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何为抑制电磁干扰的屏蔽技术?
来源:艾特贸易2017-06-04
简介答:屏蔽就是用金属导体,把被屏蔽的元件、组合件和信号线包围起来。这种方法对电容性耦合噪声抑制效果很好。最常见的就是用屏蔽双绞线传输模拟信号。但在很多场合下,信号除
答:屏蔽就是用金属导体,把被屏蔽的元件、组合件和信号线包围起来。这种方法对电容性耦合噪声抑制效果很好。最常见的就是用屏蔽双绞线传输模拟信号。但在很多场合下,信号除了受电噪声干扰以外,主要还受到强交变磁场的影响。除了要考虑电气屏蔽以外,还要考虑磁屏蔽,即考虑用铁、镍等导磁性能好的导体进行屏蔽。 用双绞线代替两根平行导线是抑制磁场干扰的有效办法,双绞线的每个小绞纽环中会通过交变的磁通,而这些变化磁通会在周围的导体中产生电动势。电磁通感应定律决定了相邻绞纽环中在同一导体上产生的电动势方向相反,相互抵消,这对电磁干扰起到较好的抑制作用。通常,变频调速系统本身用铁壳屏蔽,不让其电磁干扰泄漏;输出线采用屏蔽电缆,特别是以外部信号控制变频调速系统时,要求信号线尽可能短(一般为20m以内),且信号线采用双芯屏蔽,并与主电路的输入和输出线及控制线(AC220V)完全分离,决不能放于同一线槽内,周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效,屏蔽体必须可靠地接地。 屏蔽电场耦合干扰时,导线的屏蔽层最好不要两端连接当地线使用。因在有地环电流时,这将在屏蔽层形成磁场,干扰被屏蔽的导线。正确的做法是把屏蔽层单点接地。 造成电场耦合干扰的原因是两根导线之间的分布电容产生的耦合,当两导线形成电场耦合干扰时,导线1在导线2上产生的对地干扰电压UN为: (5-8)其中,U1和ω是干扰源导线1的电压和角频率;R和C2G是被干扰导线2的对地负载电阻和总电容;C12是导线1和导线2之间的分布电容,通常C12<<C2G。 可以看出,在干扰源的角频率∞不变时,要想降低导线2上的被干扰电压UN,应当减小导线1的电压U1,减小两导线之间的分布电容C12,减小导线2对地负载电阻R以及增大导线2对地的总电容C2G。在这些措施中,可操作性最好的是减小两导线之间的分布电容C12。即采用远离技术:弱信号线要远离强信号线敷设,尤其是远离动力线路。工程上的远离概念,通常取干扰导线直径的40倍即足够。同时,避免平行走线也可以减小C12。 抑制磁场耦合干扰的办法是屏蔽干扰源,大电动机、电抗器、磁力开关和大电流载流导线等都是很强的磁场干扰源。但把它们都用导磁材料屏蔽起来,在工程上是很难做到的,通常是采用一些被动的抑制技术。当回路1对回路2造成磁场耦合干扰时,其在回路2上形成的串联干扰电压UN为:
(5-9)其中,ω是干扰信号的角频率;B是干扰源回路1形成的磁场链接至回路2处的磁通密度;A为回路2感受磁场感应的闭合面积,θ是B和A两个矢量的夹角。 可以看出,在干扰源的角频率∞不变时,要想降低干扰电压U,首先应当减小B。对于直线电流磁场来说,B与回路1流过的电流成正比,而与两导线的距离成反比。因此,要有效抑制磁场耦合干扰,仍然是远离技术,同时,也要避免平行走线。