陈乃刚
（桂林长海发展有限责任公司 广西 桂林 541001）
摘要：随着我国现代电子技术的飞速发展，国民使用机械电子设备进行生产与生活更加普遍。在机械电子设备的使用中，电气干扰会给设备带来许多不良的影响。在此情况下，对机械电子设备的抗电气干扰能力进行有效的提升成了相关技术人员工作的重点内容。
关键词：机械电子设备；电气干扰；抗干扰措施
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，甚至造成机器设备的损毁，并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，其中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,反映出的干扰形式也是多种多样,由于电源干扰触发电压较小，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。在此对电气干扰进行分析并介绍几种常用的抗干扰措施。
1机械电子设备中的电气干扰分析
1.1电源干扰
常见的电源干扰方式主要包括两种：共模干扰、差模干扰。第一，共模干扰。这种干扰方式又可以被称为共态干扰，通常是由于电源输电线与大地之间形成了电压差所造成的。也有一部分是由于中线与大地之间产生的电压差而造成的。在三相电源中，共模干扰存在于所有相与大地之间。一般来说，在雷电、附近发生的电弧、附近的大功率辐射设备在电缆上产生的电气干扰就是共模干扰。共模干扰的频率集中在1MHz以上。第二，差模干扰。这种干扰方式又被称为串模干扰，干扰电压存在于信号线以及信号地线之间，对于三相电源而言，差模干扰还存在于相线与相线之间。一般来说，在同一路电力线上工作的马达、电源开关等会在电源线上产生差模干扰。其频率一般较低，集中在1KHz以下。当机械电子设备的电源受到电气干扰，就会产生许多高次谐波，导致机械电子设备过热等不良情况的发生，影响着设备的正常运行。
1.2电磁干扰
电磁干扰简称为EMI，是一种机械电子设备在传导或电磁场中，由于电压或电流的作用导致系统性能的降低的电磁现象。电磁干扰会增加机械电子设备对于生物及物质的影响。电磁干扰的来源主要有两个方面：自然干扰源、人为干扰源。第一，自然干扰源。这种电磁干扰源主要来自大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声等等。自然噪声会对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰，也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰。第二，人为干扰源。这种电磁干扰源是有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰，其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置，另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射。电磁干扰会导致机械电子设备的正常运行受到阻碍，产生控制错误。
1.3非线性谐波
在机械电子设备中，整流器就是一种会产生非线性谐波的工作电路。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
2机械电子设备中的电气抗干扰措施
2.1电气隔离抗电气干扰
机械电子设备中的电气干扰会通过导线进行传输，针对这样的情况，可以通过使用电气隔离来进行抗电气干扰的工作。电气隔离主要是通过将机械电子设备中的电源与电回路中的支电路与电气系统进行隔离，使得电气系统不受干扰。其主要是通过减少两个不同电路之间的相互干扰来实现对抗电气干扰的。隔离变压器是使用电气隔离来对抗电气干扰的常用设备，隔离变压器要根据电源和实际设备的电压等级选定，若实际设备与电源电压等级相同，可以采用变压比为1的变压器。但是必须注意，隔离变压器不能采用自耦变压器，因为自耦变压器的一、二次绕组之间本身就存在直接的电气联系，也就是说是不绝缘的，因此不能用来作为电气隔离用。对于安全性能要求较高的场合，可以采用专门的隔离变压器。
2.2接地抗干扰
有效的接地是保证机械电子设备工作稳定性和设备安全的重要因素，电力系统和电气装置中的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连，被称为接地，有保护接地、防雷接地、工作接地几种。该技术的关键在于，避开地环电流干扰，比如一点接地；另外还要降低公共地线阻抗的耦合干扰，常见的方式为一点接地加并联接地。不同领域的接地有区别，工业控制系统中所说的接地，未必是与大地连接，悬浮同样可以，比如直流接地，悬浮状态只要与大地绝缘，同样能起到一样的抗干扰效果。直流地悬浮能够有效地将交流网的干扰隔离开，且操作方便，在工业系统中应用较多，不足之处在于机器设备易带静电，如果静电的电位高出了一定值，极有可能会损坏器件，甚至引发安全事故。若直流地悬浮和大地之间的绝缘电阻减小，可能会有更多的干扰形成。
2.3滤波抗干扰
该方法主要是通过滤波器对信号中特定的波段频率予以滤除，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电磁波进行过滤的器件，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。
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。
参考文献：
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[3]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,2017(2).
论文作者:陈乃刚
论文发表刊物:《科技研究》2019年1期
论文发表时间:2019/4/22
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