机械电子设备中的电气干扰及抗干扰研究

发表时间:2021/6/24   来源:《建筑实践》2021年3月7期   作者:姚贵玉
[导读] 电气干扰对于机械电子设备的运行有着重要的影响,基于此,
        姚贵玉
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        摘要:电气干扰对于机械电子设备的运行有着重要的影响,基于此,本文分析了电气干扰的类型,并提出了抗电气干扰的措施。?
        关键词:机械电子;电气干扰;抗干扰措施
        引言
        人们应当对机械电子设备中电气干扰问题予以高度重视,这种干扰有较多类型,而任何一种干扰都会在很大程度上影响机械电子设备的日常运行质量,降低其运行效率。这便要求相关人员除了提升重视程度,还应全面分析此类干扰的形成原因、传播途径等,以便在实际工作中采用最合适的抗干扰技术。
        一、机械电子设备中电气干扰发生的原因
        1.1电源
        机械电子设备出现电源干扰的形式较多,具有可变性,而机械电子设备在运转过程中易受电气干扰等因素影响,主要有共模干扰、差模干扰两种干扰形式,其中共模干扰是指电子设备受电源输入线与大地间不同的电压影响;差模干扰会在一样的电源路中出现。
        1.2非线性谐波
        整流器在机械电子设备中自身可以附带工作电路,使机械设备在运行过程中向外散射电流,引起电磁干扰,甚至会引起电子设备出现振动剧烈、温度升高等情况,不利于机械设备正常运转。
        1.3电磁
        在电、磁混合的环境下,机械电子设备易受干扰影响电子设备正常运转,不能正确传达信号,无法保证电子设备信号的准确性。通常来说,电磁干扰主要包括传导干扰、辐射干扰两种方式,其中传导干扰是经过公共阻抗对干扰信号进行传播;辐射干扰是经过电磁波辐射对干扰信号进行传播。
        1.4电流泄露
        电流泄露主要包括对地、线间两种形式,其中,对地易在大地、动力线中产生,出现电流泄露等情况;线间易在动力线中产生,而出现电流则说明电子设备易受干扰。除此之外,电子设备易受载波频率、分布电容等因素影响出现电子设备干扰等问题,导致电子设备跳闸,不能正常运行。
        二、机械电子设备中电气干扰传播的渠道
        电源干扰是因为电压产生电流通过导线传播,会对机械设备的正常运行造成干扰。而电源干扰电压较小,其电源干扰与导线的长度有关,但是,电流具有波动性,在电源干扰过程中受电磁感应原理影响,易对周边的环境产生电磁干扰等情况,影响机械电子设备的稳定运转。电磁干扰是通过金属导线、空间场等两种传播渠道,在机械电子设备运转过程中易受电磁干扰,使机械电子设备发生故障。其中,金属导线是机械电子设备被电源电线连接发生干扰的情况;空间场是由于电磁作用对电子设备造成干扰,影响电子设备信号的准确性和完整性,而通过空间场的电磁辐射干扰会对电子设备的运行产生影响,不利于供电企业的发展。
        三、排除机械电子设备中电气干扰的主要措施
        3.1电气隔离抗干扰
        电源干扰与电磁干扰都是通过导线的途径进行传播,当电子设备受电源线、信号线、控制线等因素干扰时,可以使用电气隔离的方法,将电子设备的导线和设备分隔开,防止电气干扰影响电子设备正常使用。通常来说,工作人员在进行电气隔离抗干扰过程中,会使用脉冲变压器、光电零件等设备,能够利用隔离放大器处理干扰信号,降低干扰信号对电子设备的影响。


        3.2接地抗干扰
        在清除机械电子设备电气干扰过程中易对电子设备造成损害,因此,为提高电子设备的安全性和稳定性,可以使用接地抗干扰的方法,不仅不会对电子设备产生任何损坏,还会避免电气干扰对电气设备产生的影响。而接地抗干扰系统包括系统接地、交流接地、屏蔽接地、保护接地等,可以保证机械电子设备正常运行,避免电源干扰对机械电子设备产生影响,以及防止突发性冲击电压对电子设备造成严重损害。倘若接地系统杂乱无章,既会影响机械电子设备平稳运转,又会对电子设备的安全产生威胁。
        机械电子设备地线主要分成三个不同的种类,其中①连接交流电源地线与机器外壳;②连接电动机和继电器等机器设备;③连接信号设备和数字接收器。当机械电子设备使用交流电源供电时,要连接保护地线与电源地线,降低干扰的情况出现,保证电子设备可以正常稳定运行。
        3.3滤波抗干扰
        工作人员可以利用滤波器对信号特征波段的频率进行消除,阻碍电子信号对电子设备的干扰,防止低频干扰与中频干扰等情况出现,降低电气干扰对电器设备的影响。滤波器由电容、电阻、电感等组件组成,对设备运转时产生的信号频率能够准确识别、分类、整合,并且可以对干扰信号进行过滤,确保电子设备可以平稳运行。而滤波器根据信号频段可以分成低通、高通、带通、带阻等四种;根据处理信号可以分成模拟、数字等两种。滤波器的种类不同,其性质和功能也存在一定的差异性,例如,低通滤波器可以对高频干扰进行压制,高通滤波器可以对低频干扰进行压制。
        因此,工作人员要依据实际情况选择合理的滤波器,滤波器可以感知电气干扰在电子设备中的频率,并且根据电子设备的工作原理、性能将其产生的干扰效果清除,有利于增强电子设备中使用滤波器的抗干扰效果,保证电子设备可以平稳高效运行。而针对使用直流电源的各种机械电子设备,工作人员可以将滤波器安装在电源端,能够及时过滤干扰信号,防止电源干扰电子设备正常运行。
        3.4屏蔽抗干扰
        在电磁抗干扰中主要使用屏蔽的方法对机械电子设备附近进行屏蔽,将电子设备全面封闭,能够有效阻止电磁能力对电子设备造成的干扰,保证电子设备可以平稳运行。由于在机械生产过程中离不开电子设备,因此,屏蔽抗干扰被广泛应用。而屏蔽抗干扰可以划分成电屏蔽与磁屏蔽,其中,电屏蔽为空腔金属导体在静电平衡状态时,要保证屏蔽体接地。工作人员可以在电容耦合通道中安装金属屏蔽器,有利于将消除电气干扰,确保电气设备的稳定运转。磁干扰是指电子设备在运行过程中会出现磁场,而此磁场会严重影响电路干扰,而磁屏蔽方法可以屏蔽电磁波对电子设备的干扰,提高电子设备的安全性。此方法与静电屏蔽的方法存在一定的差异性,如果屏蔽体的导电连续性发生破坏,会降低其屏蔽效果,而裂口、缝隙会影响屏蔽体的导电连贯性,例如,电脑机箱中的通风口与显示窗。工作人员可以选择导电布、指形簧片、金属丝网衬垫等电磁密封衬垫,提高屏蔽抗干扰的效果。
        随着时代的变化,屏蔽抗干扰也产生了静电、双层、金属隔网、编制等各种屏蔽措施,对电磁干扰有一定的压制作用。若要对电阻较小的屏蔽体内部中的干扰信号进行控制,则可以选择高导磁材料屏蔽干扰信号。在抗干扰过程中,可以利用高导磁材料制作复合屏蔽电缆,主要包括内层、中层、外层三层,其中内层为铜制铁磁;中层为磁导率较高的铁磁、外层为高饱和低磁导率的铁磁,而干扰信号的强度会随着层次递减,有较好的抗干扰效果,促进电子设备正常运转。
        3.5预防感应噪音
        为清除电子设备中的电气干扰,可以使用感应噪音的方法。而感应噪音主要包括静电感应噪音、电磁感应噪音等,为避免其发出的噪音影响电子设备正常运行,工作人员可以在外部电子设备的信号线和变频器动力线中装置同轴电缆,保证电子设备可以安全高效运行。
        四、结束语
        在信息化时代,先进的机械电子设备,对社会发展起到了重要的促进作用,特别是对各大企业而言,其不仅能提升其生产力以及生产效率,更有助于提高企业经济效益。但是电气干扰将严重影响机械电子设备的稳定运行,有关人员需要结合设备的实际状况,采用最合适、有效的抗干扰技术。
        参考文献:
[1]袁良防,孙忠德.排除机械电子设备中电气干扰的具体方法[J].电子元器件与信息技术,2020,4(07):113-114.
[2]欧阳慧.排除机械电子设备中电气干扰的主要措施探究[J].科技风,2019(23):172.
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