机械电子设备排除电气干扰的措施分析

机械电子设备排除电气干扰的措施分析

沈锎梁

(嘉兴市平安电气工程有限公司浙江嘉兴314500)

摘要：近些年，我国的科学技术快速进步。电子设备是指由集成电路、晶体管和电子管等电子元器件组成的，应用电子技术软件发挥作用的设备。在机械电子设备运行中会出现各种各样的干扰，在这些干扰中，电气干扰最为常见，其广泛存在于遥控器和传感器的使用过程中，这常使技术人员感到困惑。电气干扰一般包括电源干扰和电磁干扰，在此介绍几种常用的抗干扰措施。

关键词：机械电子设备；排除电气干扰；措施

引言

机械电子设备一般包括控制器,传感器,执行机构等部分组成。机械电子设备在当前有着广泛应用，实际运行时，很容易受到干扰，比如电气干扰，在现实中发生率极高且影响很大。电气干扰具有多发性、随机性的特点。电气干扰也是最让技术人员头疼的技术问题之一。若不及时处理，可能会导致机器异常，使用寿命缩短，甚至机器被毁，对周围人员的人身安全构成威胁。因此，必须加强此方面的研究，深入了解电气干扰的来源、传播方式、影响等，继而采取有效的应对之策。电气干扰一般包括电源干扰和电磁干扰，电源干扰是由于电压产生电流干扰机械设备的运行，因此其传播是需要通过导线进行的。电源干扰是一种很复杂的干扰,产生的原因是多样的,并包括了许多可变的因素,反映出干扰的形式也是多种多样,由于电源干扰发电压较小，因此电源干扰会随着导线的延长而逐渐减小。电磁干扰进入设备的方式可分为二大类、即传导和辐射。在此介绍几种常用的抗干扰措施。

2机械电子设备中电气干扰及其产生原因和传播途径

2.1电源干扰

电源干扰产生的具体形式各式各样，而且存在较大的变化性。在理论上来讲，这种干扰主要分为两种类型，即共模干扰和差模干扰。共模干扰也被称之为共态干扰，其主要是受电源输入线与大地间的电压差异影响。差模干扰则被称之为正态干扰、串模干扰，主要发生在相同电源路上。共模干扰和差模干扰之间会相互转换，所以两者分区分并不十分明确，只是大概对电源干扰的影响进行分析。

2.2非线性谐波

在机械电子设备中，整流器就是一种其自身所携带的工作电路，在机械电子设备运转时，整流器会形成非线性谐波，其频次相对较高，而且是向外散射，能够在很大程度上，给电子设备周围电气、电路设备形成电磁干扰。在电网中，每个负载组件，都会受此影响出现电源功率指数变化。而且，这些组件还会发出物理干扰，以此导致异步电机内部金属零件被严重磨损，扩大噪音，并直接造成异步电机运转的稳定性有所下降。甚至还会促使机器产生过大的振动幅度，导致机器的机身温度明显上升，从而最终缩短异步电机的使用寿命。

3排除机械电子设备中电气干扰的措施

3.1滤波抗干扰

该方法主要是通过滤波器对信号中特点波段频率予以滤除，从而达到抑制电气干扰传输的目的，多用于抑制低频和中频干扰。所以，滤波器是一种能够对波进行过滤的器件，包括电容、电感、电阻等几部分。按照信号频段可将其分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器，按照处理的信号可分为模拟滤波器和数字滤波器。不同的滤波器，所处理的范围也不相同，比如高通滤波器主要抑制低频干扰，而低通滤波器则主要抑制高频分量和干扰。这就要求，采用此方法时，必须要提前清楚干扰源的频谱和干扰波的幅值等信息，一般可以使用专业的干扰仪器进行检测，然后根据实际情况选择最为适宜的滤波器并合理运用。以馈通滤波器为例，在金属面板上应用较多，比如雷达、通讯设备等，能够有效地抑制高频谐波。随着现代科技的发展，机械电子设备的工作环境更加复杂，电磁干扰频率不断增高，必须做好高频滤波的准备。馈通滤波器的优势在于，高频滤波效果较好，可保护屏蔽体不被穿透。其电路结构有多种，如π形、C形、T形，其中C形就是常说的穿心电容器。使用馈通滤波器，最常见的方法就是将其直接安装在屏蔽体的面板上，另外还可以安装在电路之间的隔离板上，或者安装于线路板的地线层。市场上有螺纹安装、焊接式安装两大类产品，前者方便简单，容易操作，使用较多；后者虽能节省空间，整体性能的可靠性高，但焊接时产生的过高温度，可能会损坏滤波器。

3.2屏蔽抗干扰

在电磁抗干扰中，屏蔽是主要的方式方法，屏蔽干扰主要是在机械电子设备周围，设计全封闭的外壳，对设备的电磁能力所形成的设备干扰进行抑制，并避免外界干扰影响外壳内设备的正常运行。因为在平时的生产生活过程中，机械电子设备的应用比较常见和普遍，所以，屏蔽抗干扰已经成为了最常用的方法。而且由于各种环境的多元化需求，屏蔽抗干扰逐渐衍生出了各种抗干扰的措施，即静电、双层、编制、金属隔网等屏蔽抗干扰措施。屏蔽抗干扰可以在很大程度上抑制电磁干扰，尤其是在低频磁场干扰中的效果十分明显。想要控制干扰信号处于电阻比较小的屏蔽体内部，可以选用高导磁材料，以此将干扰信号屏蔽。在抗干扰过程中，高导磁材料主要是用于制作复合屏蔽电缆的，其主要包括三层，外层是高饱和低磁导率的铁磁、中层是磁导率较高的铁磁、内层是铜质铁磁。在此形势下，干扰信号则逐层消耗，最终达到电子设备的干扰磁场就会明显衰减。

3.3电气隔离抗干扰

在机械电子设备运行过程中，导线是电气干扰源传输的关键性路径之一，根据导线类型的不同，可以对传输路径进一步划分，比如电源线传输、控制线传输要以导线类型为基点，深入剖析电气干扰产生原因，巧用电气隔离干扰方法。在电气隔离抗干扰过程中，脉冲变压器、光电器件可以合理化作用其中，科学隔离机械电子设备以及相关导线，避免机械电子设备运行中受到电气干扰。如果是模拟输入信号干扰，可以将隔离放大器应用其中，借助其优势作用，对机械电子设备运行中的主回路、输入回路进行规范化处理，确保模拟输入信号被有效隔离。同时，变压器、光电耦合都可以作用到电气隔离抗干扰过程中，对机械电子设备运行中产生的输入信号进行科学耦合处理，有效控制电气干扰，更好地发挥机械电子设备功能作用。

3.4电气隔离

导线是电源和电磁干扰的主要传播途径，电气隔离的作用主要是减少两个不同的电路之间的相互干扰。例如，某个实际电路工作的环境较差，容易造成接地等故障。如果不采用电气隔离，直接与供电电源连接，一旦该电路出现接地现象，整个电网就可能受其影响而不能正常工作。采用电气隔离后，该电路接地时就不会影响整个电网的工作，同时还可通过绝缘监测装置检测该电路对地的绝缘状况，一旦该电路发生接地，可以及时发出警报，提醒管理人员及时维修或处理，避免保护装置跳闸停电的现象发生。以信号隔离为例，其目的是把引进的干扰通道切断，使测控装置与现场仅保持信号联系，不直接发生电的联系。工控装置与现场信号之间常用的隔离方式有光电隔离、脉冲变压器隔离、继电器隔离和布线隔离等。比如光电隔离，是由光电耦合器件来完成的。其输入端配置发光源，输出端配置受光器，因而输入和输出在电气上是完全隔离的。

结语

综上所述，自从进入信息化时代，机械电子设备的应用开始实现广泛化和普及化。在使用过程中，为了保证设备运行的正常性与稳定性，需要切实根据具体情况，选择科学合理的有效措施，全面排除机械电子设备中的电气干扰。这就需要以机械电子设备所承受的干扰类型和特性作为依据，科学合理选择抗干扰措施，同时，还可以将不同措施有机结合，从而降低机械电子设备所遇到的电气干扰，确保其得以正常运转。

参考文献:

[1]侯大鹏.排除机械电子设备中电气干扰的主要措施[J].电脑知识与技术，2018（5）.

[2]李国铭，申宁.排除机械电子设备中电气干扰的措施研究[J].机电信息，2013（6）：110-111.