足电子设备安全性、可靠性和维护性的要求。本文针对某型飞机的典型电子设备设计安装支架，并进行强度分析，验证支架强度的可靠性。
1支架结构设计
该电子设备安装于3mCU自然冷却标准设备托架上，标准托架前后各有一个安装点。设备安装支架设计过程中，设置两个几字型支架用于标准设备托架的连接，两个几字型支架通过和四个组合式的L型支架连接，最后通过四个机加角盒与主结构连接，如图1所示。因为该设备布置于地板下且靠近蒙皮的两个隔框之间，因而四个机加角盒分别通过与框腹板和地板支柱连接，将载荷传递的机身上，如图2所示。
2材料属性
设备安装支架选用的材料及相应力学性能见表1，其中σb表示材料拉伸极限；σmax表示模型最大等效应力；σbru表示材料挤压极限；表示材料弹性模量。
3边界条件
支架静强度分析需考虑飞机地面载荷过载包线、飞行机动载荷过载包线、飞机动d荷情况过载包线和飞机应急着陆情况惯性过载。本文参考该机型相应的载荷数据，整理后得到设备安装支架静载荷包线过载系数，见表2。
本文根据运输类飞机适航标准CCaR-25-R4中25.561（b）（3）条款，得到应急着陆下，设备安装支架载荷过载系数，见表3。
综合考虑上述载荷数据，由于侧向的过载大小相等，方向相反，因此只计算向左的情况；向后的过载大大小于向前的过载，向上的过载大大小于向下的过载，因此本文不将向后和向上的过载作为分析工况，得到如下分析工况，见表4。
4强度分析方法
5有限元模型
建立支架的有限元模型，其中支架结构采用四边形shell壳单元；设备用Conm2单元模拟，惯性力以加速度的方式加载，质量单元通过RBe3（设备刚度极大时则使用RBe2）施加于结构件上；在支架与主结构连接位置用SpC约束，约束自由度为123，作为边界条件，见图3。
6结果分析
结论：支架在以上3种工况下，最大应力值为89.52mpa，发生在LC2工况，结构零件在各个工况下安全裕度大于0，满足强度要求。
【参考文献】
电子设备结构设计篇6
关键字：接触热阻;不完全贴合;热仿真;自然散热
引言
在自然散热的电子设备散热过程中，主要热传递路径为：元器件印制板支撑架（模块壳体）导轨箱体机箱周围空气冷却，热量传递过程热阻包括传导热阻和界面接触热阻[1]。由于这些接触的表面很难完全贴合或理想光滑，因此结构件之间热传导必然存在接触热阻。自然散热电子设备内结构件接触的间隙中存有空气[2]。由于在温度低于700K的环境下，辐射换热可以忽略。并且自然散热电子设备内气体介质的流动较小，间隙内的热传导主要以空气的传导换热。因此，接触界面之间的热传导主要依靠微小接触面之间的实体热传导和间隙气体介质的传导[3]。研究表明，对界面接触热阻的产生的影响因素较多，主要有结构件材料的热参数，间隙间介质的热参数，气压（环境压力），接触表面特征参数，加载压力，材料微硬度等[4]。本文通过采用不完全贴合接触面的热阻计算模型对接触界面热阻进行分析，然后将热阻值考虑到电子设备的热仿真分析中，对电子设备结构的热仿真进行补充完善，提高电子设备热设计和分析的精确性。
1机箱导轨及模块冷板间接触热阻的计算分析
自然散热的标准电子设备内，各模块主要通过锁紧块固定安装在箱体导轨内，典型安装结构图如图1所示。模块上芯片热流除了部分自然散热，大部分通过模块冷板与机箱导轨接触面将热量导到机箱箱体上，进而将热量传递到周围环境中。不完全贴合接触面的接触热阻Rj主要由微接触热阻Rs、宏接触热阻RL、微间隙热阻Rg、宏间隙热阻RG[5]，具体计算分析模型如下：其中:c1,c2为接触材料的维氏微硬度系数；F为预紧力；aL为界面接触的实际接触半径；bL为接触面总外径；Y为接触面间平均距离；m为空气参数；D为宏间隙间距；kg为空气热导率。针对采用铝合金材料的模块冷板和机箱结构，并且锁紧块产生的压力大小为550n。铝合金材料的维氏微硬度系数及弹性模量、热导率、空气等相关系数为：c1=1.09Gpa，c2=0.008,kg=0.026w/（m•K），v1=v2=0.33，t=300K，mg=29，ms=27，ks=179w/（m•K），e1=e2=71Gpa,pr=0.703,Cp=1.007g/（J•K）,CV=0.72g/（J•K）,Λ=6.25×10-9。通过不完全贴合接触热阻计算模型分析得室温下模块与导轨之间的接触热阻大小为Rj=0.0002273K•m2/w；并依据稳态热导率测试标准aStmD5470对相同结构的接触热阻测量得Rj=0.000246K•m2/w；可见，采用不完全贴合面理论分析模型对模块与导轨接触热阻具有一定的准确性，误差仅为7%左右。
2电子设备热仿真对比分析
为了进一步分析接触热阻对热仿真分析准确度的影响，针对自然散热电子设备结构进行热仿真分析。整机结构模型如图2所示。在该电子设备整机热仿真过程中，考虑导轨和模型的接触界面的热阻值，将仿真结果与实测值、无接触热阻值进行对比分析。仿真结果如表2所示。由表1可知，在该自然散热电子设备结构中，充分考虑导轨与模块接触面的接触热阻值后可使得仿真精度提高近5%左右。在考虑接触热阻后，热仿真结果能控制在10%左右，因此，在电子设备热仿真分析过程中，热传递途径上的界面接触热阻应当充分考虑进去。
3结论
电子设备结构设计篇7
【关键词】pLC电磁兼容性电磁干扰
【abstract】thepaperanalysistheelectromagneticcompatibilityandelectromagneticinterferenceoftheelectricalcontrolcabinetforpLC（programmablelogiccontroller）system，inordertosolvetheelectromagneticcompatibilityandelectromagneticinterferenceandputsforwardtheschemeofstructuredesignofpLCelectricalcontrolcabinetwithprojectspecificrequirements，SuccessinsolvingtheproblemofstructuredesignofthepracticalapplicationofthepLCcontrolcabinet.
【Keywords】pLC；emC；emi
pLC（programmableLogicController可编程逻辑控制器）系统及相应的数控电子、电气产品随着技术的不断进步，pLC在工业领域中的应用日渐广泛，因而对pLC电气控制柜的结构设计也提出了更高的要求。首先设备是在较为复杂的工况电磁环境中运行，因而要求设备在实现设计的工作性能时，不因电磁干扰而影响各项性能指标；其次所涉及的设备不能干扰临近电子设备。这项要求为电子产品提出了一项重要指标――电磁兼容性。随着pLC控制柜内产品复杂度及产品数量的提高，在机箱的结构设计阶段必须充分地考虑到电磁兼容性问题，对于促进机箱结构设计的质量是很有必要的。本文通过对pLC控制柜内的电磁兼容性和电磁干扰的分析研究，并结合几种实际项目对控制柜的元器件种类、数量以及控制柜尺寸限制条件等的具体要求，提出了几种具有针对性的控制柜结构设计方案。这些方案在满足具体电气设计要求的同时也充分考虑了电磁干扰和电磁兼容性，实现了pLC控制柜的结构设计既能保证抗干扰的同时，又能保证电气原理以及施工和维护的便利性，同时也需要兼顾节约能源和成本等因素。
1电气控制柜电磁干扰分析
1.1电磁兼容性与电磁干扰
电磁兼容性的英文缩写为emC（electromagneticcompatibility），它是指：设备在共同的电磁环境中能在不降低任何性能指标的前提下正常工作。pLC电气控制系统各功能单元同在一个机柜之内，那么就要求这些功能单元在独自运行过程中相互适应。因而在pLC电气控制系统结构设计中首先要控制各功能单元的电磁发射，其次也要保证各功能单元不受外界电磁辐射的干扰。
1.2自生干扰
自生干扰是指pLC设备内部各功能单元之间通过电磁辐射及电路连接而产生的干扰，这些干扰表现为：pLC（programmableLogicController可编程逻辑控制器）系统各功能组件及相应的数控电子、电气部件间的电磁干扰；印刷电路板上的线间电容和级间漏电造成的干扰；pLC设备各功能单元内部产生的高频辐射，影响元器件本身或者其它元器件的稳定性造成的干扰。
1.3入侵干扰
入侵干扰是指pLC电气控制柜系统以外的因素对pLC电气控制系统产生的干扰，主要包括以下几种情况：外部高电压设备通过共用的电源及公共接地线对pLC电气控制柜系统产生的干扰；外部高频高压设备在空间产生的强磁场，通过辐射对pLC电气控制柜系统产生的干扰；由于设备散热而引起的pLC电气控制柜系统的功能单元性能改变致使整机功能难以实现或性能指标下降；各功能单元的供电电路通过电源变压器、开关电源及逆变器等产生的干扰。
1.4电磁干扰的形成
（1）沿电路的连接线（电源线、接地线或信号线）形成的电磁干扰。这种干扰可称为连线干扰或直接干扰。连线干扰或直接干扰，在电路设计之初就应加以考虑，因为它是不可避免的。一旦电路设计定型这种干扰就存在了。（2）间接干扰是指空间周围辐射源通过空间传播形成的电磁干扰。干扰源的辐射功率的分贝数如果大于pLC电气控制柜系统中具有增益功能电路的增益分贝数，那么这种电磁干扰即形成了。此外电子设备机箱还存在着结构位移场、电磁场、温度场之间相互影响、相互耦合。这些也应在电磁兼容性中加以考虑。
2电气控制柜的电磁屏蔽
电磁屏蔽显然是使pLC电气控制柜设备免受干扰的最有效的方法。干扰源、耦合途径和感受器（敏感装置）构成了电磁干扰的三要素。电磁兼容性设计内容包括：限制干扰源的电磁发射、控制电磁干扰的传播及增强敏感设备的抗干扰能力。因而电磁屏蔽是电磁兼容性设计的极其重要的环节。
2.1电磁屏蔽的基本原理
根据电磁学的基本原理凡导电和导磁性能良好材料构成的封闭壳体具有电磁屏蔽功能。利用该原理来控制电磁干扰，抑制电磁感应和辐射的传播。目前我们生产的pLC电气控制柜设备都有金属支撑架和金属外壳体，它一方面具有机械结构功能，另一方面还兼有电磁屏蔽的功能。这种电磁屏蔽是符合电磁兼容性设计原则的。这种电磁屏蔽可防止pLC电气控制柜设备的电磁辐射造成对外电磁环境的污染。同时可避免pLC电气控制柜设备在外界电磁干扰下，无法正常工作和性能指标的下降。因此，机箱对pLC电气控制柜电磁兼容性能的影响是十分大的。有效地电磁屏蔽可以提高抗干扰能力，实现电磁兼容。为实现设备的正常功能通常采取的屏蔽措施有：静电屏蔽，主要用来屏蔽静电场和恒定磁场；以及电磁屏蔽，主要用于屏蔽交变电场、交变磁场以及交变电磁场。
2.2电磁屏蔽的基本要求
通过上述分析可以给出一些电磁屏蔽设计的基本要求：（1）在屏蔽材料的选择上一定选用导电性和导磁性良好的材料。如果两种性能不能兼顾，可采用电场屏蔽和磁场屏蔽分别屏蔽的双层屏蔽的结构来解决。因为导电性好的材料可有效地屏蔽电场波，而导磁性好的材料可有效地屏蔽磁场波。（2）由于屏蔽磁场要求屏蔽体一定远离磁场源，所以要求屏蔽体和被屏蔽的电路间留有相应的空间。（3）对于1kHz以下的频率很低的磁场，应采用高导磁性的材料进行屏蔽，常用的材料是含镍80%左右的坡莫合金。
3电磁屏蔽在电气控制柜结构设计中的应用
pLC电气控制柜在结构设计中应充分考虑电磁屏蔽，以保证控制柜内的各个设备元件正常稳定工作。pLC电气控制柜的干扰主要由两个部分组成：一是来自外界的干扰，屏蔽外界干扰最主要的途径是通过柜体来解决的；二是来自内部元器件之间的干扰，屏蔽这种干扰主要是通过元器件之间的相对隔离来实现，在实际应用中主要有两种隔离方式，隔离方式的不同取决于元器件的安装方式、数量以及柜体尺寸大小。
3.1一般形式的pLC控制柜的结构设计
在pLC电气控制柜在结构设计中一般主要采取以下措施：（1）控制柜体采用不锈钢（Q235）材料，柜体采用框架式结构；框架式结构便于柜内元器件的安装同时提高了机柜整体的强度和稳定性，而不锈钢材料一方面可以保证柜内的电子原件不受外界的电磁干扰影响正常工作，另一方面也增加了柜体的结构强度。（2）一般的pLC控制柜采取的是一块底板式安装，控制柜内设备垂直于安装底板安装，安装底板固定于柜体框架上；因此，为保证控制柜里的核心元件――pLC模块，不受其它设备的干扰，需要将pLC模块集中安装于电气控制柜的上部，与其它电气设备保持一定的电气距离，并且周围布置走线槽，从而减少了其它元器件对它的干扰影响，保证pLC的稳定运行。（3）如果控制柜内还有其它强电设备（如变压器、变频器等）等，这些设备在启动和运行时，都将产生不小的电磁干扰，因此需要将这些设备安装于控制柜底部尽量远离pLC模块。同时也需要将这些强电设备与弱电设备（信号转换器、DC电源等）分别安装在控制柜内不同区域，各器件周围必须保证一定的接线距离以及线槽布置，保持接线距离和布置接线槽在这里也起到了一定的抗干扰作用，空间允许的情况下，应该尽量将各类器件分域区布置。图1为一般情况下设计的pLC控制柜的布置图。
控制柜尺寸2100×800×600（高×宽×深，单位mm），控制柜中使用1块安装底板，安装底板上划分了7个区域（区域间由线槽隔开），各个区域的元器件如表1。
综上所述，由于考虑到pLC模块与其它设备间的干扰问题，在控制柜结构设计中，需要保证pLC模块与其它设备之间的安装距离，因此控制柜的空间则不可避免的需要更大。
3.2特殊形式的pLC控制柜的结构设计
在实际应用中，往往会有特殊的项目要求，如隧道内的区域控制器项目的箱体大小受到隧道洞的限制，高架项目的箱体大小受到安装法兰大小的限制，挂壁式的箱体大小受到立柱大小以及抱箍位置的限制，都会对控制柜的大小尺寸有比较严格的要求。需要在狭小的控制柜空间内安放下pLC模块、开关电源、光端机、变压器、BBC广播功放等设备并保证其正常工作，这就对控制柜的结构设计提出了新的要求，一整块安装底板的安装方式和单独依靠增加设备间距来降低干扰的方式对这些项目的控制柜就不适用了。因此，在这些项目的控制柜的设计中需要采用一些特殊的结构设计方案，使得控制柜根据项目需要更加应地制宜，已达到项目预期的目的。
3.2.1条架式的pLC控制柜的结构设计
对于强电设备较多而控制柜尺寸较大的pLC控制柜，可以采取以下方式：将柜内各个设备分别（或分类）安装在控制柜内不同区域并使用不同安装底板固定，安装底板使用覆铝锌板，厚度1.5～2.5mm（根据设备元件的重量选择不同的厚度）。采用独立的安装板可以有效的减少设备之间的电磁干扰，保证了设备的正常工作。这种结构设计还可以有效的提高施工和现场维护的效率：需要维护的时候只需拆下相应的条架即可，不需要整个底板都卸下，节省了人力物力；而条架安装件上下各翻两道边，在大小满足器件的同时强度依然可靠。图2为条架式设计的pLC控制柜的布置图。
控制柜尺寸2100×1600×600（高×宽×深，单位mm），控制柜中使用8块安装条架，每块安装条架上的元器件如表2。
3.2.2抽屉式的pLC控制柜的结构设计
对于强电设备较少（或没有）而控制柜尺寸较小的pLC控制柜，可以采取抽屉式安装的设备安装方式。各个抽屉之间相互有金属隔板（Q235或覆铝锌板材）隔离，厚度1.5～2.0mm左右，pLC模块与其它设备分别安装于不同的“抽屉”中。由于不同的区域相对独立，这样就有效的隔离了pLC模块以及其它设备之间电磁干扰，另外通过金属隔板来隔离干扰效果明显优于线槽等pVC材料以及拉大器件间距等的阻隔效果，无论从硬度强度还是节约空间和材料方面来说都有明显的优势。采用这种安装方式也便于日常的维修和检查工作：在检修某一区域设备时不会影响到其它区域的设备。该形式的安装方式目前在车道控制器的项目已得到了广泛的应用并收到了很好的效果。图3为抽屉式设计的pLC控制柜的布置图。
控制柜尺寸800×500×350（高×宽×深，单位mm），控制柜中设计了3个安装区域（抽屉），每个安装区域里的元器件如表3。
3.2.3双层式的pLC控制柜的结构设计
对于设备较多而控制柜尺寸较小的pLC控制柜，可以采用另一种新颖的布局方式：双层安装板的布局形式。不同于抽屉式的上下结构安装，双层结构是在除了安装底板以外，采用金属立柱和铰链或合叶等布置一块与底板平行的安装板（隔板采用覆铝锌板，厚度1.5～2.0mm），将需要屏蔽的元器件装在这块安装板上。由于有一层安装板的隔离，起到了屏蔽的目的。由于采用铰链或合叶的立柱的形式，不会影响现场维护人员进行维修和车间人员进行安装接线，随时可以摇动的安装板，给施工带来极大的便利。采用这种安装方式可以有效的利用控制柜内有限的空间，既能做到在有限的控制柜内摆放大量的元器件，又可以较好的解决设备之间的电磁干扰问题。图4为双层式设计的pLC控制柜的布置图。
控制柜尺寸930×600×320（高×宽×深，单位mm），控制柜内“a”、“B”2个安装底板在第一层，“C”、“D”、“e”3个安装底板分别通过铰链和合叶安装在第二层，每个安装区域里的元器件如表4。
4结语
实际项目的具体要求复杂多样，对pLC控制柜的结构设计也提出不同要求，通过对电磁干扰和电磁兼容性的分析研究，可以在结构设计中针对不同的要求实现保证电气原理和抗干扰兼顾的同时更好的做到提供施工和维护的便利性以及节约能源和成本等因素。
参考文献：
[1]冯慈章，马西奎.工程电磁场导论[m].北京：高等教育出版社，2002.
[2]区健昌.电子设备的电磁兼容性设计[m].北京：电子工业出版社，2004.
电子设备结构设计篇8
一般在进行雷电防护工程设计时,要深入探究雷电防护工程的整体设计系统。为了更好地解决高层建筑雷电防护工程设计中存在的问题,可建立高层建筑综合防雷系统的防雷运作区域(LpZ)防雷击电磁脉冲(Lemp),按照ieC标准将保护空间划分为不同的防雷区域(LZ)。
2高层建筑雷电防护工程设计的七大要素分析
根据以上雷电防护系统结构设计及原理分析,这里笔者归结出高层建筑雷电防护工程设计的七项重要因素,下面进行具体的探讨。
2.1接闪功能与接闪器设计。高层建筑物接闪功能应具备装设独立或架空接闪器(如避雷带、针、网)、耐流耐压能力、连续接闪效果造价以及美学统一性等条件。高层防雷建筑物应装设独立架空避雷线(网)或避雷针,通过滚球法来计算确定避雷针保护范围。在设计时要注意根据《建筑物防雷设计规范》规定,在建筑物的天面,选用合适网格尺寸的避雷网,用导体联结成一个网状的雷电保护装置构成避雷网。当高层建筑物内具有较多的弱电子设备时,屋面上安装较小的避雷网格形成最大的电磁屏蔽。
2.2分流影响与引下线设计。雷电的分流效果直接受到引下线数量和粗细的影响,数量越多,则雷电流越小,其感应范围也相应缩小,且相互间距离不小于规范规定。对于高层建筑物,应根据《建筑物防雷设计规范》规定,选择合适的引下线间距,间距越小且电位分布较均匀,对雷电感应的屏蔽越好;当引下线过长时,在建筑物中间部位增设均压环,可起到较好的减小电感电压降、分流以及降反击电压的作用。若高层建筑物内具有较多弱电子设备时,按照建筑物的柱距沿其,每隔6m设置引下线,焊接每层圈梁钢筋,使引下线与各楼层的等电位联结母线相连,可减少室内金属物体间的电位差,避免发生反击。
2.3均衡电位与等电位连接、电涌保护器安装。在防雷电工程设计时,为了保证高层建筑物内无电压反击,可按照《建筑物防雷设计规范》相关规定,在高层建筑物各部分空间不同的Lem的严重程度和指明各区交界处等位置预留等电位连接板,与房屋防雷装置相连,使结构钢筋与各种金属管线都能连接成统一的等电位导电体,不仅能有效防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备,同时也可以装上限制瞬态过电压和分走电涌电流。对于高层建筑而言,可根据防雷需要和电子系统类型不同,通过构建不同的等位连接网,来有效防止防雷击电磁脉冲和电压反击。对于不超过300kHz的电子模拟系统可采用S星型结构;对于电子系统为mHz级的数字系统,可采用m型网状结构。
2.4屏蔽作用与间隔距离、屏蔽设计。为了使高层建筑物内的各电子系统免遭雷电电磁脉冲的破坏,有必要在建筑物、设备和各种线路(管道)设计屏蔽,一般应在对各项系统和设备进行耐压水平调查后,再将高层建筑内部钢筋、金属构架与地板、门窗等互焊成法拉第笼,再连接地网构成初级屏蔽网,再根据图1.2所示在防雷区内施行多级屏蔽。设计时尤其要注意初级屏蔽网的衰减程度和屏蔽层厚度、网孔密度、屏蔽材料以及雷击点与屏蔽空间的间隔距离,方能有效防卫雷电的袭击。
2.5接地效果与接地装置设计。接地装置可分为自然接地体和人工接地体。在设计时应利用建筑物的基础构造钢筋作为自然接地体;对于人工接地体,宜敷设成环形方式;对独立的垂直接地体而言,可用周圈式接地装置,接地体靠近基础内的钢筋有利于均衡电位;对木结构和砖混结构建筑物需要独立引下线,并采用独立接地方式,以钻孔深埋接地极的效果为最好。在防雷设计中设置共用接地装置时,还应在建筑物各楼层设备安装位置,设置接地预留端子或接地地板,进行总等电位联结和局部等电位联结。
电子设备结构设计篇9
医疗电子设备接地系统的设计问题，一直备受关注。文章结合济南市历下区人民医院综合楼医疗电子设备接地系统的设计，阐述了医疗电子设备接地、等电位联结形式的选择及做法，并对在设备安装和使用过程中容易出现的问题进行了分析。
关键词
医疗电子设备?共用接地?单独接地
等电位联结?接地电阻
一、工程概况
济南市历下区人民医院综合楼地上10层，地下2层，总建筑面积31484.95m2，建筑高度43m。功能分区为：地下二层为车库、变配电室、中心供应室；地下一层为车库、餐厅、病房药库；一至四层为门诊、办公区，急诊、放射科设在一层，手术部设在三层；五至十层为标准病房，屋面设电梯机房、水箱间等；消防控制中心（兼监控中心）设于地下一层，通信网络、综合医疗管理、医疗信息管理系统及医院专用系统机房设于三层。
工程从立项到设计、施工直至竣工验收（2008年5月正式启用）仅一年多的时间，时间紧，任务重、要求高。以下仅就该工程医疗电子设备接地系统做介绍。
二、医院综合楼医疗电子设备接地系统
济南市历下区人民医院综合楼功能较多，应用了很多大规模集成电路和计算机技术的医疗电子设备，如mRi（核磁共振成像）、Ct（计算机断层扫描）、eCt（同等素断层扫描）、DSa（数字减影血管造影）等，这些医疗电子设备接地系统的设计在整个工程设计当中占有很重要的份量。
（一）共用接地
《电子计算机房设计规范》（GB50174—93）规定：交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地四种接地宜共用一组接地装置。医疗电子设备应同时具有信号电路接地（信号地）、电源接地和保护接地等三种接地系统。
医院综合楼采用共用接地形式，医疗电子设备与防雷共用接地网。施工设计采用共用接地网的原因是如果两个接地系统在电气上要真正分开，在地下必须满足一定的距离，否则两个接地系统形式上是分开了，而实际（指电气上）仍未分开。且由于两个电气系统，通过接地网的相互联系而产生强烈的干扰，严重时甚至造成两个接地系统都不能正常工作。这在实际中的例子是相当普遍的。
试验证明，在单根接地极情况下，距接地极20m远才可看成零电位。而医院院区内外建筑密度很高，要将两电气系统接地，在电气上真正分开，在地下要满足20m的距离是做不到的。而采用共用接地形式不但经济合算，而且在技术上也是合理的，因为采用共用接地后，各系统的参考电平将是相对稳定的。即使有外来干扰，其参考电平也会跟着浮动。许多工程实际情况已证明采用共用接地形式是解决多系统接地的最佳方案。
（二）等电位联结
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343—2004）规定：需要保护的电子信息系统必须采取等电位连接与接地保护措施。
医院综合楼等电位联结主要由总等电位联结、楼层等电位联结、局部等电位联结、辅助等电位联结等组成。在地下一层做总等电位联结，meB箱设于变配电室内，将高低压配电设置的pe母线、基础接地极的引线、公用设施的金属管道、建筑物金属结构体、电梯轨道等可导电部分相互连通；在弱电竖井内采用20×4的铜排设接地干线（引自meB箱）且每层在距地平水平0.3m处敷设一圈20×4的铜排做楼层等电位联结，与本层墙面、地面钢筋网可靠焊接。施工设计在弱电竖井内没有利用建筑的柱内钢筋作为接地干线，其目的是使导体阻抗远远小于建筑物结构钢筋阻抗，为楼层、局部等电位接地端子板上可能出现的雷电流提供了一个快速泄放通道，这也符合《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343—2004）的规定。
综合楼在放射科各机房、手术室、iCU、抢救室、治疗室及病房等1类和2类场所内设局部等电位联结箱LeB，上属各场所内的所有医疗电子设备的可导电金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、防静电接地、保护接地、浪涌保护器（SpD）接地端及建筑物金属结构等均与之做可靠联结，LeB箱采用φ25多股铜芯线穿半硬质塑料管引自弱电竖井内接地干线。
综合楼对于病房、治疗室等数量比较多的医疗场所的局部等电位联结结构形式，从经济性考虑，采用单点也就是S型。从病房、治疗室配电箱pe母排放射引出的pe线兼作设备的信号接地线。这种接地方式适用于抗干扰能力较强且数量较少的医疗电子设备。这种能同时实现保护接地和信号接地的方式是最为简单易行的。
而对于放射科各机房、手术室、iCU、抢救室等医疗场所的局部等电位联结结构形式，从重要性考虑，采用多点也就是m型或Sm型，这种结构形式适用于拥有复杂的医疗电子设备的医疗场所。在这类场所内，除用pe线作保护接地外，还将设备外壳尽量短直地联结到设备下方的局部水平等电位铜质网格上，网格的作用是为医疗电子设备抑制高频干扰提供一个低阻抗的参考平面，从而降低干扰水平。网格和房间内局部等电位联结LeB箱相联结，采用宽为60mm～80mm，厚约0.6mm的铜带，在地面上组成600mm×600mm的网格或者在现浇混凝土楼板施工时，将楼板钢筋焊接成网格，并为每台医疗电子设备至少预留两个与网格连接的端子。
为了防止从设备引至网格的导线产生谐振（当隔离绝缘导线的长度为干扰频率波长的1/4或其奇数倍时将产生谐振，这时导线的电抗将为无穷大，即成为一根天线，能接收磁场的干扰或发射出干扰磁场。），每台医疗电子设备从基准平面引两根导线接于其底的对角处，两根导体一长一短，相差约20%，如一根为1.0m，则另一根为0.8m。这样，即便其中一根发生谐振，即阻抗无穷大时，另一根肯定不会。采用Sm型局部等电位联结结构形式，还消除了在高频条件下导体因存在电容耦合而将高频干扰信号进行传播的现象。
电子设备结构设计篇10
【关键词】绕线转子三相异步电动机结构设计双轴伸
1前言
YR系列绕线转子三相异步电动机作为一种通用的驱动设备，由于其启动性能可调的特点，被广泛应用作压缩机、破碎机、磨机、轧机及风机、水泵等的驱动设备。近年来，随着国家对安全生产要求的提高以及设计院对驱动系统简化设计的要求，大型三相异步电动机较多地被设计制造成双轴伸转子结构。对于笼型电动机来说，要实现这一要求比较简单；对于绕线型三相异步电动机，要实现这样的要求是有一定的难度的。笔者根据绕组型异步电动机的设计特点，借鉴中小型汽轮发电机的结构特点，较好地解决了YR系列绕线转子三相异步电动机的双轴伸结构设计问题。为各种主机设备的驱动电机选型及系统设计提供了一种新的思路。
2结构设计与思路
2.1现有结构方式
国家标准JB/t7594、JB/t10445和JB/t13957对于绕线转子三相异步电动机的结构均给出了滑环在内和滑环在外两种结构。根据设计制造经验，滑环在内结构以其设计制造结构简单，电气连接方便而很受制造厂和用户的欢迎。但由于滑环部分与电动机本体之间的密封问题难于解决，使得滑环部分产生的碳粉很容易进入电动机本体内部，从而对定、转子铁芯及绕组产生污染，带来与电气绝缘相关的一系列问题。因此，目前多数电动机制造厂家更愿意采用滑环在外的结构。
滑环在外的结构，将滑环部分分离出电动机本体之外，成为一个独立的整体，这样不但解决了碳粉对铁芯及绕组的污染问题，也为电动机的日常维护带来了方便。但这样的结构也仅仅适用于单轴伸的电机结构。采用滑环在外结构，要实现双轴伸的结构设计是很难实现的。转子本体与滑环连接一般采用电缆连接或铜箔连接，这种结构要求电缆或铜箔必须从空心轴中沿径向穿入并穿出。这在工艺上是很难实现的。因此，电动机制造厂家在接到用户提出的双轴伸结构要求时，往往采用滑环在内的设计结构，在满足用户结构性能要求的同时，牺牲了电动机的整体安全可靠性。
2.2新结构的提出和特点
两年前，我公司接到一个出口产品的设计任务，电机型号为YRKK800-63100kw6.6kV，要求带辅传轴伸。接到这个设计任务时，曾经考虑过多种设计方案，若采用滑环在内的结构，很容易实现。但考虑到其存在的安全隐患和维护成本，最终放弃了这个结构。而采用滑环在外的结构，就必须解决滑环与转子本体间的电气连接问题，必须解决电气连接沿空心轴的引入与引出问题。最后，根据自己曾经从事过多年中小型无刷励磁汽轮发电机设计经验，成功地解决了这一结构难题。
这种结构的特点是将所有的电气连接均采用成型预制件，硬连接。要求预制件具有一定的尺寸与空间精度。参照发电机的转子结构设计，笔者把滑环在外的双轴伸绕线转子穿线结构由通常的电缆或铜箔结构改成了绝缘硬铜棒结构，成功地解决了电缆或铜箔只能穿入不能穿出的难题。结构如下图所示。电动机转轴为空心轴，在靠近转子引线端部部位和轴颈以外的相应部位垂直于轴表面钻3对孔。每对孔沿轴中心呈120°分布，在轴向上，考虑到孔对轴强度的影响，相邻孔间按照一定间距分布。绝缘铜棒与轴对应的位置设计成相应的螺孔结构。必要的话，轴与绝缘铜棒可以进行配钻。
（图1）根据以上的结构考虑，笔者在YRKK80
0-63100kw6.6kV电动机上进行了结构试用，该结构电动机在制造过程中没有出现任何的工艺不适用问题，电气检测一次合格。样机在用户现场投入使用至今，运行正常。
3需要注意的问题说明
3.1绝缘铜棒采用模压绝缘结构，绝缘层热压成整体；
3.2引出件与绝缘铜棒的连接结构设计需要考虑爬电距离。如果必要的话（根据制造精度与经验）可以考虑以硅橡胶进行缝隙填充；
3.3绝缘铜棒由异型铜排进行绝缘模压，必须注意异型铜排的直线度；
3.4需要考虑绝缘铜棒在轴中心孔的固定；
3.5考虑到轴承的选型与结构设计方便，轴中心孔应尽可能小；
3.6需要进行导体载流量核算；
3.7必要时，需要提取副轴伸负载数据进行轴强度计算；
3.8根据负载性质，需要进行必要的转子挠度校核；
3.9轴孔与绝缘铜棒的螺孔在加工时必须保证一定的配合精度，包括轴向的尺寸与角度分布。
4结束语
绝缘铜棒的电气引出结构在YR系列绕线型三相异步电动机的双轴伸结构设计中的应用是可行的。这种结构较好地解决了绕线型三相异步电动机的双轴伸结构设计难题，对绕线型三相异步电动机的应用及功能设备的系统设计提供了较好的思路。特别是在对连续安全作业要求较高的化工、水泥等行业所需电动机的设计具有较好的实用意义。同时，这种结构也可应用于风力发电行业的电器联接。
参考文献
[1]陈世坤.电机设计.机械工业出版社.2005