機(jī)電設(shè)備中電動(dòng)機(jī)電磁干擾現(xiàn)象抑制

黃安慶 邱劍波

【摘 要】電機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾。這種干擾不僅會(huì)對(duì)家用電器，辦公用品甚至軍用品造成干擾。如何確保電氣系統(tǒng)和電子系統(tǒng)中的電氣設(shè)備能夠正常運(yùn)行，并且必須根據(jù)設(shè)備的實(shí)際工作情況分析電磁干擾的原因。從而采取科學(xué)有效的控制干擾的措施。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電設(shè)備；電動(dòng)機(jī)；電磁干擾；抑制

一、電磁干擾的來源

電子設(shè)備的電磁兼容性受各種形式的電磁干擾影響，導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行。內(nèi)部干擾是指電子設(shè)備內(nèi)各部件之間的相互干擾，主要包括：首先，當(dāng)工作電源通過設(shè)備的內(nèi)部布線時(shí)，分布電容的泄漏，絕緣電阻等會(huì)引起一定的干擾，這與其工作頻率直接相關(guān)。其次，接地，電源和傳輸線的阻抗很容易與信號(hào)耦合，或者導(dǎo)線相互干擾。同樣，電子設(shè)備內(nèi)部的一些組件在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，對(duì)自身和其他組件造成干擾，影響其運(yùn)行穩(wěn)定性。最后，一些部件具有相對(duì)大的功率和相對(duì)高的電壓，其產(chǎn)生磁場(chǎng)和電場(chǎng)，其受到與其他部件的正常操作的耦合的干擾。

外部干擾主要是指除電子設(shè)備以外的各種因素造成的干擾，如：首先，當(dāng)外部高壓和電源通過絕緣體時(shí)存在泄漏現(xiàn)象，從而對(duì)設(shè)備，線路等造成干擾。其次，一些器件功率大，在空間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，在互感耦合作用下干擾電子電路和器件。第三，電子電路，電子設(shè)備等也受到空間電磁波的干擾。最后，設(shè)備所處的工作環(huán)境穩(wěn)定性差，電子電路和設(shè)備等內(nèi)部部件的參數(shù)因環(huán)境而變化，從而干擾設(shè)備的正常運(yùn)行。

二、產(chǎn)生電磁干擾的根本原因分析

（1）轉(zhuǎn)向器與電刷間的火花放電

由于電機(jī)的種類不同所以產(chǎn)生干擾的原因也不同，電刷式電機(jī)，常常會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)向器與電刷出現(xiàn)火花而放電，進(jìn)而引起噪聲而這種噪聲干擾的頻譜非常寬，可以從中波抑制延續(xù)到高頻波段。于是會(huì)對(duì)例如無線廣播以及電視信號(hào)和設(shè)備造成大范圍的干擾。

（2）繞組中突變磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾或者是老化

將電動(dòng)機(jī)的繞組線圈中電流進(jìn)行切斷，這個(gè)時(shí)候在電機(jī)的內(nèi)部轉(zhuǎn)子上線圈磁場(chǎng)就會(huì)在一瞬間消失，這個(gè)時(shí)候轉(zhuǎn)子上的線圈就會(huì)產(chǎn)生上百伏有的甚至能達(dá)到上千伏特的瞬間電壓。而這種電壓的衰減曲線和一階電路非常相似，然后就會(huì)釋放出大量的能量，這個(gè)能量由于不能在瞬間被消耗于是就會(huì)傳回到控制電路。這樣就會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的其他設(shè)備造成損害，導(dǎo)致干擾其他設(shè)備的正常運(yùn)行，進(jìn)而出現(xiàn)一定的控制實(shí)物或者出現(xiàn)邏輯判斷錯(cuò)誤，嚴(yán)重的會(huì)擊穿電子元器件導(dǎo)致元器件內(nèi)部系統(tǒng)燒毀。

其中瞬間的電壓與系統(tǒng)中的線路阻抗以及負(fù)載大小有很大的關(guān)系。如果電動(dòng)機(jī)在工作中是在額定負(fù)載下進(jìn)行的，這個(gè)時(shí)候?qū)⒐╇娭械碾娏髑袛?，其中的電樞卻依然在高速的運(yùn)行，這個(gè)時(shí)候的定子在勵(lì)磁環(huán)境下，就會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，其中的元電樞電動(dòng)勢(shì)就會(huì)與后來產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)形成疊加，從而產(chǎn)生電壓，此時(shí)的電壓瞬間峰值可以達(dá)到過去額定值的6～8倍，其電壓在上升中的時(shí)間卻只有100毫秒，然后按照指數(shù)的規(guī)律進(jìn)行衰減直到整個(gè)設(shè)備完全停止運(yùn)動(dòng)。還有一種瞬變電壓的產(chǎn)生原因是由于，供電的電流瞬間切斷以后，線圈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)感性的負(fù)載沖擊，這樣電壓表現(xiàn)為先后出現(xiàn)比價(jià)高的負(fù)向脈沖以及低副值得正向脈沖，而這些電壓其瞬間峰值會(huì)更高基本上都是在額定電壓的10倍以上，持續(xù)的時(shí)間也更長為300毫秒。

（3）其他原因

很多電子產(chǎn)品的電動(dòng)機(jī)采用的是直流電源而這些直流電源的電路整流一般是采取橋式整流或者是采取電容濾波的方式進(jìn)行濾波。其中的整流二極管有著很小的導(dǎo)通角，對(duì)于輸入的交流電壓接近電壓峰值后這個(gè)時(shí)候的電流才有可能通過?？墒沁@樣屬于畸變的電力波形峰值都比較的低，而有著吩咐的高次諧波，其中他們的脈沖寬度為5毫秒，像這樣的電流脈沖不僅會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成一定污染，同時(shí)還會(huì)給其他正常運(yùn)行的電子設(shè)備造成干擾。

電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)初期就考慮到了可能出現(xiàn)的電磁干擾于是采取全封閉式的金屬外殼，但是由于各種原因比如方式不當(dāng)或者是封閉的材料等原因，依然會(huì)出現(xiàn)加大的電磁泄露，同樣會(huì)對(duì)系統(tǒng)外的各種電子設(shè)備造成干擾。還有一些電動(dòng)機(jī)還存在著裝配不當(dāng)?shù)荣|(zhì)量上的問題，例如出現(xiàn)接觸不良出現(xiàn)絕緣損壞等都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)較強(qiáng)的電磁干擾。

三、電磁干擾抑制

雖然電磁干擾很常見，但不能完全消除電磁干擾。

（1）阻尼。阻尼可有效降低和降低系統(tǒng)回路中電機(jī)浪涌電壓浪涌的瞬態(tài)過電壓。通常，可以使用阻尼線，例如導(dǎo)電橡膠線，碳纖維纖維和可變間距。電阻繞組，磁繞組，雙電阻繞組和分層導(dǎo)線。使用上述電線作為電機(jī)的電源引線。此外，阻尼線還減少并抑制了電刷和換向器之間的火花放電干擾。

（2）濾波。電機(jī)電刷產(chǎn)生的噪聲有兩種類型：共模和差模。對(duì)于共模噪聲降低，電容器可以連接在電動(dòng)機(jī)的每個(gè)引線和地之間，并且差模噪聲主要是由于電刷與換向器觸點(diǎn)的斷開引起的。

（3）接地。接地抑制噪聲的方式很重要。如果接地阻抗太大，則沒有良好的噪聲旁路。如果電機(jī)外殼接地，則必須拆下外殼上的涂料，使電線與地面接觸良好，只需連接螺釘?shù)?至5個(gè)螺紋即可連接。

（4）屏蔽。用屏蔽的方式抑制輻射噪聲是很有效的。電動(dòng)機(jī)的金屬外殼用作屏蔽。屏蔽效應(yīng)與材料的性能，輻射頻率以及屏蔽殼上存在的各種不連續(xù)形狀和數(shù)量有關(guān)。它適合作為電動(dòng)機(jī)電刷和換向器之間的火花干擾屏蔽。具有高磁導(dǎo)率的鐵磁性和特殊磁導(dǎo)率材料如鐵-鎳-鈷合金對(duì)磁場(chǎng)波具有很大的吸引力損失。因此，它可以用作電機(jī)繞組（或永磁體磁極）的屏蔽外殼。

由于電線入口和出口孔的存在，電機(jī)軸孔和電機(jī)殼體的電磁屏蔽具有不連續(xù)性，可以在窗孔上使用導(dǎo)電橡膠或金屬墊圈。電源線應(yīng)通過屏蔽罩上的旁路電容連接到電機(jī)，以消除通過窗口的電磁干擾。

（5）其他措施。干擾抑制也可以從電動(dòng)機(jī)本身開始，例如設(shè)計(jì)，處理技術(shù)等。由于接觸部分較差，刷子不干凈會(huì)在正常操作過程中產(chǎn)生數(shù)倍的干擾。為了抑制干擾，必須保持接觸部分的接觸可靠，開閉動(dòng)作正常，接觸壓力應(yīng)保持均勻；為保持刷子和換向器清潔，確保刷子本身的質(zhì)量是降低表面粗糙度；換向器由硬質(zhì)純銅，鋯銅或銀鎳銅制成，匹配刷由純石墨，銅石墨或銀石墨制成；換向器和轉(zhuǎn)子的表面必須同軸接地，并且應(yīng)對(duì)電刷進(jìn)行預(yù)加工；在組件中，電刷架的中心與電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的中心線垂直相交，電刷彈簧的壓力調(diào)整為均勻?qū)ΨQ；在設(shè)計(jì)中，諸如硅二極管的瞬態(tài)抑制裝置連接到電路，以防止由電感效應(yīng)產(chǎn)生電壓浪涌；電樞安裝軸是中心對(duì)稱的，以避免氣隙不均勻和不對(duì)稱繞組；使基座固定可靠，避免機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)不穩(wěn)定。

四、結(jié)束語

電動(dòng)機(jī)電磁干擾的原因比較復(fù)雜，因此有必要仔細(xì)分析，找出最關(guān)鍵的原因，并根據(jù)實(shí)際情況采取合理有效的措施。它可以很好地減少電機(jī)初始運(yùn)行中的各種電磁干擾問題。對(duì)于某些敏感設(shè)備或系統(tǒng)，有必要及時(shí)采取措施，確保最大限度地減少電磁干擾，確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并確保設(shè)備的可靠性。將來，應(yīng)增加對(duì)電動(dòng)機(jī)電磁干擾的控制。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周澤.淺談汽車電控系統(tǒng)中電磁的干擾及檢修[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49（21）：186.

[2]高佳雄. 智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的電磁兼容技術(shù)研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2015.