電磁干擾(EMI)是現(xiàn)代電子設(shè)備中常見的問題,對設(shè)備的性能和穩(wěn)定性有很大影響。
電磁干擾(EMI),是干擾電纜信號并降低信號完好性的電子噪音,EMI通常由電磁輻射發(fā)生源如馬達和機器產(chǎn)生的,它主要有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中,高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源,能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。
所謂“干擾”,電磁兼容指設(shè)備受到干擾后性能降低以及對設(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾源這二層意思。層意思如雷電使收音機產(chǎn)生雜音,摩托車在附近行駛后電視畫面出現(xiàn)雪花,拿起電話后聽到無線電聲音等,這些可以簡稱其為干擾。其次是“電磁”.電荷如果靜止,稱為靜電。當(dāng)不同的電位向一致移動時,便發(fā)生了靜電放電,產(chǎn)生電流,電流周圍產(chǎn)生磁場。如果電流的方向和大小持續(xù)不斷變化就產(chǎn)生了電磁波。
電磁干擾傳播途徑
電磁干擾傳播途徑一般也分為兩種:即傳導(dǎo)耦合方式和輻射耦合方式。
任何電磁干擾的發(fā)生都必然存在干擾能量的傳輸和傳輸途徑(或傳輸通道)。通常認為電磁干擾傳輸有兩種方式:一種是傳導(dǎo)傳輸方式;另一種是輻射傳輸方式。因此從被干擾的敏感器來看,干擾耦合可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩大類。
傳導(dǎo)傳輸必須在干擾源和敏感器之間有完整的電路連接,干擾信號沿著這個連接電路傳遞到敏感器,發(fā)生干擾現(xiàn)象。這個傳輸電路可包括導(dǎo)線,設(shè)備的導(dǎo)電構(gòu)件、供電電源、公共阻抗、接地平板、電阻、電感、電容和互感元件等。
輻射傳輸是通過介質(zhì)以電磁波的形式傳播,干擾能量按電磁場的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。常見的輻射耦合由三種:
1)甲天線發(fā)射的電磁波被乙天線意外接受,稱為天線對天線耦合;
2)空間電磁場經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合,稱為場對線的耦合;
3)兩根平行導(dǎo)線之間的高頻信號感應(yīng),稱為線對線的感應(yīng)耦合。
在實際工程中,兩個設(shè)備之間發(fā)生干擾通常包含著許多種途徑的耦合。正因為多種途徑的耦合同時存在,反復(fù)交叉耦合,共同產(chǎn)生干擾,才使電磁干擾變得難以控制。
降低電磁干擾有效途徑
電磁干擾,必須具備電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備這三個因素。所以,在解決電磁干擾問題時,要從這三個因素人手,對癥下藥,消除其中某一個因素,就能解決電磁兼容問題干擾。下面就是本文所總結(jié)出來的降低電磁干擾有效方法。
(1)利用屏蔽技術(shù)減少電磁干擾。
為有效的抑制電磁波的輻射和傳導(dǎo)及高次諧波引發(fā)的噪聲電流,在用變頻器驅(qū)動的電梯電動機電纜必須采用屏蔽電纜,屏蔽層的電導(dǎo)至少為每相導(dǎo)線芯的電導(dǎo)線的1/10,且屏蔽層應(yīng)可靠接地??刂齐娎|使用屏蔽電纜;模擬信號的傳輸線應(yīng)使用雙屏蔽的雙絞線;不同的模擬信號線應(yīng)該獨立走線,有各自的屏蔽層。以減少線間的耦合,不要把不同的模擬信號置于同一公共返回線內(nèi);低壓數(shù)字信號線使用雙屏蔽的雙絞線,也可以使用單屏蔽的雙絞線。模擬信號和數(shù)字信號的傳輸電纜,應(yīng)該分別屏蔽和走線應(yīng)使用短.
(2)利用接地技術(shù)消除電磁干擾。
要確保電梯控制柜中的所有設(shè)備接地良好,而粗的接地線。連接到電源進線接地點(PE)或接地母排上。特別重要的是,連接到變頻器的任何電子控制設(shè)備都要與其共地,共地時也應(yīng)使用短和粗的導(dǎo)線。同時電機電纜的地線應(yīng)直接接地或連接到變頻器的接地端子(PE)。上述接地電阻值應(yīng)符合相關(guān)標準要求。
(3)利用布線技術(shù)改善電磁干擾。
電動機電纜應(yīng)獨立于其它電纜走線,同時應(yīng)避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線,以減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾;控制電纜和電源電纜交叉時,應(yīng)盡可能使它們按90°角交叉,同時必須用合適的線夾將電機電纜和控制電纜的屏蔽層固定到安裝板上。
(4)利用濾波技術(shù)降低電磁干擾。
利用進線電抗器用于降低由變頻器產(chǎn)生的諧波,同時也可用于增加電源阻抗,并幫助吸收附近設(shè)備投入工作時產(chǎn)生的浪涌電壓和主電源的尖峰電壓。進線電抗器串接在電源和變頻器功率輸入端之間。當(dāng)對主電源電網(wǎng)的情況不了解時,加進線電抗器。在上述電路中還可以使用低通頻濾波器(FIR下同),F(xiàn)IR濾波器應(yīng)串接在進線電抗器和變頻器之間。對噪聲敏感的環(huán)境中運行的電梯變頻器,采用FIR濾波器可以有效減小來自變頻器傳導(dǎo)中的輻射干擾。
(5)照明線干擾。
電機反饋的干擾過大、系統(tǒng)電源線受干擾的現(xiàn)場,通過以上各種接地?zé)o法消除通訊干擾,可以使用磁環(huán)對干擾進行抑制,按以下方法順序進行增加磁環(huán),通訊恢復(fù)正常為止:1、如照明的兩根電源線同時斷開如通訊恢復(fù)正常,請在控制柜下照明的兩線上增加一磁環(huán),纏繞3圈(孔徑20到30,厚10,長20左右的磁環(huán))。如斷開照明線并無效果說明照明線并不干擾通訊,不作處理。2、在通訊線C+、C-上從主板出線處增加一磁環(huán),纏繞一圈。注意只能纏繞一圈,多纏后轎廂通訊顯示會變好但轎廂傳來的有效信號大部分濾掉,造成轎廂內(nèi)選登記不上。3、在主板輸出給轎廂、呼梯的24V電源和0V地線上增加一磁環(huán)纏繞2到3圈。4、在運行接觸器與電機之間三相線各加一磁環(huán)纏繞一圈.經(jīng)過以上方法增加磁環(huán)后能處理現(xiàn)場的電源、電機、照明干擾。
(6)磁環(huán)材料的選擇。
根據(jù)干擾信號的頻率特點可以選用鎳鋅鐵氧體或錳鋅鐵氧體,以選用鎳鋅鐵氧體或錳鋅鐵氧體,前者的高頻特性優(yōu)于后者。前者的高頻特性優(yōu)于后者。錳鋅鐵氧體的磁導(dǎo)率在幾千---上萬,而鎳鋅鐵氧體為幾百---上千。鐵氧體的磁導(dǎo)率的磁導(dǎo)率越高,其低頻時的阻抗越大,高頻時的阻抗越小。阻抗越大,高頻時的阻抗越小。所以,在抑制高頻干擾時,宜選用鎳鋅鐵氧體;用鎳鋅鐵氧體;反之則用錳鋅鐵氧體?;蛟谕皇娎|上同時套上錳鋅和鎳鋅鐵氧體,這樣可以抑制的干擾頻段較寬。磁環(huán)的尺寸選擇:磁環(huán)的內(nèi)外徑差值越大,縱向高度越大,其阻抗也就越大,但磁環(huán)內(nèi)徑一定要緊包電纜,避免漏磁。磁環(huán)的安裝位置:磁環(huán)的安裝位置應(yīng)該盡量靠近干擾源,即應(yīng)緊靠電纜的進出口。
,正因為電磁兼容是一個復(fù)雜的問題,它需要設(shè)計人員具有較強的專業(yè)知識和豐富的實踐經(jīng)驗。所以,我們只有不斷地學(xué)習(xí)和總結(jié)經(jīng)驗,才能夠掌正確分析電子設(shè)備的電磁兼容性問題,進而掌握降低電磁干擾有效途徑為我國生產(chǎn)出更加穩(wěn)定可靠的現(xiàn)代化的電子設(shè)備而努力。