排除机械电子设备中电气干扰的措施研究

摘 要：随着电力电子技术的发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，特别是静止变流器，从低压小容量家用电器到高压大容量用的工业交、直流变换装置的广泛应用，非线性负载都会在电网中产生不同频率和幅值的高次谐波，但静止变流器产生的高次谐波最为严重，成为电网中的“公害”。

关键词：机械电子设备；电气干扰；措施研究

电气干扰会对机械电子设备的正常使用带来很多不利影响，因此，对电气干扰及抗干扰措施进行研究就显得十分必要，而要真正探讨出抗电气干扰的措施，就需要对干扰源及其传输路径进行研究。本文对电源干扰和电磁干扰这2类干扰源进行了分析，然后再对如何防止和减小这些干扰源对机械电子设备的影响进行了详细探讨。通过分析，本文总结了常用的4种抗干扰措施，并对其中的接地抗干扰进行了具体分析。希望能够对实际工作中的电子设备抗干扰工作提供有益的借鉴和帮助。

1、电气干扰途径及原因

电源干扰的传播通常都是通过导线才得以进行的，在此过程中，由于导体本身的介质作用，感染源的能量会被部分消耗。不过，值得注意的是，尽管干扰信号主要是通过导线传播，但在传播的过程中，导线相当于一个发射天线，它可能会向周围空间发出干扰辐射，从而会对导线附近的设备产生干扰，而这也是干扰源的一种作用途径。电磁干扰的传播途径有2种：金属导线与空间场。其中空间场是主要途径，通过某一空间场，会形成一种电磁场，干扰信号在磁场内以波的形式向设备周围的空间传输。产生的干扰的表现形式很多，变化性也非常强。在理论上，可以将这类干扰分为共模干扰和差模干扰2种。其中，共模干扰又叫作共态干扰、不对称干扰，它的形成和电源输入线对大地之间的电压差有关；差模干扰又被叫做对称干扰、串模干扰或者正态干扰，它常发生于同一电源路之上。在实际中，共模干扰和差模干扰会出现相互转换的情形，因此，我们一般不会将二者区分得过于严格，只是笼统地分析电源干扰对于机械电子设备的影响。电磁干扰是指在某一混合电磁环境中，某一电子设备所受到的不能保持系统稳定性的干扰类型。

2、排除电气干扰的措施

2.1滤波抗干扰

滤波器是一种网络结构的设备，它由分布参数的电阻、电感和电容构成，可用于抑制低频以及中频的电器干扰。这种设备可以对信号频率进行识别和归类，从而只会让允许范围内的频率通过j这就起到了排除电气干扰的作用。滤波器的选择对干扰排除的效果有很大影响。在常用的T型滤波器、C型滤波器、L型滤波器和1r型滤波器中，有的对于滤除高频纹波有效，有的则对滤除低频纹波有效。50Hz的C型低通滤波器就可用于排除220 V交流电源所产生的干扰。在选择滤波器的过程中，我们可以首先使用干扰仪器来获取干扰源的频谱以及干扰波的幅值，然后再作出针对性的选择。值得注意的是，对于那些使用直流电源的电子设备，我们可以在电源处安装并联电容来对电源处产生的高频纹波进行过滤。

2.2电气隔离抗干扰

导线是干扰源传输的主要途径之一，不过，这种传输方式还可细分为电源线传输、信号线传输和控制线传输几种形式。对于经过导线传输的电气干扰，我们可以采用脉冲变压器或者光电器件进行隔离；对于模拟输入信号干扰，我们可以使用隔离放大器来对主回路和输入回路进行处理，从而隔离掉模拟输入信号。另外，我们还可以使用光电耦合以及变压器来处理耦合输入信号，这也是技术人员经常使用的方式。

2.3屏蔽抗干扰

屏蔽技术在抗干扰领域的应用较为普遍，实际上它是利用一种具备优良导电性的金属材料来制作一种全封闭壳体，而这种壳体可以限制某一设备的内部电磁能量以防其越出设定区域；另外，它还可用于阻止外来电磁能量进入设备内部区域。屏蔽技术发展到今天，已经较为成熟，通常有以下几种：静电屏蔽，也就是让屏蔽体单端接地。双层屏蔽，这种屏蔽技术适合在强干扰电场和高电路灵敏度的情形下使用。不过，在使用过程中，我们需要特别注意的是：内屏蔽层和外屏蔽层之间的连接只能有一点，并且内外屏蔽层的间距要尽可能大，否则屏蔽效果会打折扣。编织屏蔽、金属皮屏蔽和包扎屏蔽这3种方式适合于使用电缆进行信号传输的情形。（上述3种屏蔽方式可以单独使用，也可以组合使用。需要注意的是，这几种屏蔽方式各自有特别适合的使用情形：编织方式适用于屏蔽低频信号，包扎电缆及金属皮方式则适用于屏蔽射频类信号）。金属网屏蔽。在空间电磁波对高灵敏度接收设备产生干扰的时候，这种屏蔽方式可以发挥较为显著的效果。

3、结束语

为消除变频器干扰对其他仪表自控设施的影响，从基础硬件上采取措施是最基本和最重要的抗干扰措施，这对老企业的应用存在困难，但在新装置的施工建设中应该充分考虑。如：合理布线，强电和弱电分离，保持一定距离。一般将控制电缆与其它动力电缆分离铺设，分离距离通常往30cm以上，分离困难时，将控制电缆穿过铁管铺设。如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。安装滤波器，在变频器的输入及输出侧加滤波器，可以滤去高次谐波。除传统的无源滤波器（LC滤波器）目前还在应用外，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器。它串联或是并联于主电路中，实时从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等，方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿不受电网阻抗的影响，因此受到广泛重视。工业自动化的发展速度越来越快，与此同时，变频器的使用也越来越普遍，变频器的干扰问题也将日益突出。本文就变频器干扰问题做了分析，并提出相关对策，可供有关部门借鉴。

参考文献：

[1]徐淑莉.电气设备抗干扰能力的探索[J]. 科技信息. 2012（05）

[2]邹玉东.变频器干扰问题的解决方法研究[J]. 科技风. 2013（06）