機(jī)械電子設(shè)備作為國(guó)家工業(yè)基礎(chǔ)之一，近年來(lái)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。與此同時(shí)，對(duì)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(shí)有發(fā)生，如果不能即使有效解決，會(huì)給正常的生產(chǎn)作業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重隱患。

干擾問(wèn)題是機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中必須考慮的重要問(wèn)題。通常我們所說(shuō)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(hào)，如電網(wǎng)的波動(dòng)、強(qiáng)電設(shè)備的起停、高壓設(shè)備和開(kāi)關(guān)的電磁輻射等。當(dāng)它們?cè)谙到y(tǒng)中產(chǎn)生電磁感應(yīng)和干擾沖擊時(shí)，往往會(huì)擾亂機(jī)械電子設(shè)備的正常運(yùn)行，輕者造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，重者會(huì)引起控制系統(tǒng)死機(jī)或誤動(dòng)作造成設(shè)備損壞或人身傷亡。

電氣干擾的來(lái)源及傳播途徑

1.電氣干擾的來(lái)源。

要想排除電氣干擾，就要從干擾的來(lái)源著手。有的干擾來(lái)自外部，有的干擾來(lái)自?xún)?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(chǎng)通過(guò)互感耦合而產(chǎn)生的干擾。還有機(jī)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(jī)電設(shè)備本身的各個(gè)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?cè)肼暋⒓夥逶肼暤纫氲母蓴_。不僅如此，電源線路和絕緣電阻產(chǎn)生漏電也會(huì)造成干擾。

2.電氣干擾的傳播途徑。

干擾可以通過(guò)很多途徑傳播，但總結(jié)來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)“路”或者“場(chǎng)”從干擾源傳播到設(shè)備。

干擾通過(guò)“路”來(lái)傳播有三種方式。第一是通過(guò)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(guò)公共阻抗耦合產(chǎn)生的干擾，兩個(gè)電路電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)，其中一個(gè)電路在該阻抗上的電壓降影響到另一個(gè)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(chǎng)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(guò)電源引線進(jìn)入各種電子設(shè)備造成干擾。

干擾通過(guò)“場(chǎng)”來(lái)傳播也有三種方式。第一是通過(guò)電場(chǎng)耦合的干擾，電場(chǎng)耦合是通過(guò)導(dǎo)體間的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)，通過(guò)導(dǎo)體間的電容使干擾源的電場(chǎng)對(duì)被干擾路的電場(chǎng)形成通路。第二是通過(guò)磁場(chǎng)耦合的干擾，磁場(chǎng)耦合是指一個(gè)線圈的電流變化，在相鄰的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。干擾源產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)。例如變壓器的漏磁會(huì)引起干擾。第三則是通過(guò)輻射耦合的干擾，電磁騷擾通過(guò)其周?chē)拿浇橐噪姶挪ǖ男问较蛲鈧鞑?，騷擾電磁能且按電磁場(chǎng)的規(guī)律向周?chē)臻g發(fā)射。

電氣干擾的排除措施

1.濾波。根據(jù)不同的信號(hào)頻段，將濾波器分為了低通、帶通、高通、帶阻等。針對(duì)不同的干擾信號(hào)使用不同的濾波器。例如，當(dāng)干擾信號(hào)通過(guò)電源線傳播進(jìn)入設(shè)備而對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響時(shí)，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(hào)通過(guò)，而對(duì)高頻干擾信號(hào)具有較大的衰減。而針對(duì)低頻干擾信號(hào)，則采用高通濾波器。

2.接地。接地可以保障機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行?？梢詫C(jī)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(hào)，起到了抗干擾的作用。還可以令機(jī)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(guò)電源、地線耦合入控制系統(tǒng)。同時(shí)，在機(jī)電設(shè)備運(yùn)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?chǎng)耦合干擾最有效的方法是屏蔽。機(jī)電設(shè)備采用金屬材料殼體，并通過(guò)搭接接地方式與機(jī)體結(jié)構(gòu)連接，來(lái)隔離電磁場(chǎng)。同時(shí)電氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)電能和信號(hào)傳輸?shù)碾娎|，將易受干擾的傳輸線纜設(shè)計(jì)成單層或多層屏蔽方式，并將屏蔽層與機(jī)體連接，來(lái)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(lái)防止干擾竄入設(shè)備,進(jìn)而保證機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。常見(jiàn)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(hào)，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(dāng)廣泛的電源線抗干擾元件,可以解決地線環(huán)路電流帶來(lái)的設(shè)備與設(shè)備之間的干擾,同時(shí)隔離變壓器對(duì)于抗共模干擾。對(duì)于交流信號(hào)的傳輸,一般使用變壓器隔離干擾信號(hào)。繼電器由線圈和觸點(diǎn)組兩部分組成，并且兩者在電氣上沒(méi)有聯(lián)系。因此,可以利用繼電器的線圈接受電氣信號(hào),而用觸點(diǎn)發(fā)送和輸出信號(hào),從而避免強(qiáng)電和弱電信號(hào)之間的直接聯(lián)系,實(shí)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(jī)電設(shè)備在我國(guó)各個(gè)行業(yè)的普遍應(yīng)用，電氣干擾問(wèn)題成為我們必須解決的問(wèn)題。本文只是簡(jiǎn)單的對(duì)這些進(jìn)行了分析探討，希望專(zhuān)業(yè)人員在今后能夠深入的研究并對(duì)其進(jìn)行有效的規(guī)避和抑制。

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審核編輯 黃宇