探讨控制机电设备中电动机电磁干扰现象的措施

丁吉伟/宁夏水利厅固海扬水管理处

探讨控制机电设备中电动机电磁干扰现象的措施

丁吉伟/宁夏水利厅固海扬水管理处

电动机在运行当中会产生一定的电磁干扰其中辐射、传导的电磁波会直接影响到各种电器设备的正常运行，这样的干扰不仅会对家用电器、办公室用品甚至是军事用品等造成干扰。如何保证电气系统以及电子系统中的电动机设备能够正常运行，必须要根据设备的实际工作情况分析其产生电磁干扰的原因，从而采取科学有效的控制干扰的措施。

控制；机电设备；电动机电磁；干扰现象；措施

引言

一般情况下电动机中的电磁干扰产生的原因比较复杂，但是主要原因是由于转子内部的绕组容易出现变磁场，引起转向器和电刷之间产生放电导致火花的产生。研究表明一般的电机产生的干扰电磁波其频率在10HZ～1000MHZ之间，可以看出这样的干扰其频带是非常宽的。它的场强表现为两种形式一种是垂直计划另一种是水平极化，而这时的场强和频率的关系呈现为正太分布的形式。当然电动机的干扰脉冲产生还与电机的整体结构、工作中的实际负载、以及绕组的缠绕方式等有关系。

一、产生电磁干扰的根本原因分析

（一）转向器与电刷间的火花放电

由于电机的种类不同所以产生干扰的原因也不同，电刷式电机，常常会因为转向器与电刷出现火花而放电，进而引起噪声而这种噪声干扰的频谱非常宽，可以从中波抑制延续到高频波段。于是会对例如无线广播以及电视信号和设备造成大范围的干扰。

（二）绕组中突变磁场产生干扰或者是老化

将电动机的绕组线圈中电流进行切断，这个时候在电机的内部转子上线圈磁场就会在一瞬间消失，这个时候转子上的线圈就会产生上百伏有的甚至能达到上千伏特的瞬间电压。而这种电压的衰减曲线和一阶电路非常相似，然后就会释放出大量的能量，这个能量由于不能在瞬间被消耗于是就会传回到控制电路。这样就会对系统中的其他设备造成损害，导致干扰其他设备的正常运行，进而出现一定的控制实物或者出现逻辑判断错误，严重的会击穿电子元器件导致元器件内部系统烧毁。

其中瞬间的电压与系统中的线路阻抗以及负载大小有很大的关系。如果电动机在工作中是在额定负载下进行的，这个时候将供电中的电流切断，其中的电枢却依然在高速的运行，这个时候的定子在励磁环境下，就会产生自感电动势，其中的元电枢电动势就会与后来产生的电动势形成叠加，从而产生电压，此时的电压瞬间峰值可以达到过去额定值的6～8倍，其电压在上升中的时间却只有100毫秒，然后按照指数的规律进行衰减直到整个设备完全停止运动。还有一种瞬变电压的产生原因是由于，供电的电流瞬间切断以后，线圈会自动点感性的负载冲击，这样电压表现为先后出现比价高的负向脉冲以及低副值得正向脉冲，而这些电压其瞬间峰值会更高基本上都是在额定电压的10倍以上，持续的时间也更长为300毫秒。

（三）其他原因

很多电子产品的电动机采用的是直流电源而这些直流电源的电路整流一般是采取桥式整流或者是采取电容滤波的方式进行滤波。其中的整流二极管有着很小的导通角，对于输入的交流电压接近电压峰值后这个时候的电流才有可能通过。可是这样属于畸变的电力波形峰值都比较的低，而有着吩咐的高次谐波，其中他们的脉冲宽度为5毫秒，像这样的电流脉冲不仅会对整个电网造成一定污染，同时还会给其他正常运行的电子设备造成干扰。

电动机设计初期就考虑到了可能出现的电磁干扰于是采取全封闭式的金属外壳，但是由于各种原因比如方式不当或者是封闭的材料等原因，依然会出现加大的电磁泄露，同样会对系统外的各种电子设备造成干扰。还有一些电动机还存在着装配不当等质量上的问题，例如出现接触不良出现绝缘损坏等都会导致电动机出现较强的电磁干扰。

二、 电路设计是电磁干扰的产生以及抑制措施

实时上在电磁电路中内部的电磁兼容性有很大一部分是由互相连接和线路的贮藏成分来决定的，例如从天线中再次返回的信号可以放射出一定的电磁能量。其产生的决定因素包括电流的幅值、电流线圈以及频率等几何面积来共同决定。这里的电磁干扰源一般有三种即高频信号、振荡器以及电源等。对于一个CMOS反向换流器来说对其改变输出状态时，其中的两个晶体闸管会在几乎相同的时间内出现导通。这样使得整个电流的增长速度非常快，进而形成一种电流峰值，这个时候还可能引起时间不等的线路短路现象，这也是电磁干扰产生的重要原因之一。

面对以上问题解决办法可以采取对电源电压进行波动减弱方法，让电容器接近100NF效果更好。很多电路的成分都是寄生的形式，比如常见的电源线路阻抗以及各种集成电路等，他们的电容器对电流峰值减少不明显，当然对于辐射干扰减少能力也是很弱的。要想对其内部的电流尖峰进行抑制，就需对电源线路和级间耦合电容加上感应线圈，这样就可以很好地抑制干扰。

在一些数字系统中很高的频率一般都是有时钟发生器产完成的，在一些振荡器中使用晶体可以很好地减少高频电流，自重电磁干扰也会大面积的减少。晶体产生共振频率的阻抗可以达到几百千欧姆，那么电流所引起的共振频率就会显得非常小甚至可以忽略不计。在COMS中的换流器输出电压的波形是一个方波信号，其晶体的阻抗也不是很高，这样电路中就会出现较大的电流。那么真正的解决办法就是加上一个电阻方式为串联，这样电流的就会被分担了。

三、 电磁干扰抑制

只要有电动机以及其他的电气设备正在工作电磁干扰就会存在，而这种干扰是不可以被完全消除的，只能够保证尽可能的降低，采取的具体措施如下。

（一）阻尼。

利用阻尼可以很有效的对瞬变电压进行减少进而减少回路系统中的电压对电动机的干扰。具体的方法是采取阻尼道心的方法例如磁性体绕线、导电性橡胶线、双电阻丝绕线以及屏蔽导线等。这些导线都可以作为电动机的电源出现，而阻尼导线还可以很好地抑制电刷和换向器之间的电火花来起到抑制干扰的作用。

（二）滤波

对于电动机来说其中电刷产生的各种噪声一般分为两种一种是差模另一种是共模，而对应解决的办法接入电容、电感或者是接地等。对共模噪声降低方法是将电容器与电机引线链接然后接地，而差模噪声而是接入电感。

（三）屏蔽

对于辐射噪声采取屏蔽的方法比较有效。其中电动机的金属外壳就能很好地起到屏蔽作用。但是其屏蔽的实际效果还与实际的材料性能、屏蔽壳体以及具体的辐射情况有关。例如铜和铅就对电磁场反射有着很大的损耗作用，比较适合用在电动机容易产生火花干扰的电动机中。对于电动机上的各种导线进出口，采取频闭的方法是利用金属衬垫或者是利用导电硅胶，保证壳体的密闭性，就可以很大程度上消除穿孔内部干扰。

四、结语

电动机出现的电磁干扰原因比较复杂，所以需要进行仔细分析，找出最关键的原因，根据实际情况采取合理有效的措施，才能够很好地减少电动机运行中初心的各种电磁干扰问题。对于一些敏感的设备或者是系统，一定要及时的采取措施保证将电磁干扰降到最小，保证整个系统的正常运行，保证设备的可靠性。在以后还应该加大对电动机电磁干扰的控制研究，电动机在工作中造成的各种干扰符合实际工作要求。

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