机械电子设备排除电气干扰的措施分析

发表时间:2020/9/4   来源:《中国电气工程学报》2020年4期   作者:孔琨
[导读] 众所周知,机械电子设备的正常有序运行会被电气干扰产生严重的影响
        摘要:众所周知,机械电子设备的正常有序运行会被电气干扰产生严重的影响,由此需要通过不断的探索干扰源和传输路径两种方式,来积极采取有效地抗干扰,使得机械设备可以正常地运行。基于此,以下对排除机械电子设备中电气干扰的主要措施进行了探究,以供参考。
关键词:机械电子设备;电气干扰;措施探究
一、电气干扰产生原因及其传播途径
        1.1电源干扰和电磁干扰
        机械电子设备在应用过程中,受到的干扰主要有电源和电磁干扰两种。电源干扰的种类有很多,变化性也较强。电源干扰从干扰原理上进行区分,可分为共模干扰和差模干扰两种。共模干扰是指由于干扰电压在信号线和信号地线上的幅度相同,导致干扰电流在导线与参考物体中构成的回路中流动,给机械电子设备带来的干扰。差模干扰则是指干扰电压存在与信号线及信号地线之间,并形成干扰电流回路,对机械电子设备带来的干扰。电源干扰会导致机械电子设备产生较大的运行波动,影响机械电子设备的精度和运行稳定性。电磁干扰是指由于电磁辐射干扰电缆信号,并降低信号完好性的电子噪音干扰。电磁干扰是机械电子设备应用中面临的常见干扰源。电磁干扰会以传导和辐射两种形式对电子设备产生影响,而在这两种干扰形式中,辐射又是最为常见的干扰模式。在进行机械电子设备的设计和安装使用中,必须要对电磁干扰进行预防,避免电磁干扰给设备运行带来影响。
        1.2干扰的传播途径
        电源干扰是由于电压产生电流干扰机械设备的运行,因此其传播是需要通过导线进行的。由于电源干扰发电压较小,因此电源干扰会随着导线的延长而逐渐减小。但是,电源干扰发生过程中由于电流具有波动性,由于电磁感应原理,会对周围的空间产生一定的波动性电磁干扰,这种电磁干扰也会影响机械电子设备的稳定性。电磁干扰的传播途径主要有导线传播与空间场传播两种。在机械电子设备使用中,经常会处于电磁干扰场中。干扰信号会以波的形式在设备空间内传播,因此空间场传播是电磁干扰的主要传播途径。
二、机械电子设备中电气干扰及其产生原因和传播途径
        2.1电源干扰
        机械电子设备正常运行出现电气干扰有多种原因,而且变化的可能性也很大。但综合来说,有两种主要干涉:共模干涉和差模干涉。电子是空想干涉,意味着电子受电源输入线和地球之间电压的影响很大。后者也称为正常干扰,大多数发生在同一个电源道路上。两种类型经常互相转换。
        2.2非线性谐波
        对于机械电子设备,整流器是自己携带的一种工作电路,在机械电子设备运转时形成非线性谐波,相对较高的频率和外部散射会对电子设备周围的电气和电路设备造成电磁干扰。电网中的每个负载组件都受到此影响,从而导致电力指数变化。这些组件还会产生物理干扰,导致异步电动机内部的金属部件严重磨损,噪音扩大,异步电动机操作的稳定性直接下降。甚至机器会产生过大的振动宽度,使机器机身温度显着升高,从而缩短异步电动机的使用寿命。
        2.3电磁干扰
        除了电流干扰外,机械电磁设备还可能造成电磁干扰(电磁混合的大型环境)。有两种类型的干扰:传导干扰和径向干扰。辐射干扰通过电磁波产生直接辐射。干扰可能直接受到共同抵抗的影响。这两种类型也可以反转。
三、排除机械电子设备中电气干扰的措施
        3.1滤波抗干扰
        该方法主要是通过滤波器对信号中特点波段频率予以滤除,从而达到抑制电气干扰传输的目的,多用于抑制低频和中频干扰。所以,滤波器是一种能够对波进行过滤的器件,包括电容、电感、电阻等几部分。按照信号频段可将其分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器,按照处理的信号可分为模拟滤波器和数字滤波器。

不同的滤波器,所处理的范围也不相同,比如高通滤波器主要抑制低频干扰,而低通滤波器则主要抑制高频分量和干扰。这就要求,采用此方法时,必须要提前清楚干扰源的频谱和干扰波的幅值等信息,一般可以使用专业的干扰仪器进行检测,然后根据实际情况选择最为适宜的滤波器并合理运用。以馈通滤波器为例,在金属面板上应用较多,比如雷达、通讯设备等,能够有效地抑制高频谐波。随着现代科技的发展,机械电子设备的工作环境更加复杂,电磁干扰频率不断增高,必须做好高频滤波的准备。馈通滤波器的优势在于,高频滤波效果较好,可保护屏蔽体不被穿透。
        3.2屏蔽抗干扰
        在电磁抗干扰中,屏蔽是主要的方式方法,屏蔽干扰主要是在机械电子设备周围,设计全封闭的外壳,对设备的电磁能力所形成的设备干扰进行抑制,并避免外界干扰影响外壳内设备的正常运行。因为在平时的生产生活过程中,机械电子设备的应用比较常见和普遍,所以,屏蔽抗干扰已经成为了最常用的方法。而且由于各种环境的多元化需求,屏蔽抗干扰逐渐衍生出了各种抗干扰的措施,即静电、双层、编制、金属隔网等屏蔽抗干扰措施。屏蔽抗干扰可以在很大程度上抑制电磁干扰,尤其是在低频磁场干扰中的效果十分明显。想要控制干扰信号处于电阻比较小的屏蔽体内部,可以选用高导磁材料,以此将干扰信号屏蔽。在抗干扰过程中,高导磁材料主要是用于制作复合屏蔽电缆的,其主要包括三层,外层是高饱和低磁导率的铁磁、中层是磁导率较高的铁磁、内层是铜质铁磁。在此形势下,干扰信号则逐层消耗,最终达到电子设备的干扰磁场就会明显衰减。
        3.3电气隔离抗干扰
        在机械电子设备运行过程中,导线是电气干扰源传输的关键性路径之一,根据导线类型的不同,可以对传输路径进一步划分,比如电源线传输、控制线传输要以导线类型为基点,深入剖析电气干扰产生原因,巧用电气隔离干扰方法。在电气隔离抗干扰过程中,脉冲变压器、光电器件可以合理化作用其中,科学隔离机械电子设备以及相关导线,避免机械电子设备运行中受到电气干扰。如果是模拟输入信号干扰,可以将隔离放大器应用其中,借助其优势作用,对机械电子设备运行中的主回路、输入回路进行规范化处理,确保模拟输入信号被有效隔离。同时,变压器、光电耦合都可以作用到电气隔离抗干扰过程中,对机械电子设备运行中产生的输入信号进行科学耦合处理,有效控制电气干扰,更好地发挥机械电子设备功能作用。
        3.4电气隔离
        导线是电源和电磁干扰的主要传播途径,电气隔离的作用主要是减少两个不同的电路之间的相互干扰。例如,某个实际电路工作的环境较差,容易造成接地等故障。如果不采用电气隔离,直接与供电电源连接,一旦该电路出现接地现象,整个电网就可能受其影响而不能正常工作。采用电气隔离后,该电路接地时就不会影响整个电网的工作,同时还可通过绝缘监测装置检测该电路对地的绝缘状况,一旦该电路发生接地,可以及时发出警报,提醒管理人员及时维修或处理,避免保护装置跳闸停电的现象发生。以信号隔离为例,其目的是把引进的干扰通道切断,使测控装置与现场仅保持信号联系,不直接发生电的联系。工控装置与现场信号之间常用的隔离方式有光电隔离、脉冲变压器隔离、继电器隔离和布线隔离等。比如光电隔离,是由光电耦合器件来完成的。其输入端配置发光源,输出端配置受光器,因而输入和输出在电气上是完全隔离的。
结语:
        为了在电气调试中有效地解决电子电路的干扰问题,相关工作人员不仅需要及时采取有效的干扰防护措施,还需要深入分析电子电路干扰的原因,从根本上解决电气设备调试工作中存在的电子电路干扰问题,不断创新抗干扰技术,进一步提高电气调试工作的质量,为电气设备操。
参考文献:
        [1]饶建平.排除机械电子设备中电气干扰的措施[J].内燃机与配件,2018(18):163-164.
        [2]孙鑫,杨树成.机械电子设备排除电气干扰的措施分析[J].南方农机,2018,49(15):114.
        [3]孙成文.试论机械电子设备中的电气干扰及抗干扰措施[J].农家参谋,2018(11):198.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: