电气机械干扰的根本情况, 其实就是电气设备在运转的时候所产生的那些电磁噪声, 通过这些传导的方式、辐射的路径或者耦合的通道, 去让周围的那些个机械设备或者是电子系统没法正常地工作起来, 这就是它影响周边机械或电子系统的正常工作状态。
至于怎么来解决这个干扰的问题, 核心的做法就是必须得按照三步闭环来走, 也就是先把干扰源给定位清楚了, 然后再把那个耦合的路径给切断, 最后再去施加一些抑制 measures 措施, 这才叫解决干扰问题, 千万不要以为只是单纯地去换掉某些部件就行了。
五大常见干扰原因
1. 变频器谐波注入是电机驱动中的一种情况。在电机驱动中, 变频器也就是说的VFD会输出PWM信号。这个PWM信号里面有高频谐波。这些高频谐波会通过电源线路传导到其他设备里去。这变成了最高频的电气机械干扰源。
2. 在继电器与接触器切换瞬态这种情况之下, 当大电流开关进行动作的时候, 会产生时间尺度为微秒级的电压尖峰。这个电压尖峰的数值可以达到数千伏。接着, 这些信号会沿着母线耦合到那些比较敏感的电路里面去。
3. 当直流电机或者绕线转子异步电机进行换向的时候, 会产生宽频的电磁辐射, 这种情况在2MHz以下的频段里表现得尤其明显。
4. 接地不良与地电位差, 指的是设备之间存在着不一样的接地参考点, 这种做法会形成环路电流, 从而把噪声引入到信号地里面去。
5. 电缆束线不当, 就是把动力电缆和信号电缆平行放置, 或者把它们捆扎到一起, 这样的情况会让它们之间产生电容耦合, 并且发生电磁感应。
标准排查步骤
第一步是确认干扰现象这个事, 要记录发生的时间, 还要记录频率, 以及幅度怎么样, 要把事情分清楚, 看它是连续干扰还是间歇性干扰这其中的区别。
然后是第二步, 具体来说是定位干扰源这一步骤。操作者应该通过逐一断开可疑设备的方式来处理问题。在进行上述操作时, 要优先排查那些变频器或者大功率开关。另外, 还需要使用频谱分析仪对信号进行扫描, 扫描的频率范围是在20赫兹到1吉赫范围内进行的。最后, 根据扫描结果锁定峰值频率对应的那个设备。
咱们来进行第三步, 这一步是要去判断那个耦合的 就是到第四步了叫做量化验证这一步, 我们在那个切断路径的前面要采集一次频谱, 然后在那个切断路径的后面也要采集一次频谱, 这样是为了确认抑制的效果。 对应抑制措施 在处理变频器谐波的问题时, 可以在变频器的输出端安装隔离变压器或者使用LC滤波器, 并且在输入侧添加进线电抗器, 同时还要确保那些对谐波比较敏感的设备由单独的回路来供电。 针对开关瞬态这个问题, 可以在接触或者继电器的线圈两端并联上一套RC吸收电路。具体来说, 这个电阻的阻值范围是1kΩ到10kΩ, 电容的值是0.1μF, 并且它的耐压能力要达到不低于250V。如果你不想搞这么复杂的电路, 也可以选择使用带有内置吸收模块的固态继电器来替代传统方案。 针对换向辐射问题, 要采取加强的措施来进行电机机壳的接地操作, 这时候需要注意接地电阻必须小于等于4欧姆, 同时需要在电机的外壳和周围结构之间加上屏蔽用的衬垫。 针对接地问题, 所有设备都采用单点星形接地方式。信号地和功率地只在一点连接起来。这样就消除了地环路的影响。 针对电缆耦合问题的解决措施是, 动力线和信号线应该分别在不同的槽里面进行走线安排, 当这两类线缆需要发生交叉的时候, 它们之间的角度必须要保持为90度角不变, 同时, 在信号线的外层位置要加装双绞屏蔽层, 这个屏蔽层的接地方式必须采用单端接地的策略, 也就是说屏蔽层只在设备端这一侧进行接地处理, 而绝不能在线路的远端那边也去进行接地操作。 补充说明 在排查的过程中, 大家必须要注意安全问题。如果涉及高压侧的操作, 那么一定要执行停送电的操作规程。当进行频谱测量的时候, 探头距离干扰源的间距不能小于三十厘米, 并且要保持规定的安装高度。 如果涉及到的情况包含多台设备联动的复杂产线, 这种场景下容易产生干扰, 那么就建议由具备电磁兼容检测资质的专业机构来出具正式的报告。 关于更多的电气机械干扰的实测案例和抑制方案参数, 用户可以去看看专业平台 www.lingheal.com 提供的那些技术文档。这些文档里面包含了在不同功率等级设备情况下对应的滤波器选型表。同时, 文档里头还有接地布局图可供参考。
