機電設備中電動機電磁干擾現象抑制

黃安慶 邱劍波

【摘 要】電機在運行過程中會產生一定的電磁干擾。這種干擾不僅會對家用電器，辦公用品甚至軍用品造成干擾。如何確保電氣系統和電子系統中的電氣設備能夠正常運行，并且必須根據設備的實際工作情況分析電磁干擾的原因。從而采取科學有效的控制干擾的措施。

【關鍵詞】機電設備；電動機；電磁干擾；抑制

一、電磁干擾的來源

電子設備的電磁兼容性受各種形式的電磁干擾影響，導致設備無法正常運行。內部干擾是指電子設備內各部件之間的相互干擾，主要包括：首先，當工作電源通過設備的內部布線時，分布電容的泄漏，絕緣電阻等會引起一定的干擾，這與其工作頻率直接相關。其次，接地，電源和傳輸線的阻抗很容易與信號耦合，或者導線相互干擾。同樣，電子設備內部的一些組件在運行時會產生熱量，對自身和其他組件造成干擾，影響其運行穩定性。最后，一些部件具有相對大的功率和相對高的電壓，其產生磁場和電場，其受到與其他部件的正常操作的耦合的干擾。

外部干擾主要是指除電子設備以外的各種因素造成的干擾，如：首先，當外部高壓和電源通過絕緣體時存在泄漏現象，從而對設備，線路等造成干擾。其次，一些器件功率大，在空間產生強磁場，在互感耦合作用下干擾電子電路和器件。第三，電子電路，電子設備等也受到空間電磁波的干擾。最后，設備所處的工作環境穩定性差，電子電路和設備等內部部件的參數因環境而變化，從而干擾設備的正常運行。

二、產生電磁干擾的根本原因分析

（1）轉向器與電刷間的火花放電

由于電機的種類不同所以產生干擾的原因也不同，電刷式電機，常常會因為轉向器與電刷出現火花而放電，進而引起噪聲而這種噪聲干擾的頻譜非常寬，可以從中波抑制延續到高頻波段。于是會對例如無線廣播以及電視信號和設備造成大范圍的干擾。

（2）繞組中突變磁場產生干擾或者是老化

將電動機的繞組線圈中電流進行切斷，這個時候在電機的內部轉子上線圈磁場就會在一瞬間消失，這個時候轉子上的線圈就會產生上百伏有的甚至能達到上千伏特的瞬間電壓。而這種電壓的衰減曲線和一階電路非常相似，然后就會釋放出大量的能量，這個能量由于不能在瞬間被消耗于是就會傳回到控制電路。這樣就會對系統中的其他設備造成損害，導致干擾其他設備的正常運行，進而出現一定的控制實物或者出現邏輯判斷錯誤，嚴重的會擊穿電子元器件導致元器件內部系統燒毀。

其中瞬間的電壓與系統中的線路阻抗以及負載大小有很大的關系。如果電動機在工作中是在額定負載下進行的，這個時候將供電中的電流切斷，其中的電樞卻依然在高速的運行，這個時候的定子在勵磁環境下，就會產生自感電動勢，其中的元電樞電動勢就會與后來產生的電動勢形成疊加，從而產生電壓，此時的電壓瞬間峰值可以達到過去額定值的6～8倍，其電壓在上升中的時間卻只有100毫秒，然后按照指數的規律進行衰減直到整個設備完全停止運動。還有一種瞬變電壓的產生原因是由于，供電的電流瞬間切斷以后，線圈會自動點感性的負載沖擊，這樣電壓表現為先后出現比價高的負向脈沖以及低副值得正向脈沖，而這些電壓其瞬間峰值會更高基本上都是在額定電壓的10倍以上，持續的時間也更長為300毫秒。

（3）其他原因

很多電子產品的電動機采用的是直流電源而這些直流電源的電路整流一般是采取橋式整流或者是采取電容濾波的方式進行濾波。其中的整流二極管有著很小的導通角，對于輸入的交流電壓接近電壓峰值后這個時候的電流才有可能通過。可是這樣屬于畸變的電力波形峰值都比較的低，而有著吩咐的高次諧波，其中他們的脈沖寬度為5毫秒，像這樣的電流脈沖不僅會對整個電網造成一定污染，同時還會給其他正常運行的電子設備造成干擾。

電動機設計初期就考慮到了可能出現的電磁干擾于是采取全封閉式的金屬外殼，但是由于各種原因比如方式不當或者是封閉的材料等原因，依然會出現加大的電磁泄露，同樣會對系統外的各種電子設備造成干擾。還有一些電動機還存在著裝配不當等質量上的問題，例如出現接觸不良出現絕緣損壞等都會導致電動機出現較強的電磁干擾。

三、電磁干擾抑制

雖然電磁干擾很常見，但不能完全消除電磁干擾。

（1）阻尼。阻尼可有效降低和降低系統回路中電機浪涌電壓浪涌的瞬態過電壓。通常，可以使用阻尼線，例如導電橡膠線，碳纖維纖維和可變間距。電阻繞組，磁繞組，雙電阻繞組和分層導線。使用上述電線作為電機的電源引線。此外，阻尼線還減少并抑制了電刷和換向器之間的火花放電干擾。

（2）濾波。電機電刷產生的噪聲有兩種類型：共模和差模。對于共模噪聲降低，電容器可以連接在電動機的每個引線和地之間，并且差模噪聲主要是由于電刷與換向器觸點的斷開引起的。

（3）接地。接地抑制噪聲的方式很重要。如果接地阻抗太大，則沒有良好的噪聲旁路。如果電機外殼接地，則必須拆下外殼上的涂料，使電線與地面接觸良好，只需連接螺釘的4至5個螺紋即可連接。

（4）屏蔽。用屏蔽的方式抑制輻射噪聲是很有效的。電動機的金屬外殼用作屏蔽。屏蔽效應與材料的性能，輻射頻率以及屏蔽殼上存在的各種不連續形狀和數量有關。它適合作為電動機電刷和換向器之間的火花干擾屏蔽。具有高磁導率的鐵磁性和特殊磁導率材料如鐵-鎳-鈷合金對磁場波具有很大的吸引力損失。因此，它可以用作電機繞組（或永磁體磁極）的屏蔽外殼。

由于電線入口和出口孔的存在，電機軸孔和電機殼體的電磁屏蔽具有不連續性，可以在窗孔上使用導電橡膠或金屬墊圈。電源線應通過屏蔽罩上的旁路電容連接到電機，以消除通過窗口的電磁干擾。

（5）其他措施。干擾抑制也可以從電動機本身開始，例如設計，處理技術等。由于接觸部分較差，刷子不干凈會在正常操作過程中產生數倍的干擾。為了抑制干擾，必須保持接觸部分的接觸可靠，開閉動作正常，接觸壓力應保持均勻；為保持刷子和換向器清潔，確保刷子本身的質量是降低表面粗糙度；換向器由硬質純銅，鋯銅或銀鎳銅制成，匹配刷由純石墨，銅石墨或銀石墨制成；換向器和轉子的表面必須同軸接地，并且應對電刷進行預加工；在組件中，電刷架的中心與電機轉子軸的中心線垂直相交，電刷彈簧的壓力調整為均勻對稱；在設計中，諸如硅二極管的瞬態抑制裝置連接到電路，以防止由電感效應產生電壓浪涌；電樞安裝軸是中心對稱的，以避免氣隙不均勻和不對稱繞組；使基座固定可靠，避免機器運轉時電機不穩定。

四、結束語

電動機電磁干擾的原因比較復雜，因此有必要仔細分析，找出最關鍵的原因，并根據實際情況采取合理有效的措施。它可以很好地減少電機初始運行中的各種電磁干擾問題。對于某些敏感設備或系統，有必要及時采取措施，確保最大限度地減少電磁干擾，確保整個系統的正常運行，并確保設備的可靠性。將來，應增加對電動機電磁干擾的控制。

【參考文獻】

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