丁吉偉/寧夏水利廳固海揚(yáng)水管理處

探討控制機(jī)電設(shè)備中電動(dòng)機(jī)電磁干擾現(xiàn)象的措施

丁吉偉/寧夏水利廳固海揚(yáng)水管理處

電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾其中輻射、傳導(dǎo)的電磁波會(huì)直接影響到各種電器設(shè)備的正常運(yùn)行，這樣的干擾不僅會(huì)對(duì)家用電器、辦公室用品甚至是軍事用品等造成干擾。如何保證電氣系統(tǒng)以及電子系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)設(shè)備能夠正常運(yùn)行，必須要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際工作情況分析其產(chǎn)生電磁干擾的原因，從而采取科學(xué)有效的控制干擾的措施。

控制；機(jī)電設(shè)備；電動(dòng)機(jī)電磁；干擾現(xiàn)象；措施

引言

一般情況下電動(dòng)機(jī)中的電磁干擾產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，但是主要原因是由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部的繞組容易出現(xiàn)變磁場，引起轉(zhuǎn)向器和電刷之間產(chǎn)生放電導(dǎo)致火花的產(chǎn)生。研究表明一般的電機(jī)產(chǎn)生的干擾電磁波其頻率在10HZ～1000MHZ之間，可以看出這樣的干擾其頻帶是非常寬的。它的場強(qiáng)表現(xiàn)為兩種形式一種是垂直計(jì)劃另一種是水平極化，而這時(shí)的場強(qiáng)和頻率的關(guān)系呈現(xiàn)為正太分布的形式。當(dāng)然電動(dòng)機(jī)的干擾脈沖產(chǎn)生還與電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、工作中的實(shí)際負(fù)載、以及繞組的纏繞方式等有關(guān)系。

一、產(chǎn)生電磁干擾的根本原因分析

（一）轉(zhuǎn)向器與電刷間的火花放電

由于電機(jī)的種類不同所以產(chǎn)生干擾的原因也不同，電刷式電機(jī)，常常會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)向器與電刷出現(xiàn)火花而放電，進(jìn)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(xù)到高頻波段。于是會(huì)對(duì)例如無線廣播以及電視信號(hào)和設(shè)備造成大范圍的干擾。

（二）繞組中突變磁場產(chǎn)生干擾或者是老化

將電動(dòng)機(jī)的繞組線圈中電流進(jìn)行切斷，這個(gè)時(shí)候在電機(jī)的內(nèi)部轉(zhuǎn)子上線圈磁場就會(huì)在一瞬間消失，這個(gè)時(shí)候轉(zhuǎn)子上的線圈就會(huì)產(chǎn)生上百伏有的甚至能達(dá)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(huì)釋放出大量的能量，這個(gè)能量由于不能在瞬間被消耗于是就會(huì)傳回到控制電路。這樣就會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的其他設(shè)備造成損害，導(dǎo)致干擾其他設(shè)備的正常運(yùn)行，進(jìn)而出現(xiàn)一定的控制實(shí)物或者出現(xiàn)邏輯判斷錯(cuò)誤，嚴(yán)重的會(huì)擊穿電子元器件導(dǎo)致元器件內(nèi)部系統(tǒng)燒毀。

其中瞬間的電壓與系統(tǒng)中的線路阻抗以及負(fù)載大小有很大的關(guān)系。如果電動(dòng)機(jī)在工作中是在額定負(fù)載下進(jìn)行的，這個(gè)時(shí)候?qū)⒐╇娭械碾娏髑袛啵渲械碾姌袇s依然在高速的運(yùn)行，這個(gè)時(shí)候的定子在勵(lì)磁環(huán)境下，就會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，其中的元電樞電動(dòng)勢就會(huì)與后來產(chǎn)生的電動(dòng)勢形成疊加，從而產(chǎn)生電壓，此時(shí)的電壓瞬間峰值可以達(dá)到過去額定值的6～8倍，其電壓在上升中的時(shí)間卻只有100毫秒，然后按照指數(shù)的規(guī)律進(jìn)行衰減直到整個(gè)設(shè)備完全停止運(yùn)動(dòng)。還有一種瞬變電壓的產(chǎn)生原因是由于，供電的電流瞬間切斷以后，線圈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)感性的負(fù)載沖擊，這樣電壓表現(xiàn)為先后出現(xiàn)比價(jià)高的負(fù)向脈沖以及低副值得正向脈沖，而這些電壓其瞬間峰值會(huì)更高基本上都是在額定電壓的10倍以上，持續(xù)的時(shí)間也更長為300毫秒。

（三）其他原因

很多電子產(chǎn)品的電動(dòng)機(jī)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(jìn)行濾波。其中的整流二極管有著很小的導(dǎo)通角，對(duì)于輸入的交流電壓接近電壓峰值后這個(gè)時(shí)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(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成一定污染，同時(shí)還會(huì)給其他正常運(yùn)行的電子設(shè)備造成干擾。

電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)初期就考慮到了可能出現(xiàn)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(dāng)或者是封閉的材料等原因，依然會(huì)出現(xiàn)加大的電磁泄露，同樣會(huì)對(duì)系統(tǒng)外的各種電子設(shè)備造成干擾。還有一些電動(dòng)機(jī)還存在著裝配不當(dāng)?shù)荣|(zhì)量上的問題，例如出現(xiàn)接觸不良出現(xiàn)絕緣損壞等都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)較強(qiáng)的電磁干擾。

二、 電路設(shè)計(jì)是電磁干擾的產(chǎn)生以及抑制措施

實(shí)時(shí)上在電磁電路中內(nèi)部的電磁兼容性有很大一部分是由互相連接和線路的貯藏成分來決定的，例如從天線中再次返回的信號(hào)可以放射出一定的電磁能量。其產(chǎn)生的決定因素包括電流的幅值、電流線圈以及頻率等幾何面積來共同決定。這里的電磁干擾源一般有三種即高頻信號(hào)、振蕩器以及電源等。對(duì)于一個(gè)CMOS反向換流器來說對(duì)其改變輸出狀態(tài)時(shí)，其中的兩個(gè)晶體閘管會(huì)在幾乎相同的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)導(dǎo)通。這樣使得整個(gè)電流的增長速度非?？欤M(jìn)而形成一種電流峰值，這個(gè)時(shí)候還可能引起時(shí)間不等的線路短路現(xiàn)象，這也是電磁干擾產(chǎn)生的重要原因之一。

面對(duì)以上問題解決辦法可以采取對(duì)電源電壓進(jìn)行波動(dòng)減弱方法，讓電容器接近100NF效果更好。很多電路的成分都是寄生的形式，比如常見的電源線路阻抗以及各種集成電路等，他們的電容器對(duì)電流峰值減少不明顯，當(dāng)然對(duì)于輻射干擾減少能力也是很弱的。要想對(duì)其內(nèi)部的電流尖峰進(jìn)行抑制，就需對(duì)電源線路和級(jí)間耦合電容加上感應(yīng)線圈，這樣就可以很好地抑制干擾。

在一些數(shù)字系統(tǒng)中很高的頻率一般都是有時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)完成的，在一些振蕩器中使用晶體可以很好地減少高頻電流，自重電磁干擾也會(huì)大面積的減少。晶體產(chǎn)生共振頻率的阻抗可以達(dá)到幾百千歐姆，那么電流所引起的共振頻率就會(huì)顯得非常小甚至可以忽略不計(jì)。在COMS中的換流器輸出電壓的波形是一個(gè)方波信號(hào)，其晶體的阻抗也不是很高，這樣電路中就會(huì)出現(xiàn)較大的電流。那么真正的解決辦法就是加上一個(gè)電阻方式為串聯(lián)，這樣電流的就會(huì)被分擔(dān)了。

三、 電磁干擾抑制

只要有電動(dòng)機(jī)以及其他的電氣設(shè)備正在工作電磁干擾就會(huì)存在，而這種干擾是不可以被完全消除的，只能夠保證盡可能的降低，采取的具體措施如下。

（一）阻尼。

利用阻尼可以很有效的對(duì)瞬變電壓進(jìn)行減少進(jìn)而減少回路系統(tǒng)中的電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)的干擾。具體的方法是采取阻尼道心的方法例如磁性體繞線、導(dǎo)電性橡膠線、雙電阻絲繞線以及屏蔽導(dǎo)線等。這些導(dǎo)線都可以作為電動(dòng)機(jī)的電源出現(xiàn)，而阻尼導(dǎo)線還可以很好地抑制電刷和換向器之間的電火花來起到抑制干擾的作用。

（二）濾波

對(duì)于電動(dòng)機(jī)來說其中電刷產(chǎn)生的各種噪聲一般分為兩種一種是差模另一種是共模，而對(duì)應(yīng)解決的辦法接入電容、電感或者是接地等。對(duì)共模噪聲降低方法是將電容器與電機(jī)引線鏈接然后接地，而差模噪聲而是接入電感。

（三）屏蔽

對(duì)于輻射噪聲采取屏蔽的方法比較有效。其中電動(dòng)機(jī)的金屬外殼就能很好地起到屏蔽作用。但是其屏蔽的實(shí)際效果還與實(shí)際的材料性能、屏蔽殼體以及具體的輻射情況有關(guān)。例如銅和鉛就對(duì)電磁場反射有著很大的損耗作用，比較適合用在電動(dòng)機(jī)容易產(chǎn)生火花干擾的電動(dòng)機(jī)中。對(duì)于電動(dòng)機(jī)上的各種導(dǎo)線進(jìn)出口，采取頻閉的方法是利用金屬襯墊或者是利用導(dǎo)電硅膠，保證殼體的密閉性，就可以很大程度上消除穿孔內(nèi)部干擾。

四、結(jié)語

電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的電磁干擾原因比較復(fù)雜，所以需要進(jìn)行仔細(xì)分析，找出最關(guān)鍵的原因，根據(jù)實(shí)際情況采取合理有效的措施，才能夠很好地減少電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中初心的各種電磁干擾問題。對(duì)于一些敏感的設(shè)備或者是系統(tǒng)，一定要及時(shí)的采取措施保證將電磁干擾降到最小，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保證設(shè)備的可靠性。在以后還應(yīng)該加大對(duì)電動(dòng)機(jī)電磁干擾的控制研究，電動(dòng)機(jī)在工作中造成的各種干擾符合實(shí)際工作要求。

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