煤礦井下電力電子設(shè)備電磁干擾的研究

作者/劉旭東，棗莊礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司新安煤業(yè)公司

煤礦井下電力電子設(shè)備電磁干擾的研究

作者/劉旭東，棗莊礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司新安煤業(yè)公司

持續(xù)改進(jìn)的現(xiàn)代化的煤炭企業(yè),大量的現(xiàn)代電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于煤礦企業(yè)各種領(lǐng)域的,但是，如何讓這些電子設(shè)備在復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境中安全可靠工作是個(gè)問(wèn)題。本文對(duì)電磁干擾的來(lái)源和傳播路徑進(jìn)行了分析,重點(diǎn)研究了如何有效地預(yù)防或抑制電磁干擾的措施。

煤礦；電子設(shè)備；電磁干擾；預(yù)防措施

引言

現(xiàn)代化的煤礦企業(yè)繼續(xù)改善,大量的現(xiàn)代電子設(shè)備由于電子技術(shù)的迅速發(fā)展，而廣泛應(yīng)用于煤礦企業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。一般來(lái)說(shuō),現(xiàn)代電子設(shè)備都擁有體積小、高密度等優(yōu)點(diǎn)。他們?yōu)槊禾科髽I(yè)創(chuàng)造一個(gè)巨大的財(cái)富的同時(shí)，有一個(gè)客觀現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，它們輻射的電磁波對(duì)井下人員的身體健康，特別是電子設(shè)備的精確操作造成的危害。

1.電子設(shè)備的電磁兼容性及電磁干擾源

■1.1 電磁兼容性

電磁兼容性是指電子設(shè)備或系統(tǒng)在沒(méi)有干擾兼容條件的情況下可以共存的有限空間，時(shí)間和頻譜資源。 它是測(cè)量電子產(chǎn)品質(zhì)量的最重要的指標(biāo)之一。電磁兼容性的中心任務(wù)是控制和消除電磁干擾,因此,電子設(shè)備或系統(tǒng)和其他設(shè)備一起工作,不會(huì)引起設(shè)備或系統(tǒng)性能惡化的任何部分或更低。

■1.2 電磁干擾源

電磁干擾的多種形式,包括:電容(電場(chǎng))干擾,歸納(磁)干擾,電磁干擾。電磁兼容性的研究必須首先弄清楚什么是電磁干擾的來(lái)源。當(dāng)然,一些自然因素(從閃電,電磁輻射的大氣,等等)也可以形成一個(gè)煤礦電子設(shè)備電磁干擾。從煤礦自身的系統(tǒng)(如設(shè)備、電纜等),分析電磁干擾的原因,電子設(shè)備本身有兩個(gè)方面,一個(gè)內(nèi)部，另一個(gè)是外部干擾的來(lái)源。

2.電磁干擾的傳播途徑

■2.1 直接傳導(dǎo)

它是借助于電線，直接將干擾源的電磁干擾傳遞給電子設(shè)備的一種方式。 當(dāng)干擾源和電子設(shè)備共享電源或電接觸時(shí)，通常以這種方式發(fā)生。

■2.2 輻射傳播

如果電磁干擾源的頻率，當(dāng)電磁干擾的波長(zhǎng)和干擾的電子設(shè)備比較幾何尺寸較小，或者電磁干擾源和干擾物體之間的距離r≥λ /2π時(shí)，干擾源是輻射場(chǎng)，其向外輻射電磁能量以電磁波的形式，施加到電子設(shè)備的敏感元件中的能量，如傳輸線，具有天線效應(yīng)的控制線，因此可以接受空間電磁輻射能量，輻射能量收到的電子設(shè)備的電磁兼容性要求，電子設(shè)備的正常工作將受到干擾。

■2.3 感應(yīng)耦合

如果電磁干擾源的頻率低，當(dāng)電磁干擾的波長(zhǎng)和電子設(shè)備的干擾比較幾何尺寸較大，或者電磁干擾源與入侵者之間的距離r≤λ /2π或更小時(shí)， 電磁干擾源可以被認(rèn)為是準(zhǔn)靜止或感應(yīng)場(chǎng)，它將以電磁感應(yīng)方式將電磁干擾擴(kuò)散到電子設(shè)備。

3.電磁干擾的預(yù)防措施

■3.1 從干擾源著手

3.1.1 降低電磁干擾源傳播的能量降低能量

這可以通過(guò)減少干擾電壓源或減少導(dǎo)體之間的耦合電容,以減少干擾信號(hào)的電壓。此外,該方法也可以并聯(lián)使用,如:控制線路由于較長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo),一個(gè)更大的循環(huán)區(qū)域生成的強(qiáng)耦合干擾可以被分割連接返回行削弱分布;利用分散的場(chǎng)分布降低了強(qiáng)場(chǎng)等。

3.1.2 嚴(yán)格干擾源的電路設(shè)計(jì)

開關(guān)電源是一種典型的干擾來(lái)源可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾,以開關(guān)電源為例。造成開關(guān)電源電磁干擾的主要原因:自然的方波電壓和電流轉(zhuǎn)換生成的豐富的諧波電壓和電流。因此,為了提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性和可靠性,嚴(yán)格其電路設(shè)計(jì)可以抑制或削弱其電磁干擾,您可以使用以下方法:電路布線,以避免90°折線;負(fù)反饋電路的應(yīng)用程序;注意,數(shù)字電路和模擬電路PCB注意大電流電路和小電流電路,減少單點(diǎn)接地電阻,降低了輸出整流電路的包圍面積，等等。

■3.2 切斷傳播途徑

這是抗電磁干擾常用的有效措施,有三種方法。首先,接地,第二是屏蔽的,第三個(gè)過(guò)濾器。

■3.3 提高電子設(shè)備的抗干擾性能

當(dāng)然，接地和屏蔽措施都能提高抗干擾能力，可以使電子設(shè)備抵御外界的電磁干擾。 其他方法如通過(guò)使用光電耦合實(shí)現(xiàn)分離也是一種有效的方法，其應(yīng)用可以參見(jiàn)文獻(xiàn)。另外，在電子電路設(shè)計(jì)中要考慮的因素。

4.總結(jié)

大量電子設(shè)備用于煤炭生產(chǎn)的同時(shí),必須考慮一個(gè)問(wèn)題是如何確保這些電子設(shè)備在中國(guó)的長(zhǎng)壁開采地下煤礦在特殊環(huán)境中抵抗復(fù)雜的電磁干擾和安全可靠的工作。因此,我們必須掌握的基本原則抗干擾技術(shù),把它付諸實(shí)踐,以更好地服務(wù)于煤礦企業(yè)。

＊ [1] 符如康.綜采工作面集中控制系統(tǒng)干擾的排除方法[J].煤礦機(jī)電,2005(3):80 —81.

＊ [2] 王 飛.電子產(chǎn)品的電磁兼容對(duì)策[ J].中國(guó)計(jì)量,2005(6):53.

＊ [3] 賈艷輝.電子設(shè)備電磁干擾的產(chǎn)生及抑制[ J].山西焦煤科技,2005(增刊):37 —39.

＊ [4] 王曉珠.煤礦井下電子設(shè)備防電磁干擾的方法[ J].煤炭科技,2003(4):25 —27.

＊ [5]周宏,黃盛霖,王曉偉.開關(guān)電源的電磁兼容分析及改進(jìn)[J].艦船電子對(duì)抗,2005,28(2):53 —57.