機械電子設(shè)備電氣干擾排除措施

機械電子設(shè)備作為國家工業(yè)基礎(chǔ)之一，近年來應(yīng)用范圍不斷擴大。與此同時，對設(shè)備的穩(wěn)定性也有了更高的要求。在工作中，因電氣干擾導(dǎo)致的故障卻時有發(fā)生，如果不能即使有效解決，會給正常的生產(chǎn)作業(yè)帶來嚴重隱患。

干擾問題是機電設(shè)備設(shè)計和使用過程中必須考慮的重要問題。通常我們所說的干擾是電氣的干擾。在設(shè)備的工作環(huán)境中，存在大量的電磁信號，如電網(wǎng)的波動、強電設(shè)備的起停、高壓設(shè)備和開關(guān)的電磁輻射等。當它們在系統(tǒng)中產(chǎn)生電磁感應(yīng)和干擾沖擊時，往往會擾亂機械電子設(shè)備的正常運行，輕者造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，重者會引起控制系統(tǒng)死機或誤動作造成設(shè)備損壞或人身傷亡。

電氣干擾的來源及傳播途徑

1.電氣干擾的來源。

要想排除電氣干擾，就要從干擾的來源著手。有的干擾來自外部，有的干擾來自內(nèi)部。外部干擾是指電子設(shè)備和系統(tǒng)外的所產(chǎn)生的干擾。首先是外部高壓或電源所產(chǎn)生的干擾。其次是外部大功率設(shè)備磁場通過互感耦合而產(chǎn)生的干擾。還有機電設(shè)備工作環(huán)境的溫度不穩(wěn)或者設(shè)備內(nèi)部元件參數(shù)改變而產(chǎn)生的干擾。內(nèi)部干擾主要是指機電設(shè)備本身的各個電氣元件之間的相互干擾。例如分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)，設(shè)備中各種寄生振蕩引入的干擾以及熱噪聲、閃變噪聲、尖峰噪聲等引入的干擾。不僅如此，電源線路和絕緣電阻產(chǎn)生漏電也會造成干擾。

2.電氣干擾的傳播途徑。

干擾可以通過很多途徑傳播，但總結(jié)來說，就是通過“路”或者“場”從干擾源傳播到設(shè)備。

干擾通過“路”來傳播有三種方式。第一是通過泄露電阻的干擾，探頭、接線柱以及電容器內(nèi)部介質(zhì)或外殼等絕緣不良等都有產(chǎn)生漏電流的可能，從而引起干擾。第二是通過公共阻抗耦合產(chǎn)生的干擾，兩個電路電流流經(jīng)一個公共阻抗時，其中一個電路在該阻抗上的電壓降影響到另一個電路，從而產(chǎn)生干擾。第三是經(jīng)電源線引入干擾，交流供電線路在現(xiàn)場的分布很自然地構(gòu)成了吸收各種干擾的網(wǎng)絡(luò)，而且十分方便地以電路傳導(dǎo)的形式傳遍各處，并通過電源引線進入各種電子設(shè)備造成干擾。

干擾通過“場”來傳播也有三種方式。第一是通過電場耦合的干擾，電場耦合是通過導(dǎo)體間的電容來實現(xiàn)的，也就是說，通過導(dǎo)體間的電容使干擾源的電場對被干擾路的電場形成通路。第二是通過磁場耦合的干擾，磁場耦合是指一個線圈的電流變化，在相鄰的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。干擾源產(chǎn)生的干擾磁場與被干擾回路存在磁通鉸鏈，從而在被干擾回路中感應(yīng)電動勢。例如變壓器的漏磁會引起干擾。第三則是通過輻射耦合的干擾，電磁騷擾通過其周圍的媒介以電磁波的形式向外傳播，騷擾電磁能且按電磁場的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。

電氣干擾的排除措施

1.濾波。根據(jù)不同的信號頻段，將濾波器分為了低通、帶通、高通、帶阻等。針對不同的干擾信號使用不同的濾波器。例如，當干擾信號通過電源線傳播進入設(shè)備而對設(shè)備的正常運行產(chǎn)生影響時，抑制這種干擾的方法是在電源和設(shè)備之間安裝電磁干擾濾波器。電磁干擾濾波器，又名“EMI濾波器”，是由串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器組成的低通濾波器。它僅允許低于截止頻率的信號通過，而對高頻干擾信號具有較大的衰減。而針對低頻干擾信號，則采用高通濾波器。

2.接地。接地可以保障機電設(shè)備的正常運行?？梢詫C電設(shè)備金屬外殼及電纜的屏蔽層直接與大地相連，這樣可以防漏電以及屏蔽干擾信號，起到了抗干擾的作用。還可以令機電設(shè)備控制電路的地線與其它部件的地線隔離，隔斷外部干擾源通過電源、地線耦合入控制系統(tǒng)。同時，在機電設(shè)備運行期間，把未用引腳接地可以更加安全可靠的抑制干擾。

3.屏蔽?？朔妶鲴詈细蓴_最有效的方法是屏蔽。機電設(shè)備采用金屬材料殼體，并通過搭接接地方式與機體結(jié)構(gòu)連接，來隔離電磁場。同時電氣系統(tǒng)負責電能和信號傳輸?shù)碾娎|，將易受干擾的傳輸線纜設(shè)計成單層或多層屏蔽方式，并將屏蔽層與機體連接，來阻斷電磁干擾的感應(yīng)、輻射和傳輸。

4.隔離。隔離就是利用隔離元器件將干擾源隔離,來防止干擾竄入設(shè)備,進而保證機電設(shè)備的正常運行。常見的隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等。光電隔離為媒介傳輸電信號，有著良好的隔離作用，能有效地抑制系統(tǒng)噪聲并且接地回路的干擾。變壓器隔離則是一種用得相當廣泛的電源線抗干擾元件,可以解決地線環(huán)路電流帶來的設(shè)備與設(shè)備之間的干擾,同時隔離變壓器對于抗共模干擾。對于交流信號的傳輸,一般使用變壓器隔離干擾信號。繼電器由線圈和觸點組兩部分組成，并且兩者在電氣上沒有聯(lián)系。因此,可以利用繼電器的線圈接受電氣信號,而用觸點發(fā)送和輸出信號,從而避免強電和弱電信號之間的直接聯(lián)系,實現(xiàn)了抗干擾隔離。

電氣干擾的產(chǎn)生是非常復(fù)雜的，但隨著機電設(shè)備在我國各個行業(yè)的普遍應(yīng)用，電氣干擾問題成為我們必須解決的問題。本文只是簡單的對這些進行了分析探討，希望專業(yè)人員在今后能夠深入的研究并對其進行有效的規(guī)避和抑制。

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審核編輯 黃宇