机械电子设备电气干扰排除措施

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【摘要】机械电子设备作为国家工业基础之一，近年来应用范围不断扩大。与此同时，对设备的稳定性也有了更高的要求。在工作中，因电气干扰导致的故障却时有发生，如果不能即使有效解决，会给正常的生产作业带来严重隐患。本文对电气干扰的来源、传播途径以及排除措施进行了分析探讨。

【关键词】机械电子设备；电气干扰；排除；措施

干扰问题是机电设备设计和使用过程中必须考虑的重要问题。通常我们所说的干扰是电气的干扰。在设备的工作环境中，存在大量的电磁信号，如电网的波动、强电设备的起停、高压设备和开关的电磁辐射等。当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时，往往会扰乱机械电子设备的正常运行，轻者造成系统的不稳定，重者会引起控制系统死机或误动作造成设备损坏或人身伤亡。

1电气干扰的来源及传播途径

1.1电气干扰的来源。要想排除电气干扰，就要从干扰的来源着手。有的干扰来自外部，有的干扰来自内部。外部干扰是指电子设备和系统外的所产生的干扰。首先是外部高压或电源所产生的干扰。其次是外部大功率设备磁场通过互感耦合而产生的干扰。还有机电设备工作环境的温度不稳或者设备内部元件参数改变而产生的干扰。内部干扰主要是指机电设备本身的各个电气元件之间的相互干扰。例如分布电容、分布电感引起的耦合感应，设备中各种寄生振荡引入的干扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等引入的干扰。不仅如此，电源线路和绝缘电阻产生漏电也会造成干扰。1.2电气干扰的传播途径。干扰可以通过很多途径传播，但总结来说，就是通过“路”或者“场”从干扰源传播到设备。干扰通过“路”来传播有三种方式。第一是通过泄露电阻的干扰，探头、接线柱以及电容器内部介质或外壳等绝缘不良等都有产生漏电流的可能，从而引起干扰。第二是通过公共阻抗耦合产生的干扰，两个电路电流流经一个公共阻抗时，其中一个电路在该阻抗上的电压降影响到另一个电路，从而产生干扰。第三是经电源线引入干扰，交流供电线路在现场的分布很自然地构成了吸收各种干扰的网络，而且十分方便地以电路传导的形式传遍各处，并通过电源引线进入各种电子设备造成干扰。干扰通过“场”来传播也有三种方式。第一是通过电场耦合的干扰，电场耦合是通过导体间的电容来实现的，也就是说，通过导体间的电容使干扰源的电场对被干扰路的电场形成通路。第二是通过磁场耦合的干扰，磁场耦合是指一个线圈的电流变化，在相邻的线圈产生感应电动势的现象。干扰源产生的干扰磁场与被干扰回路存在磁通铰链，从而在被干扰回路中感应电动势。例如变压器的漏磁会引起干扰。第三则是通过辐射耦合的干扰，电磁骚扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播，骚扰电磁能且按电磁场的规律向周围空间发射。

2电气干扰的排除措施

2.1滤波。根据不同的信号频段，将滤波器分为了低通、带通、高通、带阻等。针对不同的干扰信号使用不同的滤波器。例如，当干扰信号通过电源线传播进入设备而对设备的正常运行产生影响时，抑制这种干扰的方法是在电源和设备之间安装电磁干扰滤波器。电磁干扰滤波器，又名“EMI滤波器”，是由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波器。它仅允许低于截止频率的信号通过，而对高频干扰信号具有较大的衰减。而针对低频干扰信号，则采用高通滤波器。2.2接地。接地可以保障机电设备的正常运行。可以将机电设备金属外壳及电缆的屏蔽层直接与大地相连，这样可以防漏电以及屏蔽干扰信号，起到了抗干扰的作用。还可以令机电设备控制电路的地线与其它部件的地线隔离，隔断外部干扰源通过电源、地线耦合入控制系统。同时，在机电设备运行期间，把未用引脚接地可以更加安全可靠的抑制干扰。2.3屏蔽。克服电场耦合干扰最有效的方法是屏蔽。机电设备采用金属材料壳体，并通过搭接接地方式与机体结构连接，来隔离电磁场。同时电气系统负责电能和信号传输的电缆，将易受干扰的传输线缆设计成单层或多层屏蔽方式，并将屏蔽层与机体连接，来阻断电磁干扰的感应、辐射和传输。2.4隔离。隔离就是利用隔离元器件将干扰源隔离,来防止干扰窜入设备,进而保证机电设备的正常运行。常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等。光电隔离为媒介传输电信号，有着良好的隔离作用，能有效地抑制系统噪声并且接地回路的干扰。变压器隔离则是一种用得相当广泛的电源线抗干扰元件,可以解决地线环路电流带来的设备与设备之间的干扰,同时隔离变压器对于抗共模干扰。对于交流信号的传输,一般使用变压器隔离干扰信号。继电器由线圈和触点组两部分组成，并且两者在电气上没有联系。因此,可以利用继电器的线圈接受电气信号,而用触点发送和输出信号,从而避免强电和弱电信号之间的直接联系,实现了抗干扰隔离。

3结语

电气干扰的产生是非常复杂的，但随着机电设备在我国各个行业的普遍应用，电气干扰问题成为我们必须解决的问题。本文只是简单的对这些进行了分析探讨，希望专业人员在今后能够深入的研究并对其进行有效的规避和抑制。

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作者:吕博 杨翼 王世洪 杨惠 单位:西华大学