切断感性负载时的电磁兼容性探讨.docx

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1、切断感性负载时的电磁兼容性探讨切断感性负载时的电磁赧容性探讨摘要：讨论了切断感性负载时的电礴兼容性。由于在一台探测设备中采用了感性负载一一电磁阀，同时该探测设备中的电磁兼容性设计不完善，电腑阀产生的电熟干扰使整个设备工作不正常。因此，有必婴时该探测设备的电磁干扰进行测量，分析该探测设备产生的电磁干扰的原因，探讨应该采取的电熟兼容性措施，以便保证整个设备正常工作。关键词：感性负载：电/阀；电磁兼容1 引言电磁就容是指虹设备在电磁环境中正常工作的能力。电磁干扰是对电子设备工作性能有需的电磁变化现象。电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作，甚至造成电子设备中的弱性损害。因此，对电子设备的电感兼容技术要给

2、予充分的重视“既要注意电子设符不受周围电磁干扰而能正常工作，又要注意电子设符本身不对周围其他设备产生电破干扰，而影响其他设备正常运行。本文以电磁卿为例，讨论J切断感性负载时的电磁兼容性问题切断正在运行的电感线圈可能产生泮玳的电磁干扰。因为，电感线圈中的皿变化必然产生感应电动势，电流变化率越高，产生的感应电动势越大。这种嫌应电动势的低频分量聘通过某种路径传导到探测电路中，而i濒分量将会通过辐射而越食到探测电路中，成为严重的电磁干扰。试验中发现：在探测元件无输入值量时关断电磁阀，探测元件有较大概率产生较强的输出信号，致使整个设备无法正常工作。因此，必须对探测设备的电磁干扰信号进行测量，并分析产生电

3、磁干扰的原因，以便采取有针对性的电磁兼容性措施，保证整个设备正常工作。2 电磁阀的电磁干扰测试2.1 电磁阀参数我们使用的电磁阀参数为：工频K220Y,0.25M55V,空载电感0.496H。电磁阀通电时电流电压测试波形图见图U电磁阀电流电压测试波形图图1中，Ch1.为电流波形，Ch2为电压波形。图中显示电蹂阀工作频率50Hz：电压峰值312V,有效值220V,电流峰值0.35A,有效值O.25A；电磁阀电流相位滞后电压60电角度,为感性负载。2. 2电磁阀开断时的电磁干扰信号测量电磁阀开断时阀电流和两端电*测试波形图见图2。图2电磁阀开断时阀电流和两端电压测试波形图图2中,Ch1.为阀电流波

4、形,Ch2为阀电压波形，电磁脚开断时两端电压峰一峰值达152OY.由于电磁阀开断时刻是随机的，因此，电磁阀开断时的过电压取决于电磁阀开断时刻的电流值。两个最极端的状态是：电磁阀开断时刻的电流值为零时，电磁阀内存储的磁场能量也为零，即不存在电磁干扰：电磁阀开断时刻的电流值为峰值时.，电磁阀内存储的蹂场能量最大，即电磁干扰最严重。电磁阀开断时阀电流和两端电质测试展开波形图见图3一图6.图3电磁阀开断时阀两端电压测试波形图图4电礴阀开断时阀两端电压测试波形图电磁网开断时阀电流和两端电压测试波形图图6电磁阀开断时阀两端电压测试波形图由丁电磁阀开断时阀存储的磁场能量将转换为阀寄生电窗的电场能量，而阀寄生

5、电容很小，所以，其上的电场强度很高.由下电磁阀开断时刻的随机性导致遨场存贮能量的随机性，再加之触点分断是个渐近的过程，丁是在触点间产生多次击穿和电瓠，所以，电磁阀电流和两端电压测试波形图呈现脉冲串形式。由丁电磁阀的电感和电容振荡频率很高，所以，振荡波形上升和下降速率很快图3中显示电磁阀开断时阀两端电压振荡频率接近2.5MHz,电压上升前沿约80.1ns,电压峰一峰值约2440V.图4中显示电磁阀开断时阀两端产生的电压脉冲串。图5中显示电磁阀开断时阀电流和电压振荡波形。其中Ch1.为电流波形，Ch2为电压波形，电压峰一峰值达5440V.图6中显示电磁阀开断时阀两端电压上升前沿约5.33ns,电压

6、峰一峰值约3440Y。3开断感性负载的电磁兼容性探讨为了提尚电子设备的电磁兼容能力，必须从开始设计时就要给予它足够的武视。为此，要充分分析电子设备可能存在的电磁陵扰源及性质：电磁干扰可能传播的路径及易接收电磁卜扰的电破敏感电路和涔件。从而，在设计时采取相应对策，这样可以部分消除可能出现的电磁干扰，诚轻调试工作的压力。在调试工作中，针对具体出现的电腋干扰，从接收电磁干扰的电路和元器件的表现.分析出电磁.蜡扰源之所在及电磁干扰可能传播的路径，再采取合适的解决办法。从源头抓起，往往是最根本的方法。对开断电感性负载电磁阀所产生的电磁干扰可采用如下电磁兼容性措施.对联扰源采用的电磁兼容性措施3.1.1采

7、用电压过零型固态继电器控制电礴阀的开断因为，不管关断信号是何时发出的，而固态继电器中的晶围直只有当其通过的电流小于维持电流时才自行关断，这时电磁阀中存储的能量很少，所以，产生的干扰也最小。从而可在根源Jt消灭喊扰源。采用电压过零型固态继电器来控制电能阀的开新时，阀电流和两端电压31|试波形图见图7。图7采用固态继电器控制电磁阀开断时阀电流和两端电用测试波形图该波形图是采用齐齐哈尔电力后住厂生产的，JG25Z3D电压过零型固态维电器控制电磁阀开断时测得的.图中显示电腑阀开断时，阀两端电压第一个正向峰值只有260Y,小r电源电压峰值.但是，固态继电器不是理想的开关，它导通时其上有压降，它关断时其上

8、有漏电流.3.1.2采用全桥整流后的直流给电磁阀典对感性的电磁阀线圈采用全桥整流后的直流电源供电，在关断时不会产生电磁干扰。这是因为，感性的电磁线图中的电潦将通过全桥整流三迎宜续流，产生的感应电动势很小.采用全桥整流后的直流供电，电磁阀开断时固电流和两湍电压测试波形图见图8。采用全桥整流后的直流供电时电磁阀两端电压测试波形图图8中显示对感性的电磁阀线圈采用全桥整流后的直流电源供电,电磁阀开断时电磁阀两端电质几乎无任何干扰信号。但是，采用这种使用方法时特别要注意铁心线圈的窿特性。3. 2对干扰传播路径采用的电磁兼容性措施3.1.1 对干扰信号的吸收措施3. 2.1.1采用压极电阻采用压敏电阻时应

9、考虑的主要技术参数：1）标称电压；2）残压比：3）吸收能量；4）响应时间。另外，压敏电阻应尽圻紧转电感连接。采用MY31型压敏电阻时电磁阀两端电压测试波形图见图9。采用MY31型压敏电阻开断时电磁阀两端电压测试波形图该波形图是在电磁阀两端并联标称电压360丫的压敏电阻后测得的.图中显示电磁阀开断时阀两端电压上升前沿很陡，第一个正向峰值M1.oY的干扰信号未被吸收掉，这与压敏电阻响应时间不够快有关：第二个正向峰值720V为压敏电阻所限压，但残压比较大。总之，压敏电阻对快速变化的电感性干扰信号的吸收作用有限。采用瞬态电用抑制二极管时应考虑的主要技术参数:1）击穿电压：2）箝位系数;3）峰值脉冲功率

10、:4）响应时间。同样，瞬态电压抑制二极管应尽量紧靠电感连接。采用瞬态电压抑制二极管时电磁阀两端电压测试波形图见图10。图10采用瞬态电用抑制二极管电磁阀升断时两端电压测试波形图该波形图是在电磁阀两端并联击穿电压400V的瞬态电压抑制二极管后测得的。该瞬态电压抑制二极管是某国营厂生产的,型号为5KP340C。图中显示电磁阀开断时,阀两端电压上升沿57.7ns,下降沿5.55ns。尽管上升沿及下降沿很陡，瞬态电压抑制二极管还是将干扰电压限制在r872Y以下，这与瞬态电压抑制二极管响应时间快有关.但是，其箝位系数仍偏高。总之，瞬态电压抑制二极管对快速变化的电感性干扰信号的吸收作用较好。3.2.2对干

11、扰信号的戏波措施该台探测设备没有设置电源滤波器。为此,在供电进线处加装电源泄波胧.作为抑制电源线传导干扰的主要措施。电源线中的干扰分为两种：种是共模干扰，即在相线与地线间，中线与地线间存在的干扰,共模干扰电流在相线与中线中同时存在，大小相等，潦向相同：另一种是差模干扰，即在相线与中线间存在的干扰，差模干扰电流在相线与中线中同时存在，大小相等，流向相反.由丁电源线中往往同时存在上述两种干扰，因此，电源灌波器由共模灌波电路和差模港波电路综合构成。市场上的电源/波器股主要是为抑制共模干扰设计的,如果要对差模干扰也起作用，应该另外增加两个独立的差模抑制电感和个抑制电容。起度生燧的磁性材料以金属磁性材料

12、(1J851O02mm)或非晶、超微晶磁性材料效果较好。差摸包感的磁性材料以金属软磁粉末经绝缘包裹压制退火的蹂性材料(国产ZW-I)效果较好，而不用开口铁乳体材料。电源，波器与信号泄波器的不同之处在于阻抗搭配。应用信号港波滞时，为使传输的信号损耗小，应尽量使电源阻抗，灌波器阻抗和负载阻抗匹配，相反，应用电源波波器时，为抑制传输的干扰信号，应尽量使电源阻抗，滤波器阻抗和负载阻抗不匹配。设计和选用电源漉波器一定要根据电路的实际情况而定。首先测量传导干扰的电平和频带，再与电磁我容的标准或实际应用的需要信号电平进行比较，选择对超标信号或超过实际应用的需要信号的幅值和领带有抑制作用的电源滤波器。采用电源

13、滤波器开断电磁阀时电源港波微两端电压测试波形图见图11。图11采用电源海波器开断电磁阀时电源戏波器两端电压测试波形图该波形图是在接入电源滤波罂后测得的.该电源泄波胧是中石公司生产的，型号为F1.CB74。图11中显示开断时电源滤波器两湍电压几乎无任何干扰信号。3.3对干扰敏感的电路采用的电磁兼容性措施3.3.1采用独立电源供电由于该探测设备与电磁阀采用同一电源供电，当电磁阀关断时所产生的电磁干扰很容易通过公用电源传导给探测设备。为此，该探测设备应当采用独立电源供电，以防止电磁阀关断时所产生的电磁干扰的传入。3.3.2采用隔窗措施当无法采用独立电源供电时，应当在探测设备的供电线路上加装附离变压器

14、措施。对干扰敏感的电路,例如探测元件和放大器等,应当加强屏蔽措施，以防止电蹂干扰信号从空间传入。4结语由于该探测设备对电磁兼容性工作重视不膨，试验中发现：当探测元件无输入信号时，关断电磁阀时,探测设备有较大概率产生较强的输出信号，致使整个设备无法正常工作。为此，对电磁阀的电磁干扰信号进行了测量,分析了产生电磁干扰的原因，并对以下有针对性的电磁菠容性措施进行了试验和分析：1）采用固态继电器关断电磁阀：2）采用全桥整流后的直流给电磁阀供电：3）采用两种尖峰电压吸收器件，比较吸收效果：4）在探测设备供电进线处加装电源滤波器，作为采取抑制电源线传导干扰的主要措施.另外，还要注意以下两点：I）为防止系统设备的强电部分对弱电探测部分通过共一个电源产生的卜扰，对这两部分应当分别供电或增加隔离措施：2）加强该探测设缶的电磁屏蔽，并注意屏蔽的完整性和良好的接地措施。