排除機械電子設備中電氣干擾的措施研究

1.孟 達 2.陳文文

1.新疆特變電工集團有限公司沈陽電氣分公司 2.沈陽特變電工電氣工程有限公司

電氣干擾會對機械電子設備的正常使用帶來很多不利影響，因此，對電氣干擾及抗干擾措施進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，就需要對干擾源及其傳輸路徑進行研究。本文對電源干擾和電磁干擾這2類干擾源進行了分析，然后再對如何防止和減小這些干擾源對機械電子設備的影響進行了詳細探討。通過分析，本文總結(jié)了常用的4種抗干擾措施，并對其中的接地抗干擾進行了具體分析。希望能夠?qū)嶋H工作中的電子設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導線才得以進行的，在此過程中，由于導體本身的介質(zhì)作用，感染源的能量會被部分消耗。不過，值得注意的是，盡管干擾信號主要是通過導線傳播，但在傳播的過程中，導線相當于一個發(fā)射天線，它可能會向周圍空間發(fā)出干擾輻射，從而會對導線附近的設備產(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：金屬導線與空間場。其中空間場是主要途徑，通過某一空間場，會形成一種電磁場，干擾信號在磁場內(nèi)以波的形式向設備周圍的空間傳輸。產(chǎn)生的干擾的表現(xiàn)形式很多，變化性也非常強。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、不對稱干擾，它的形成和電源輸入線對大地之間的電壓差有關；差模干擾又被叫做對稱干擾、串模干擾或者正態(tài)干擾，它常發(fā)生于同一電源路之上。在實際中，共模干擾和差模干擾會出現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換的情形，因此，我們一般不會將二者區(qū)分得過于嚴格，只是籠統(tǒng)地分析電源干擾對于機械電子設備的影響。電磁干擾是指在某一混合電磁環(huán)境中，某一電子設備所受到的不能保持系統(tǒng)穩(wěn)定性的干擾類型。一般來講，電磁干擾會以傳導和輻射這2種形式對電子設備產(chǎn)生影響。所謂的輻射干擾是指那類通過電磁波輻射來傳播干擾信號的輻射類型；而另外一種通過公共阻抗來傳播干擾信號的則是傳導干擾。與電源干擾相似，輻射干擾和傳導干擾也可能通過導線實現(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)絡結(jié)構(gòu)的設備，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。這種設備可以對信號頻率進行識別和歸類，從而只會讓允許范圍內(nèi)的頻率通過j這就起到了排除電氣干擾的作用。濾波器的選擇對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，有的對于濾除高頻紋波有效，有的則對濾除低頻紋波有效。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。在選擇濾波器的過程中，我們可以首先使用干擾儀器來獲取干擾源的頻譜以及干擾波的幅值，然后再作出針對性的選擇。值得注意的是，對于那些使用直流電源的電子設備，我們可以在電源處安裝并聯(lián)電容來對電源處產(chǎn)生的高頻紋波進行過濾。

2.2 電氣隔離抗干擾

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

2.3 屏蔽抗干擾

屏蔽技術在抗干擾領域的應用較為普遍，實際上它是利用一種具備優(yōu)良導電性的金屬材料來制作一種全封閉殼體，而這種殼體可以限制某一設備的內(nèi)部電磁能量以防其越出設定區(qū)域；另外，它還可用于阻止外來電磁能量進入設備內(nèi)部區(qū)域。屏蔽技術發(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，這種屏蔽技術適合在強干擾電場和高電路靈敏度的情形下使用。不過，在使用過程中，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，并且內(nèi)外屏蔽層的間距要盡可能大，否則屏蔽效果會打折扣。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行信號傳輸?shù)那樾巍?上述3種屏蔽方式可以單獨使用，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，包扎電纜及金屬皮方式則適用于屏蔽射頻類信號)。金屬網(wǎng)屏蔽。在空間電磁波對高靈敏度接收設備產(chǎn)生干擾的時候，這種屏蔽方式可以發(fā)揮較為顯著的效果。

3 結(jié)束語

為消除變頻器干擾對其他儀表自控設施的影響，從基礎硬件上采取措施是最基本和最重要的抗干擾措施，這對老企業(yè)的應用存在困難，但在新裝置的施工建設中應該充分考慮。如：合理布線，強電和弱電分離，保持一定距離。一般將控制電纜與其它動力電纜分離鋪設，分離距離通常往30cm以上，分離困難時，將控制電纜穿過鐵管鋪設。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應成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)的無源濾波器(LC濾波器)目前還在應用外，諧波抑制的一個重要趨勢是采用有源電力濾波器。它串聯(lián)或是并聯(lián)于主電路中，實時從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等，方向相反的補償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償不受電網(wǎng)阻抗的影響，因此受到廣泛重視。工業(yè)自動化的發(fā)展速度越來越快，與此同時，變頻器的使用也越來越普遍，變頻器的干擾問題也將日益突出。本文就變頻器干擾問題做了分析，并提出相關對策，可供有關部門借鑒。

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