机电设备中电动机电磁干扰现象抑制

黄安庆 邱剑波

【摘 要】电机在运行过程中会产生一定的电磁干扰。这种干扰不仅会对家用电器，办公用品甚至军用品造成干扰。如何确保电气系统和电子系统中的电气设备能够正常运行，并且必须根据设备的实际工作情况分析电磁干扰的原因。从而采取科学有效的控制干扰的措施。

【关键词】机电设备；电动机；电磁干扰；抑制

一、电磁干扰的来源

电子设备的电磁兼容性受各种形式的电磁干扰影响，导致设备无法正常运行。内部干扰是指电子设备内各部件之间的相互干扰，主要包括：首先，当工作电源通过设备的内部布线时，分布电容的泄漏，绝缘电阻等会引起一定的干扰，这与其工作频率直接相关。其次，接地，电源和传输线的阻抗很容易与信号耦合，或者导线相互干扰。同样，电子设备内部的一些组件在运行时会产生热量，对自身和其他组件造成干扰，影响其运行稳定性。最后，一些部件具有相对大的功率和相对高的电压，其产生磁场和电场，其受到与其他部件的正常操作的耦合的干扰。

外部干扰主要是指除电子设备以外的各种因素造成的干扰，如：首先，当外部高压和电源通过绝缘体时存在泄漏现象，从而对设备，线路等造成干扰。其次，一些器件功率大，在空间产生强磁场，在互感耦合作用下干扰电子电路和器件。第三，电子电路，电子设备等也受到空间电磁波的干扰。最后，设备所处的工作环境稳定性差，电子电路和设备等内部部件的参数因环境而变化，从而干扰设备的正常运行。

二、产生电磁干扰的根本原因分析

（1）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。

（2）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，就会产生自感電动势，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。

（3）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。

三、电磁干扰抑制

虽然电磁干扰很常见，但不能完全消除电磁干扰。

（1）阻尼。阻尼可有效降低和降低系统回路中电机浪涌电压浪涌的瞬态过电压。通常，可以使用阻尼线，例如导电橡胶线，碳纤维纤维和可变间距。电阻绕组，磁绕组，双电阻绕组和分层导线。使用上述电线作为电机的电源引线。此外，阻尼线还减少并抑制了电刷和换向器之间的火花放电干扰。

（2）滤波。电机电刷产生的噪声有两种类型：共模和差模。对于共模噪声降低，电容器可以连接在电动机的每个引线和地之间，并且差模噪声主要是由于电刷与换向器触点的断开引起的。

（3）接地。接地抑制噪声的方式很重要。如果接地阻抗太大，则没有良好的噪声旁路。如果电机外壳接地，则必须拆下外壳上的涂料，使电线与地面接触良好，只需连接螺钉的4至5个螺纹即可连接。

（4）屏蔽。用屏蔽的方式抑制辐射噪声是很有效的。电动机的金属外壳用作屏蔽。屏蔽效应与材料的性能，辐射频率以及屏蔽壳上存在的各种不连续形状和数量有关。它适合作为电动机电刷和换向器之间的火花干扰屏蔽。具有高磁导率的铁磁性和特殊磁导率材料如铁-镍-钴合金对磁场波具有很大的吸引力损失。因此，它可以用作电机绕组（或永磁体磁极）的屏蔽外壳。

由于电线入口和出口孔的存在，电机轴孔和电机壳体的电磁屏蔽具有不连续性，可以在窗孔上使用导电橡胶或金属垫圈。电源线应通过屏蔽罩上的旁路电容连接到电机，以消除通过窗口的电磁干扰。

（5）其他措施。干扰抑制也可以从电动机本身开始，例如设计，处理技术等。由于接触部分较差，刷子不干净会在正常操作过程中产生数倍的干扰。为了抑制干扰，必须保持接触部分的接触可靠，开闭动作正常，接触压力应保持均匀；为保持刷子和换向器清洁，确保刷子本身的质量是降低表面粗糙度；换向器由硬质纯铜，锆铜或银镍铜制成，匹配刷由纯石墨，铜石墨或银石墨制成；换向器和转子的表面必须同轴接地，并且应对电刷进行预加工；在组件中，电刷架的中心与电机转子轴的中心线垂直相交，电刷弹簧的压力调整为均匀对称；在设计中，诸如硅二极管的瞬态抑制装置连接到电路，以防止由电感效应产生电压浪涌；电枢安装轴是中心对称的，以避免气隙不均匀和不对称绕组；使基座固定可靠，避免机器运转时电机不稳定。

四、结束语

电动机电磁干扰的原因比较复杂，因此有必要仔细分析，找出最关键的原因，并根据实际情况采取合理有效的措施。它可以很好地减少电机初始运行中的各种电磁干扰问题。对于某些敏感设备或系统，有必要及时采取措施，确保最大限度地减少电磁干扰，确保整个系统的正常运行，并确保设备的可靠性。将来，应增加对电动机电磁干扰的控制。

【参考文献】

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