電磁兼容

文章19
整潔的機(jī)柜不一定不受干擾問題的影響 整潔的機(jī)柜不一定不受干擾問題的影響

當(dāng)無線設(shè)備出現(xiàn)噼啪作響,或者電視機(jī)屏幕出現(xiàn)雪花時(shí),人們常常稱之為“射頻干擾”或RFI。如今,電氣和電子系統(tǒng)相互干擾的問題發(fā)生在許多應(yīng)用中,被稱為電磁兼容性– EMC。


如今,電子機(jī)器無處不在,并以高頻率(難以控制)和高功率運(yùn)行,因此從某些方面來看,令人驚訝的是干擾問題不再存在,那么到底是什么情況呢?


任何載有電流的導(dǎo)體都會(huì)發(fā)出電磁輻射。頻率越高,能量從導(dǎo)體傳輸?shù)内厔菥驮酱?。無線電工程師很快就學(xué)會(huì)了如何利用簡單的閥門,線圈和電容器電子設(shè)備來發(fā)送和接收信號(hào)。但是,隨著越來越多的電子設(shè)備的開發(fā),發(fā)現(xiàn)無論發(fā)送還是接收,都會(huì)收到意想不到的信號(hào)??刂圃O(shè)備中的電線,甚至印刷電路板軌道都向(例如)敏感的測量設(shè)備輻射(傳輸)有害信號(hào),從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的讀數(shù)。更糟的是,干擾還沿供電電纜或控制電纜移動(dòng),進(jìn)入其他設(shè)備并引起故障。隨著電子系統(tǒng)在家庭和工業(yè)中的普及和控制,問題日益嚴(yán)重??植赖氖虑楸缺冉允牵?dāng)乘客無線電的內(nèi)部振蕩器干擾飛機(jī)著陸系統(tǒng)時(shí),就會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)墜毀。


通常,工程師和設(shè)備制造商首先做出反應(yīng),然后立法。設(shè)計(jì)師通過兩種方式解決了這個(gè)問題。首先,他們防止干擾進(jìn)入自己的設(shè)備。也就是說,它們提高了設(shè)備對電磁干擾(EMI)的抵抗力。其次,他們致力于降低產(chǎn)品產(chǎn)生的EMI。隨著時(shí)間的流逝,電子設(shè)備,特別是諸如電源和變頻器之類的電源產(chǎn)品,其輸入端出現(xiàn)了濾波器,并且在布局和屏蔽方面做了許多詳細(xì)的改進(jìn)。這種緩慢的發(fā)展意味著現(xiàn)在大多數(shù)現(xiàn)代電子機(jī)器都可以以合理的成本,實(shí)現(xiàn)最低的排放和最高的抗擾度。


伴隨著法規(guī)的完善,歐洲法律規(guī)定,盡管變頻器本身不必滿足特定的EMI級(jí)別,但內(nèi)置的設(shè)備必須符合EMC指令2004/108 / EC。實(shí)際上,這意味著變頻器必須裝有濾波器,并且在安裝變頻器時(shí)必須格外小心。該指令中提到的標(biāo)準(zhǔn)為工業(yè)和家庭應(yīng)用設(shè)置了不同級(jí)別的發(fā)射EMI。其他標(biāo)準(zhǔn)適用于醫(yī)療,航空和類似的應(yīng)用。所有打算在歐盟范圍內(nèi)使用的Invertek變頻器都配有內(nèi)置的匹配的工業(yè)濾波器。


因此,正確設(shè)計(jì)變頻器和進(jìn)行濾波只是其中的一部分。如何安裝同樣重要。如今,大多數(shù)電子控件都可以正常工作,但是安裝不當(dāng)?shù)淖冾l器(或其他設(shè)備)仍然會(huì)造成干擾,導(dǎo)致故障,很難排除并耗費(fèi)大量時(shí)間。因此,務(wù)必遵循一些基本的安裝規(guī)則,以最大程度地降低這種風(fēng)險(xiǎn)。


1.良好的接地

出于安全考慮,通常必須接地,但將EMI降至最低也很重要。為了在高頻下有效接地并消除低信號(hào)電平下的噪聲,接地連接應(yīng)短而粗,并連接到公共星形點(diǎn)。在某些情況下,可以使用附加的屏蔽電纜(在高頻情況下更好)。盡管不能總是將星形接點(diǎn)接地,也不能使用長而細(xì)的接地電纜。

1 接地不良會(huì)造成干擾


2.屏蔽或鎧裝電纜

在早期的文章中,我們看到變頻器的輸出是一個(gè)不錯(cuò)的正弦波電流,但是電壓波形由在高頻下切換的高壓方波組成。這些脈沖的開關(guān)沿產(chǎn)生更高的頻率。這些會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的EMI。因此,建議在變頻器和電機(jī)之間使用屏蔽電纜(鎧裝電纜幾乎一樣),屏蔽潛在的干擾。非屏蔽電纜在大多數(shù)情況下都可以使用,但如果出現(xiàn)問題了,那么重新接屏蔽線的代價(jià)很大,花費(fèi)也比從最開始就用屏蔽電纜要貴得多。


屏蔽電纜也應(yīng)用于信號(hào)電纜,尤其是那些帶有對EMI敏感的傳感器信號(hào)的電纜。


所有的屏蔽線都應(yīng)使用合適的夾具正確接地。屏蔽網(wǎng)的兩端也應(yīng)接地。如果有一端懸空,干擾問題反而消失了,則表明存在循環(huán)電流,可能是由于接地不良所致。在這種情況下,請嘗試查找問題的根本原因。


2 屏蔽接地電纜限制EMI


3.分離與布局

電纜之間的距離越近,EMI越可以從一端傳遞到另一端。精心規(guī)劃的機(jī)柜將電源和控制信號(hào)分開,使電纜盡可能保持遠(yuǎn)距離,電纜以直角交叉以最大程度地減少傳輸。在計(jì)劃間隔時(shí)要考慮到EMC;這樣,電源線和信號(hào)線就可以輕松分離,并且星點(diǎn)接地也要內(nèi)置在布局中。


所有電纜都應(yīng)盡可能靠近接地平面,例如柜體的金屬。這減少了來自布線的輻射。電纜長度應(yīng)最小化,避免大的環(huán)路。當(dāng)EMI消除時(shí),電纜對(走線和回線)應(yīng)該一起布線(雙絞線是理想的)。



3 良好的布局和分隔可降低EMI


4.抑制接觸器線圈

接觸器切換后,主觸頭上可能會(huì)產(chǎn)生一些電弧,但是啟動(dòng)線圈是一個(gè)大電感器,因此斷開電流會(huì)產(chǎn)生大量火花–這就是如今修理電瓶耗盡汽車的方式?;鸹〞?huì)在許多頻率上產(chǎn)生大量電磁干擾,并且可以輕松進(jìn)入控制電路。變頻器只有依靠諸如壓敏電阻,續(xù)流二極管或阻容網(wǎng)絡(luò)之類的抑制電路在源頭上解決問題,才能得以保護(hù)。


當(dāng)然,您可以為了省錢而忽略整個(gè)EMC問題。您至今也可能沒發(fā)現(xiàn)什么問題。但是只要您經(jīng)歷過幾次重新布線,或者飛到外地花費(fèi)好幾天陪客戶才解決一個(gè)小問題,您就會(huì)發(fā)現(xiàn)哪怕僅僅遵循一些簡單的規(guī)則,就能避免被頻繁地叫去售后,從而省下一筆不小的費(fèi)用。


互聯(lián)網(wǎng)上有一些很好的解釋和指南。搜索“ EMC安裝指南”就可以找到一些可讀,合理的建議。