探討控制機電設備中電動機電磁干擾現象的措施

丁吉偉/寧夏水利廳固海揚水管理處

探討控制機電設備中電動機電磁干擾現象的措施

丁吉偉/寧夏水利廳固海揚水管理處

電動機在運行當中會產生一定的電磁干擾其中輻射、傳導的電磁波會直接影響到各種電器設備的正常運行，這樣的干擾不僅會對家用電器、辦公室用品甚至是軍事用品等造成干擾。如何保證電氣系統以及電子系統中的電動機設備能夠正常運行，必須要根據設備的實際工作情況分析其產生電磁干擾的原因，從而采取科學有效的控制干擾的措施。

控制；機電設備；電動機電磁；干擾現象；措施

引言

一般情況下電動機中的電磁干擾產生的原因比較復雜，但是主要原因是由于轉子內部的繞組容易出現變磁場，引起轉向器和電刷之間產生放電導致火花的產生。研究表明一般的電機產生的干擾電磁波其頻率在10HZ～1000MHZ之間，可以看出這樣的干擾其頻帶是非常寬的。它的場強表現為兩種形式一種是垂直計劃另一種是水平極化，而這時的場強和頻率的關系呈現為正太分布的形式。當然電動機的干擾脈沖產生還與電機的整體結構、工作中的實際負載、以及繞組的纏繞方式等有關系。

一、產生電磁干擾的根本原因分析

（一）轉向器與電刷間的火花放電

由于電機的種類不同所以產生干擾的原因也不同，電刷式電機，常常會因為轉向器與電刷出現火花而放電，進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到高頻波段。于是會對例如無線廣播以及電視信號和設備造成大范圍的干擾。

（二）繞組中突變磁場產生干擾或者是老化

將電動機的繞組線圈中電流進行切斷，這個時候在電機的內部轉子上線圈磁場就會在一瞬間消失，這個時候轉子上的線圈就會產生上百伏有的甚至能達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，然后就會釋放出大量的能量，這個能量由于不能在瞬間被消耗于是就會傳回到控制電路。這樣就會對系統中的其他設備造成損害，導致干擾其他設備的正常運行，進而出現一定的控制實物或者出現邏輯判斷錯誤，嚴重的會擊穿電子元器件導致元器件內部系統燒毀。

其中瞬間的電壓與系統中的線路阻抗以及負載大小有很大的關系。如果電動機在工作中是在額定負載下進行的，這個時候將供電中的電流切斷，其中的電樞卻依然在高速的運行，這個時候的定子在勵磁環境下，就會產生自感電動勢，其中的元電樞電動勢就會與后來產生的電動勢形成疊加，從而產生電壓，此時的電壓瞬間峰值可以達到過去額定值的6～8倍，其電壓在上升中的時間卻只有100毫秒，然后按照指數的規律進行衰減直到整個設備完全停止運動。還有一種瞬變電壓的產生原因是由于，供電的電流瞬間切斷以后，線圈會自動點感性的負載沖擊，這樣電壓表現為先后出現比價高的負向脈沖以及低副值得正向脈沖，而這些電壓其瞬間峰值會更高基本上都是在額定電壓的10倍以上，持續的時間也更長為300毫秒。

（三）其他原因

很多電子產品的電動機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行濾波。其中的整流二極管有著很小的導通角，對于輸入的交流電壓接近電壓峰值后這個時候的電流才有可能通過。可是這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對整個電網造成一定污染，同時還會給其他正常運行的電子設備造成干擾。

電動機設計初期就考慮到了可能出現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或者是封閉的材料等原因，依然會出現加大的電磁泄露，同樣會對系統外的各種電子設備造成干擾。還有一些電動機還存在著裝配不當等質量上的問題，例如出現接觸不良出現絕緣損壞等都會導致電動機出現較強的電磁干擾。

二、 電路設計是電磁干擾的產生以及抑制措施

實時上在電磁電路中內部的電磁兼容性有很大一部分是由互相連接和線路的貯藏成分來決定的，例如從天線中再次返回的信號可以放射出一定的電磁能量。其產生的決定因素包括電流的幅值、電流線圈以及頻率等幾何面積來共同決定。這里的電磁干擾源一般有三種即高頻信號、振蕩器以及電源等。對于一個CMOS反向換流器來說對其改變輸出狀態時，其中的兩個晶體閘管會在幾乎相同的時間內出現導通。這樣使得整個電流的增長速度非常快，進而形成一種電流峰值，這個時候還可能引起時間不等的線路短路現象，這也是電磁干擾產生的重要原因之一。

面對以上問題解決辦法可以采取對電源電壓進行波動減弱方法，讓電容器接近100NF效果更好。很多電路的成分都是寄生的形式，比如常見的電源線路阻抗以及各種集成電路等，他們的電容器對電流峰值減少不明顯，當然對于輻射干擾減少能力也是很弱的。要想對其內部的電流尖峰進行抑制，就需對電源線路和級間耦合電容加上感應線圈，這樣就可以很好地抑制干擾。

在一些數字系統中很高的頻率一般都是有時鐘發生器產完成的，在一些振蕩器中使用晶體可以很好地減少高頻電流，自重電磁干擾也會大面積的減少。晶體產生共振頻率的阻抗可以達到幾百千歐姆，那么電流所引起的共振頻率就會顯得非常小甚至可以忽略不計。在COMS中的換流器輸出電壓的波形是一個方波信號，其晶體的阻抗也不是很高，這樣電路中就會出現較大的電流。那么真正的解決辦法就是加上一個電阻方式為串聯，這樣電流的就會被分擔了。

三、 電磁干擾抑制

只要有電動機以及其他的電氣設備正在工作電磁干擾就會存在，而這種干擾是不可以被完全消除的，只能夠保證盡可能的降低，采取的具體措施如下。

（一）阻尼。

利用阻尼可以很有效的對瞬變電壓進行減少進而減少回路系統中的電壓對電動機的干擾。具體的方法是采取阻尼道心的方法例如磁性體繞線、導電性橡膠線、雙電阻絲繞線以及屏蔽導線等。這些導線都可以作為電動機的電源出現，而阻尼導線還可以很好地抑制電刷和換向器之間的電火花來起到抑制干擾的作用。

（二）濾波

對于電動機來說其中電刷產生的各種噪聲一般分為兩種一種是差模另一種是共模，而對應解決的辦法接入電容、電感或者是接地等。對共模噪聲降低方法是將電容器與電機引線鏈接然后接地，而差模噪聲而是接入電感。

（三）屏蔽

對于輻射噪聲采取屏蔽的方法比較有效。其中電動機的金屬外殼就能很好地起到屏蔽作用。但是其屏蔽的實際效果還與實際的材料性能、屏蔽殼體以及具體的輻射情況有關。例如銅和鉛就對電磁場反射有著很大的損耗作用，比較適合用在電動機容易產生火花干擾的電動機中。對于電動機上的各種導線進出口，采取頻閉的方法是利用金屬襯墊或者是利用導電硅膠，保證殼體的密閉性，就可以很大程度上消除穿孔內部干擾。

四、結語

電動機出現的電磁干擾原因比較復雜，所以需要進行仔細分析，找出最關鍵的原因，根據實際情況采取合理有效的措施，才能夠很好地減少電動機運行中初心的各種電磁干擾問題。對于一些敏感的設備或者是系統，一定要及時的采取措施保證將電磁干擾降到最小，保證整個系統的正常運行，保證設備的可靠性。在以后還應該加大對電動機電磁干擾的控制研究，電動機在工作中造成的各種干擾符合實際工作要求。

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