排除機(jī)械電子設(shè)備中電氣干擾的措施研究

1.孟 達(dá) 2.陳文文

1.新疆特變電工集團(tuán)有限公司沈陽(yáng)電氣分公司 2.沈陽(yáng)特變電工電氣工程有限公司

電氣干擾會(huì)對(duì)機(jī)械電子設(shè)備的正常使用帶來(lái)很多不利影響，因此，對(duì)電氣干擾及抗干擾措施進(jìn)行研究就顯得十分必要，而要真正探討出抗電氣干擾的措施，就需要對(duì)干擾源及其傳輸路徑進(jìn)行研究。本文對(duì)電源干擾和電磁干擾這2類干擾源進(jìn)行了分析，然后再對(duì)如何防止和減小這些干擾源對(duì)機(jī)械電子設(shè)備的影響進(jìn)行了詳細(xì)探討。通過(guò)分析，本文總結(jié)了常用的4種抗干擾措施，并對(duì)其中的接地抗干擾進(jìn)行了具體分析。希望能夠?qū)?shí)際工作中的電子設(shè)備抗干擾工作提供有益的借鑒和幫助。

1 電氣干擾途徑及原因

電源干擾的傳播通常都是通過(guò)導(dǎo)線才得以進(jìn)行的，在此過(guò)程中，由于導(dǎo)體本身的介質(zhì)作用，感染源的能量會(huì)被部分消耗。不過(guò)，值得注意的是，盡管干擾信號(hào)主要是通過(guò)導(dǎo)線傳播，但在傳播的過(guò)程中，導(dǎo)線相當(dāng)于一個(gè)發(fā)射天線，它可能會(huì)向周圍空間發(fā)出干擾輻射，從而會(huì)對(duì)導(dǎo)線附近的設(shè)備產(chǎn)生干擾，而這也是干擾源的一種作用途徑。電磁干擾的傳播途徑有2種：金屬導(dǎo)線與空間場(chǎng)。其中空間場(chǎng)是主要途徑，通過(guò)某一空間場(chǎng)，會(huì)形成一種電磁場(chǎng)，干擾信號(hào)在磁場(chǎng)內(nèi)以波的形式向設(shè)備周圍的空間傳輸。產(chǎn)生的干擾的表現(xiàn)形式很多，變化性也非常強(qiáng)。在理論上，可以將這類干擾分為共模干擾和差模干擾2種。其中，共模干擾又叫作共態(tài)干擾、不對(duì)稱干擾，它的形成和電源輸入線對(duì)大地之間的電壓差有關(guān)；差模干擾又被叫做對(duì)稱干擾、串模干擾或者正態(tài)干擾，它常發(fā)生于同一電源路之上。在實(shí)際中，共模干擾和差模干擾會(huì)出現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換的情形，因此，我們一般不會(huì)將二者區(qū)分得過(guò)于嚴(yán)格，只是籠統(tǒng)地分析電源干擾對(duì)于機(jī)械電子設(shè)備的影響。電磁干擾是指在某一混合電磁環(huán)境中，某一電子設(shè)備所受到的不能保持系統(tǒng)穩(wěn)定性的干擾類型。一般來(lái)講，電磁干擾會(huì)以傳導(dǎo)和輻射這2種形式對(duì)電子設(shè)備產(chǎn)生影響。所謂的輻射干擾是指那類通過(guò)電磁波輻射來(lái)傳播干擾信號(hào)的輻射類型；而另外一種通過(guò)公共阻抗來(lái)傳播干擾信號(hào)的則是傳導(dǎo)干擾。與電源干擾相似，輻射干擾和傳導(dǎo)干擾也可能通過(guò)導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。

2 排除電氣干擾的措施

2.1 濾波抗干擾

濾波器是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)備，它由分布參數(shù)的電阻、電感和電容構(gòu)成，可用于抑制低頻以及中頻的電器干擾。這種設(shè)備可以對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行識(shí)別和歸類，從而只會(huì)讓允許范圍內(nèi)的頻率通過(guò)j這就起到了排除電氣干擾的作用。濾波器的選擇對(duì)干擾排除的效果有很大影響。在常用的T型濾波器、C型濾波器、L型濾波器和1r型濾波器中，有的對(duì)于濾除高頻紋波有效，有的則對(duì)濾除低頻紋波有效。50Hz的C型低通濾波器就可用于排除220 V交流電源所產(chǎn)生的干擾。在選擇濾波器的過(guò)程中，我們可以首先使用干擾儀器來(lái)獲取干擾源的頻譜以及干擾波的幅值，然后再作出針對(duì)性的選擇。值得注意的是，對(duì)于那些使用直流電源的電子設(shè)備，我們可以在電源處安裝并聯(lián)電容來(lái)對(duì)電源處產(chǎn)生的高頻紋波進(jìn)行過(guò)濾。

2.2 電氣隔離抗干擾

導(dǎo)線是干擾源傳輸?shù)闹饕緩街唬贿^(guò)，這種傳輸方式還可細(xì)分為電源線傳輸、信號(hào)線傳輸和控制線傳輸幾種形式。對(duì)于經(jīng)過(guò)導(dǎo)線傳輸?shù)碾姎飧蓴_，我們可以采用脈沖變壓器或者光電器件進(jìn)行隔離；對(duì)于模擬輸入信號(hào)干擾，我們可以使用隔離放大器來(lái)對(duì)主回路和輸入回路進(jìn)行處理，從而隔離掉模擬輸入信號(hào)。另外，我們還可以使用光電耦合以及變壓器來(lái)處理耦合輸入信號(hào)，這也是技術(shù)人員經(jīng)常使用的方式。

2.3 屏蔽抗干擾

屏蔽技術(shù)在抗干擾領(lǐng)域的應(yīng)用較為普遍，實(shí)際上它是利用一種具備優(yōu)良導(dǎo)電性的金屬材料來(lái)制作一種全封閉殼體，而這種殼體可以限制某一設(shè)備的內(nèi)部電磁能量以防其越出設(shè)定區(qū)域；另外，它還可用于阻止外來(lái)電磁能量進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部區(qū)域。屏蔽技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)較為成熟，通常有以下幾種：靜電屏蔽，也就是讓屏蔽體單端接地。雙層屏蔽，這種屏蔽技術(shù)適合在強(qiáng)干擾電場(chǎng)和高電路靈敏度的情形下使用。不過(guò)，在使用過(guò)程中，我們需要特別注意的是：內(nèi)屏蔽層和外屏蔽層之間的連接只能有一點(diǎn)，并且內(nèi)外屏蔽層的間距要盡可能大，否則屏蔽效果會(huì)打折扣。編織屏蔽、金屬皮屏蔽和包扎屏蔽這3種方式適合于使用電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)那樾巍?上述3種屏蔽方式可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。需要注意的是，這幾種屏蔽方式各自有特別適合的使用情形：編織方式適用于屏蔽低頻信號(hào)，包扎電纜及金屬皮方式則適用于屏蔽射頻類信號(hào))。金屬網(wǎng)屏蔽。在空間電磁波對(duì)高靈敏度接收設(shè)備產(chǎn)生干擾的時(shí)候，這種屏蔽方式可以發(fā)揮較為顯著的效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

為消除變頻器干擾對(duì)其他儀表自控設(shè)施的影響，從基礎(chǔ)硬件上采取措施是最基本和最重要的抗干擾措施，這對(duì)老企業(yè)的應(yīng)用存在困難，但在新裝置的施工建設(shè)中應(yīng)該充分考慮。如：合理布線，強(qiáng)電和弱電分離，保持一定距離。一般將控制電纜與其它動(dòng)力電纜分離鋪設(shè)，分離距離通常往30cm以上，分離困難時(shí)，將控制電纜穿過(guò)鐵管鋪設(shè)。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應(yīng)成90°交叉布線。安裝濾波器，在變頻器的輸入及輸出側(cè)加濾波器，可以濾去高次諧波。除傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器(LC濾波器)目前還在應(yīng)用外，諧波抑制的一個(gè)重要趨勢(shì)是采用有源電力濾波器。它串聯(lián)或是并聯(lián)于主電路中，實(shí)時(shí)從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等，方向相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償不受電網(wǎng)阻抗的影響，因此受到廣泛重視。工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展速度越來(lái)越快，與此同時(shí)，變頻器的使用也越來(lái)越普遍，變頻器的干擾問(wèn)題也將日益突出。本文就變頻器干擾問(wèn)題做了分析，并提出相關(guān)對(duì)策，可供有關(guān)部門借鑒。

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