淺析手持式電動(dòng)工具電磁干擾的抑制

［摘要］本文從電動(dòng)工具的電磁兼容性要求出發(fā)，簡要介紹了手持式電動(dòng)工具電磁干擾的原理及傳播形式，結(jié)合日常實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探索出一些實(shí)用的、低成本的抑制方法和措施，為今后電動(dòng)工具電磁干擾的研究與解決提供了參考。

［關(guān)鍵詞］ 電磁干擾 抑制 電動(dòng)工具 手持式

一、國內(nèi)外對電動(dòng)工具電磁兼容性的要求

近些年來，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛運(yùn)用，手持式電動(dòng)工具的技術(shù)越來越成熟，在追求卓越性能的同時(shí)，各國對其電磁兼容要求越來越高，相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷地更新和完善，產(chǎn)品認(rèn)證認(rèn)可的門檻越來越高。很有必要對電動(dòng)工具電磁干擾進(jìn)行研究，提出一些抑制方法。目前，適用標(biāo)準(zhǔn)有： GB4343、EN55014、EN61000、IEC61000等。GB4343提供了二個(gè)電磁干擾測試數(shù)據(jù)極限值表，如表1、表2所示。

表1 148.5kHz～30MHz的端子電壓限值

167891011

頻率范圍電動(dòng)機(jī)額定功率≤700W700W<電動(dòng)機(jī)額定功率≤1000W電動(dòng)機(jī)額定功率>1000W

MHzdBuV

準(zhǔn)峰值dBuV

平均值dBuV

準(zhǔn)峰值dBuV

平均值dBuV

準(zhǔn)峰值dBuV

平均值

0.15～0.35隨頻率的對數(shù)線性減少

66～5959～4970～6363～5376～6969～59

0.35～5594963536959

5～30645468587464

當(dāng)使用帶準(zhǔn)峰值檢波器接收機(jī)測量時(shí)，如果符合用平均值檢波器測量的限值，則認(rèn)為受試設(shè)備必然符合兩種限值。

表2 30MHz～300MHz的騷擾功率限值

家用及類似電器電動(dòng)工具

123456789

頻率范圍電動(dòng)機(jī)額定功率≤700W700W<電動(dòng)機(jī)額定功率≤1000W電動(dòng)機(jī)額定功率>1000W

MHzdBuV準(zhǔn)峰值dBuV平均值dBuV準(zhǔn)峰值dBuV平均值dBuV準(zhǔn)峰值dBuV平均值dBuV準(zhǔn)峰值dBuV平均值

30～300隨頻率線性增大

45～5535～4545～5535～4549～5939～4955～6545～55

當(dāng)使用帶準(zhǔn)峰值檢波器接收機(jī)測量時(shí)，如果符合用平均值檢波器測量的限值，則認(rèn)為受試設(shè)備必然符合兩種限值。

二、手持式電動(dòng)工具電磁干擾的干擾原理

使用換向器電機(jī)的手持式電動(dòng)工具，其單相串激電機(jī)所產(chǎn)生的無線電電磁干擾比一般直流電機(jī)嚴(yán)重，單相串激電機(jī)的換向條件要比一般直流電機(jī)嚴(yán)酷很多。在換向過程中，不是在電流逐漸降到零時(shí)，換向片才與電刷脫開，而是在有電流的情況下斷開，這就造成系統(tǒng)電流突變，這種突變的電流具有豐富的高頻成份，并在極短瞬間釋放出能量。這種能量除造成周圍空氣電離形成火花或電弧外，另一部分使電機(jī)形同一個(gè)高能發(fā)射器，不斷向周圍傳播，形成電磁干擾。

手持式電動(dòng)工具產(chǎn)生的電磁干擾主要通過兩種形式傳播：即傳導(dǎo)和輻射。傳導(dǎo)形式主要傳播30MHz以下的干擾電磁，絕大部分通過電源線傳入公共電網(wǎng)，進(jìn)而干擾接收設(shè)備。輻射形式主要傳播30MHz以上的高頻能量，以電磁的形式通過未屏蔽接地的電機(jī)部分和電源線向外輻射，最終被接收設(shè)備接收而產(chǎn)生干擾。

三、手持式電動(dòng)工具電磁干擾抑制措施

1．降低干擾能量

首先從減少或削弱電流突變的因素著手。如改善換向，減小導(dǎo)電接觸的振動(dòng)，保證電刷與換向器表面的良好接觸。通常的方法有：

A、控制換向器的圓度，減少徑向跳動(dòng)，一般要求圓度≤4.0um，徑向跳動(dòng)≤0.05mm；

B、調(diào)整電刷彈簧壓力，壓力越大干擾越小；

C、選擇電刷電阻率，電刷的電阻增大，干擾會(huì)在電刷上消耗減小。

2．加裝吸收回路

當(dāng)電機(jī)因素已解決后，減少電磁干擾最有效的辦法是增加吸收回路。主要有：

A、對于降低傳導(dǎo)引起的干擾電壓，主要采用加裝電容濾波器（如圖1所示），通過在開關(guān)后面加裝電容C形成一個(gè)濾波器，C一般取0.1～0.68uF。

上述仍達(dá)不到抑制電磁干擾要求的，還可以采用裝△電容抑制器（如圖2所示），通過在C1上加裝兩個(gè)C2，其中心點(diǎn)同定子鐵芯相連，C1一般取0.1～0.33uF，C2一般取2500～4700PF。

B 、對于降低輻射引起的干擾功率，主要采用加裝電感濾波器（如圖3所示），通過在定子繞組與電刷之間增加兩個(gè)對稱的電感，來抑制其輻射，電感L一般取50～500uH，電感的連線盡可能短。

30.0032.6236.0440.9061.00162.0225.0300.0

未裝電感L63.3266.4064.7055.7051.946.0045.4947.72

裝電感L44.2945.0044.1242.3341.1139.8037.7040.08

差值19.0319.418.5812.3710.796.27.797.64

四、結(jié)論

綜上所述，手持式電動(dòng)工具電磁干擾抑制可通過調(diào)整電刷、電刷彈簧、加裝電容電感等措施，取得較好成效。這種方法和措施可以廣泛運(yùn)用于電動(dòng)工具的設(shè)計(jì)與制造中，為今后電動(dòng)工具的發(fā)展提供一定參考。