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電磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生的干擾可以利用磁屏蔽、磁隔離、轉(zhuǎn)移元件等方式進(jìn)行消除,請(qǐng)問(wèn)怎么理解這3種方法?

怎么解決電磁干擾濾波

1、利用屏蔽技術(shù)減少電磁干擾。為有效的抑制電磁波的輻射和傳導(dǎo)及高次諧波引發(fā)的噪聲電流, 在用變頻器驅(qū)動(dòng)的電梯電動(dòng)機(jī)電纜必須采用屏蔽電纜,屏蔽層的電導(dǎo)至少為每相導(dǎo)線芯的電導(dǎo)線的 1/10,且屏蔽層應(yīng)可靠接地。

2、利用接地技術(shù)消除電磁干擾。要確保電梯控制柜中的所有設(shè)備接地良好,而粗的接地線.連接到電源進(jìn)線接地點(diǎn)(PE)或接地母排上。特別重要的是,連接到變頻器的任何電子控制設(shè)備都要與其共地,共地時(shí)也應(yīng)使用短和粗的導(dǎo)線。

3、利用布線技術(shù)改善電磁干擾。電動(dòng)機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其它電纜走線,同時(shí)應(yīng)避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng)距離平行走線,以減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。

4、利用濾波技術(shù)降低電磁干擾。利用進(jìn)線電抗器用于降低由變頻器產(chǎn)生的諧波,同時(shí)也可用于增加電源阻抗,并幫助吸收附近設(shè)備投入工作時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓和主電源的尖峰電壓。進(jìn)線電抗器串接在電源和變頻器功率輸入端之間。

擴(kuò)展資料:

電磁干擾傳播途徑

1、傳導(dǎo)傳輸必須在干擾源和敏感器之間有完整的電路連接,干擾信號(hào)沿著這個(gè)連接電路傳遞到敏感器,發(fā)生干擾現(xiàn)象。這個(gè)傳輸電路可包括導(dǎo)線,設(shè)備的導(dǎo)電構(gòu)件、供電電源、公共阻抗、接地平板、電阻、電感、電容和互感元件等。

2、輻射傳輸是通過(guò)介質(zhì)以電磁波的形式傳播,干擾能量按電磁場(chǎng)的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。常見(jiàn)的輻射耦合由三種:甲天線發(fā)射的電磁波被乙天線意外接受,稱為天線對(duì)天線耦合;空間電磁場(chǎng)經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合,稱為場(chǎng)對(duì)線的耦合;兩根平行導(dǎo)線之間的高頻信號(hào)感應(yīng),稱為線對(duì)線的感應(yīng)耦合。

參考資料來(lái)源:百度百科-電磁干擾

求細(xì)解磁場(chǎng)屏蔽原理

把磁導(dǎo)率不同的兩種介質(zhì)放到磁場(chǎng)中,在它們的交界面上磁場(chǎng)要發(fā)生突變,這時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向都要發(fā)生變化,也就是說(shuō),引起了磁感線的折射。


例如,當(dāng)磁感線從空氣進(jìn)入鐵時(shí),磁感線對(duì)法線的偏離很大,因此有強(qiáng)烈地匯聚作用。如右圖,是磁屏蔽示意圖。圖中A為一磁導(dǎo)率很大的軟磁材料(如坡莫合金或鐵鋁合金)做成的罩,放在外磁場(chǎng)中。由于罩殼磁導(dǎo)率μ比空氣導(dǎo)磁率μ大得多,所以絕大部分磁場(chǎng)線從罩殼的壁內(nèi)通過(guò),而罩殼內(nèi)的空腔中,磁感線是很少的。這就達(dá)到了磁屏蔽的目的。為了防止外界磁場(chǎng)的干擾,常在示波管、顯像管中電子束聚焦部分的外部加上磁屏蔽罩,就可以起到磁屏蔽的作用。

電子設(shè)備中,有些部件需要防止外界磁場(chǎng)的干擾。為解決這種問(wèn)題,就要用鐵磁性材料制成一個(gè)罩子,把需防干擾的部件罩在里面,使它和外界磁場(chǎng)隔離,也可以把那些輻射干擾磁場(chǎng)的部件罩起來(lái),使它不能干擾別的部件。這種方法稱為磁屏蔽,如圖所示。

由于用鐵制的屏蔽外殼磁阻很小,它就為外界干擾磁場(chǎng)提供了通暢的磁路,使磁力線都通過(guò)鐵殼短路而不再影響被屏蔽在里面的部件。

這種現(xiàn)象也可以用下例說(shuō)明,如圖所示,把一塊軟鐵放入磁場(chǎng)中,這塊軟鐵由于被磁化而產(chǎn)生了磁場(chǎng),其方向如右下圖所示,在這塊軟鐵的內(nèi)部,外磁場(chǎng)和被磁化的軟鐵所產(chǎn)生新磁場(chǎng)方向一致,而在鐵塊外部,兩個(gè)磁場(chǎng)方向相反,相互抵消,結(jié)果就使磁力線的分布變成如圖(b)的樣子。

屏蔽鐵殼就是利用這種現(xiàn)象,把磁力線都吸引到鐵殼中來(lái),保護(hù)了罩內(nèi)設(shè)備不受外界磁場(chǎng)的干擾,或者是防止了罩內(nèi)的輻射磁場(chǎng)的部件去干擾罩外部件。

在實(shí)踐中,要達(dá)到完全的屏蔽是極不容易的??傆幸恍┐艌?chǎng)要漏進(jìn)屏蔽罩內(nèi)或者跑出屏蔽罩外。要達(dá)到好的屏蔽效果,必須選用導(dǎo)磁系數(shù)高的材料,如坡莫合金,硅鋼片等,而且不要太薄,屏蔽罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),接縫要盡量少,在制作時(shí)接縫處要緊密,盡量減少氣隙??傊帘握值拇抛柙叫∑帘涡Ч胶谩H绻诘皖l交變磁場(chǎng)中,需要進(jìn)行屏蔽時(shí),例如電源變壓器需要屏蔽時(shí),都是按以上磁屏蔽的原則處理的。屏蔽要求較高時(shí),還可以采用多層屏蔽。

但在高頻交變磁場(chǎng)中,屏蔽原理就完全是另一種概念。這時(shí)是利用渦流現(xiàn)象,以導(dǎo)電材料制成屏蔽罩。在高頻干擾磁場(chǎng)中,屏蔽罩中會(huì)產(chǎn)生渦流。由于渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)有抵消外磁場(chǎng)的作用,當(dāng)外磁場(chǎng)的交變頻率越高,產(chǎn)生的渦流現(xiàn)象越嚴(yán)重,從而抵消外界磁場(chǎng)的作用越大。所以在進(jìn)行高頻屏蔽時(shí),不必用很厚的鐵磁性材料去作屏蔽罩,而是用導(dǎo)電性好的銅片或鋁片來(lái)作屏蔽罩,對(duì)要求高的屏蔽罩,常是在銅殼上再鍍一層銀,提高屏蔽罩導(dǎo)電性能,則屏蔽效果就更好。

高頻變壓器屏蔽一般接在反饋繞組,為什么有的高頻變壓器接在次級(jí)或反饋繞呢?

屏蔽繞組繞在最外層,是起到屏蔽整個(gè)變壓器外泄信號(hào)作用,繞在初、次級(jí)之間是屏蔽初級(jí)與次級(jí)之間的干擾信號(hào)。

高頻變壓器屏蔽的相關(guān)知識(shí):

1、電磁場(chǎng)產(chǎn)生的干擾影響可以通過(guò)磁屏蔽、磁隔離和轉(zhuǎn)移元件等產(chǎn)生的作用使其減至最小或消除。磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)磁材料比其通過(guò)空氣或其它介質(zhì)材料時(shí)更容易被轉(zhuǎn)移。所以,常常使用高磁導(dǎo)率的磁性材料來(lái)制成環(huán)狀或密封的屏蔽元件。

2、屏蔽效果是根據(jù)設(shè)備或元器件被屏蔽后磁場(chǎng)強(qiáng)度衰減的程度來(lái)度量的。屏蔽后磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減率或衰減量是材料的磁導(dǎo)率、厚度和屏蔽罩的尺寸的函數(shù)。

3、高頻電源變壓器的屏蔽結(jié)構(gòu)由三部分組成:磁路、安裝在磁路上的繞組、外表面層的等場(chǎng)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的屏蔽罩,其包括大部分在電氣特性上與磁路完全一致的連續(xù)磁環(huán)路及部分繞組組件。同時(shí),為了防止飛弧,還要在繞組部件有較高電場(chǎng)強(qiáng)度表面一定的距離上,用空氣隙和環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)增加強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域的屏蔽層厚度。

如何解決電磁干擾(EMI / RFI)/射頻干擾

電磁干擾EMI中電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過(guò)導(dǎo)線或公共電源線進(jìn)行傳輸,互相產(chǎn)生干擾稱為傳導(dǎo)干擾。傳導(dǎo)干擾給不少電子工程師帶來(lái)困惑,如何解決傳導(dǎo)干擾?找對(duì)方法,你會(huì)發(fā)現(xiàn),傳導(dǎo)干擾其實(shí)很容易解決,只要增加電源輸入電路中 EMC 濾波器的節(jié)數(shù),并適當(dāng)調(diào)整每節(jié)濾波器的參數(shù),基本上都能滿足要求,第七屆電路保護(hù)與電磁兼容研討會(huì)主辦方總結(jié)八大對(duì)策,以解決對(duì)付傳導(dǎo)干擾難題。
對(duì)策一:盡量減少每個(gè)回路的有效面積

傳導(dǎo)干擾分差模干擾 DI 和共模干擾 CI 兩種。先來(lái)看看傳導(dǎo)干擾是怎么產(chǎn)生的。如圖 1 所示,回路電流產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。這里面有好幾個(gè)回路電流,我們可以把每個(gè)回路都看成是一個(gè)感應(yīng)線圈,或變壓器線圈的初、次級(jí),當(dāng)某個(gè)回路中有電流流過(guò)時(shí),另外一個(gè)回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而產(chǎn)生干擾。減少干擾的最有效方法就是盡量減少每個(gè)回路的有效面積。


對(duì)策二:屏蔽、減小各電流回路面積及帶電導(dǎo)體的面積和長(zhǎng)度


如圖 2 所示,e1、e2、e3、e4 為磁場(chǎng)對(duì)回路感應(yīng)產(chǎn)生的差模干擾信號(hào);e5、e6、e7、e8 為磁場(chǎng)對(duì)地回路感應(yīng)產(chǎn)生的共模干擾信號(hào)。共模信號(hào)的一端是整個(gè)線路板,另一端是大地。線路板中的公共端不能算為接地,不要把公共端與外殼相接,除非機(jī)殼接大地,否則,公共端與外殼相接,會(huì)增大輻射天線的有效面積,共模輻射干擾更嚴(yán)重。降低輻射干擾的方法,一個(gè)是屏蔽,另一個(gè)是減小各個(gè)電流回路的面積(磁場(chǎng)干擾),和帶電導(dǎo)體的面積及長(zhǎng)度(電場(chǎng)干擾)。


對(duì)策三:對(duì)變壓器進(jìn)行磁屏蔽、盡量減少每個(gè)電流回路的有效面積



如圖 3 所示,在所有電磁感應(yīng)干擾之中,變壓器漏感產(chǎn)生的干擾是最嚴(yán)重的。如果把變壓器的漏感看成是變壓器感應(yīng)線圈的初級(jí),則其它回路都可以看成是變壓器的次級(jí),因此,在變壓器周圍的回路中,都會(huì)被感應(yīng)產(chǎn)生干擾信號(hào)。減少干擾的方法,一方面是對(duì)變壓器進(jìn)行磁屏蔽,另一方面是盡量減少每個(gè)電流回路的有效面積。


對(duì)策四:用銅箔對(duì)變壓器進(jìn)行屏蔽



如圖 4 所示,對(duì)變壓器屏蔽,主要是減小變壓器漏感磁通對(duì)周圍電路產(chǎn)生電磁感應(yīng)干擾,以及對(duì)外產(chǎn)生電磁輻射干擾。從原理上來(lái)說(shuō),非導(dǎo)磁材料對(duì)漏磁通是起不到直接屏蔽作用的,但銅箔是良導(dǎo)體,交變漏磁通穿過(guò)銅箔的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生渦流,而渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向正好與漏磁通的方向相反,部分漏磁通就可以被抵消,因此,銅箔對(duì)磁通也可以起到很好的屏蔽作用。


對(duì)策五:采用雙線傳輸和阻抗匹配



如圖 5 所示,兩根相鄰的導(dǎo)線,如果電流大小相等,電流方向相反,則它們產(chǎn)生的磁力線可以互相抵消。對(duì)于干擾比較嚴(yán)重或比較容易被干擾的電路,盡量采用雙線傳輸信號(hào),不要利用公共地來(lái)傳輸信號(hào),公共地電流越小干擾越小。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度等于或大于四分之一波長(zhǎng)時(shí),傳輸信號(hào)的線路一定要考慮阻抗匹配,不匹配的傳輸線會(huì)產(chǎn)生駐波,并對(duì)周圍電路產(chǎn)生很強(qiáng)的輻射干擾。


對(duì)策六:減小電流回路的面積



如圖 6 所示,磁場(chǎng)輻射干擾主要是流過(guò)高頻電流回路產(chǎn)生的磁通竄到接收回路中產(chǎn)生的,因此,要盡量減小流過(guò)高頻電流回路的面積和接收回路的面積。式中:e1、 Φ1、S1、B1 分別為輻射電流回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)、磁通、面積、磁通密度; e2、 Φ2、S2、B2 分別為輻射電流回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)、磁通、面積、磁通密度。



下面以圖 7 示意,對(duì)電流回路輻射進(jìn)行詳解。如圖,S1 為整流輸出濾波回路,C1 為儲(chǔ)能濾波電容,i1 為回路高頻電流,此電流在所有的電流回路中最大,其產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾也最嚴(yán)重,應(yīng)盡量減小 S1 的面積。


在 S2 回路中,基本上沒(méi)有高頻回路電流,?I2 主要是電源紋波電流,高頻成分相對(duì)很小,所以 S2 的面積大小基本上不需要考慮。 C2 為儲(chǔ)能濾波電容,專門(mén)為負(fù)載 R1 提供能量,R1、R2 不是單純的負(fù)載電阻,而是高頻電路負(fù)載,高頻電流 i3 基本上靠 C2 提供,C2 的位置相對(duì)來(lái)說(shuō)非常重要,它的連接位置應(yīng)該考慮使 S3 的面積最小,S3 中還有一個(gè)?I3,它主要是電源紋波電流,也有少量高頻電流成份。 在 S4 回路中,基本上也沒(méi)有高頻回路電流,?I4 主要為電源紋波電流,高頻成分相對(duì)很小,所以 S4 的面積大小基本上也不需要考慮。 S5 回路的情況基本上與 S3 回路相同,i5 的電流回路面積也應(yīng)要盡量的小。


對(duì)策七:不要采用多個(gè)回路串聯(lián)供電

圖 7 中的幾個(gè)電流回路,互相串聯(lián)在一起進(jìn)行供電,很容易產(chǎn)生電流共模干擾,特別是在高頻放大電路中,會(huì)產(chǎn)生高頻噪音。電流共模干擾的原因是: ?I2 = ?I3+ ?I4+ ?I5


而圖 8 中各個(gè)電流回路,互相分開(kāi),采用并聯(lián)供電,每個(gè)電流回路都是獨(dú)立的,不會(huì)產(chǎn)生電流共模干擾。


對(duì)策八:避免干擾信號(hào)在電路中產(chǎn)生諧振



如圖 9 所示,共模天線的一極是整個(gè)線路板,另一極是連接電纜中的地線。要減小輻射干擾最有效的方法是對(duì)整個(gè)線路板進(jìn)行屏蔽,并且外殼接地。電場(chǎng)輻射干擾的原因是高頻信號(hào)對(duì)導(dǎo)體或引線進(jìn)行充電,應(yīng)該盡量減小導(dǎo)體的長(zhǎng)度和表面積。磁場(chǎng)干擾的原因是在導(dǎo)體或回路中有高頻電流流過(guò),應(yīng)該盡量減小線路板中電流回路的長(zhǎng)度和面積。頻率越高,電磁輻射干擾就越嚴(yán)重;當(dāng)載流體的長(zhǎng)度可以與信號(hào)的波長(zhǎng)比擬時(shí),干擾信號(hào)輻射將增強(qiáng)。
當(dāng)載流體的長(zhǎng)度正好等于干擾信號(hào)四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍的時(shí)候,干擾信號(hào)會(huì)在電路中產(chǎn)生諧振,這時(shí)輻射干擾最強(qiáng),這種情況應(yīng)盡量避免??吹竭@里,是否覺(jué)得按此八步走,傳導(dǎo)干擾盡在掌握之中?最后附上各種干擾脈沖波形的頻譜供大家參考(如圖 10)。任何一個(gè)非正弦波都可以看成是非常多個(gè)上升和下降速率不同的信號(hào)(或不同頻率的正弦波)相互迭加而成,電磁輻射強(qiáng)度與電壓或電流的變化速率成正比。


各種干擾脈沖波形的頻譜:

抗干擾的措施有哪些?

抑制干擾的措施主要包括屏蔽、隔離、濾波、接地和軟件處理等方法

1、屏蔽

利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w,將干擾源或干擾對(duì)象包圍起來(lái)從而割斷或削弱干擾場(chǎng)的空間耦合通道,阻止其電磁能量的傳輸。按需屏蔽的干擾場(chǎng)的性質(zhì)不同,可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。

2、隔離

把干擾源與接收系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái),使有用信號(hào)正常傳輸,而干擾耦合通道被切斷,達(dá)到抑制干擾的目的。常見(jiàn)的隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等方法。

3、濾波

抑制干擾傳導(dǎo)的一種重要方法。由于干擾源發(fā)出的電磁干擾的頻譜往往比要接收的信號(hào)的頻譜寬得多,因此,當(dāng)接收器接收有用信號(hào)時(shí),也會(huì)接收到那些不希望有的干擾。這時(shí),可以采用濾波的方法,只讓所需要的頻率成分通過(guò),而將干擾頻率成分加以抑制。

4、接地

將電路、設(shè)備機(jī)殼等與作為零電位的一個(gè)公共參考點(diǎn)(大地)實(shí)現(xiàn)低阻抗的連接,稱之謂接地。接地的目的有兩個(gè):為了安全,例如把電子設(shè)備的機(jī)殼、機(jī)座等與大地相接,當(dāng)設(shè)備中存在漏電時(shí),不致影響人身安全,稱為安全接地。

為了給系統(tǒng)提供一個(gè)基準(zhǔn)電位,例如脈沖數(shù)字電路的零電位點(diǎn)等,或?yàn)榱艘种聘蓴_,如屏蔽接地等。稱為工作接地。工作接地包括一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地兩種方式。



擴(kuò)展資料

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),在距離較遠(yuǎn)的電氣設(shè)備、儀表、PLC控制系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)之間進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí),往往存在干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。除系統(tǒng)內(nèi)、外部干擾影響外,還有一個(gè)十分重要的原因就是各種儀器設(shè)備的接地處理問(wèn)題。一般情況下,設(shè)備外殼需要接大地,電路系統(tǒng)也要有公共參考地。

但是,由于各儀表設(shè)備的參考點(diǎn)之間存在電勢(shì)差,因而形成接地環(huán)路,由于地線環(huán)流會(huì)帶來(lái)共模及差模噪聲及干擾,常常造成系統(tǒng)不能正常工作。一個(gè)理想的解決方案是,對(duì)設(shè)備進(jìn)行電氣隔離,這樣,原本相互聯(lián)接的地線網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橄嗷オ?dú)立的單元,相互之間的干擾也將大大減小。

在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng),及儀器儀表、傳感器應(yīng)用中,廣泛采用4~20mA電流來(lái)傳輸控制、檢測(cè)信號(hào)。由于4~20mA電流環(huán)路抗干擾能力強(qiáng),線路簡(jiǎn)單,可用來(lái)傳輸幾十甚至幾百米長(zhǎng)的模擬信號(hào)。一般情況下,傳輸距離超過(guò)10米,就需要對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行隔離。

參考資料來(lái)源:百度百科-抗干擾措施

參考資料來(lái)源:百度百科-抗干擾技術(shù)

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