探討切斷感性負載時的電磁兼容性

3.2 對干擾傳播路徑采用的電磁兼容性措施

3.2.1 對干擾信號的吸收措施

3.2.1.1 采用壓敏電阻

采用壓敏電阻時應(yīng)考慮的主要技術(shù)參數(shù)：

1）標稱電壓；

2）殘壓比；

3）吸收能量；

4）響應(yīng)時間。

另外，壓敏電阻應(yīng)盡量緊靠電感連接。

采用MY31型壓敏電阻時電磁閥兩端電壓測試波形圖見圖9。

圖9 采用MY31型壓敏電阻開斷時電磁閥兩端電壓測試波形圖

該波形圖是在電磁閥兩端并聯(lián)標稱電壓360V的壓敏電阻后測得的。圖中顯示電磁閥開斷時閥兩端電壓上升前沿很陡，第一個正向峰值1440V的干擾信號未被吸收掉，這與壓敏電阻響應(yīng)時間不夠快有關(guān)；第二個正向峰值720V為壓敏電阻所限壓，但殘壓比較大?？傊?，壓敏電阻對快速變化的電感性干擾信號的吸收作用有限。

3.2.1.2 采用瞬態(tài)電壓抑制二極管

采用瞬態(tài)電壓抑制二極管時應(yīng)考慮的主要技術(shù)參數(shù)：

1）擊穿電壓；

2）箝位系數(shù)；

3）峰值脈沖功率；

4）響應(yīng)時間。

同樣，瞬態(tài)電壓抑制二極管應(yīng)盡量緊靠電感連接。

采用瞬態(tài)電壓抑制二極管時電磁閥兩端電壓測試波形圖見圖10。

圖10 采用瞬態(tài)電壓抑制二極管電磁閥開斷時兩端電壓測試波形圖

該波形圖是在電磁閥兩端并聯(lián)擊穿電壓400V的瞬態(tài)電壓抑制二極管后測得的。該瞬態(tài)電壓抑制二極管是某國營廠生產(chǎn)的，型號為5KP340C。圖中顯示電磁閥開斷時，閥兩端電壓上升沿57.7ns，下降沿5.55ns。盡管上升沿及下降沿很陡，瞬態(tài)電壓抑制二極管還是將干擾電壓限制在了872V以下，這與瞬態(tài)電壓抑制二極管響應(yīng)時間快有關(guān)。但是，其箝位系數(shù)仍偏高。

總之，瞬態(tài)電壓抑制二極管對快速變化的電感性干擾信號的吸收作用較好。

3.2.2 對干擾信號的濾波措施

該臺探測設(shè)備沒有設(shè)置電源濾波器。為此，在供電進線處加裝電源濾波器，作為抑制電源線傳導干擾的主要措施。

電源線中的干擾分為兩種：一種是共模干擾，即在相線與地線間，中線與地線間存在的干擾，共模干擾電流在相線與中線中同時存在，大小相等，流向相同；另一種是差模干擾，即在相線與中線間存在的干擾，差模干擾電流在相線與中線中同時存在，大小相等，流向相反。

由于電源線中往往同時存在上述兩種干擾，因此，電源濾波器由共模濾波電路和差模濾波電路綜合構(gòu)成。市場上的電源濾波器一般主要是為抑制共模干擾設(shè)計的，如果要對差模干擾也起作用，應(yīng)該另外增加兩個獨立的差模抑制電感和一個抑制電容。共模電感的磁性材料以金屬磁性材料(1J8510.02mm)或非晶、超微晶磁性材料效果較好。差模電感的磁性材料以金屬軟磁粉末經(jīng)絕緣包裹壓制退火的磁性材料(國產(chǎn)ZW-1)效果較好，而不用開口鐵氧體材料。

電源濾波器與信號濾波器的不同之處在于阻抗搭配。應(yīng)用信號濾波器時，為使傳輸?shù)男盘枔p耗小，應(yīng)盡量使電源阻抗，濾波器阻抗和負載阻抗匹配。相反，應(yīng)用電源濾波器時，為抑制傳輸?shù)母蓴_信號，應(yīng)盡量使電源阻抗，濾波器阻抗和負載阻抗不匹配。

設(shè)計和選用電源濾波器一定要根據(jù)電路的實際情況而定。首先測量傳導干擾的電平和頻帶，再與電磁兼容的標準或?qū)嶋H應(yīng)用的需要信號電平進行比較，選擇對超標信號或超過實際應(yīng)用的需要信號的幅值和頻帶有抑制作用的電源濾波器。

采用電源濾波器開斷電磁閥時電源濾波器兩端電壓測試波形圖見圖11。

圖11 采用電源濾波器開斷電磁閥時電源濾波器兩端電壓測試波形圖

該波形圖是在接入電源濾波器后測得的。該電源濾波器是中石公司生產(chǎn)的，型號為FLCB74。圖11中顯示開斷時電源濾波器兩端電壓幾乎無任何干擾信號。

3.3 對干擾敏感的電路采用的電磁兼容性措施

3.3.1 采用獨立電源供電

由于該探測設(shè)備與電磁閥采用同一電源供電，當電磁閥關(guān)斷時所產(chǎn)生的電磁干擾很容易通過公用電源傳導給探測設(shè)備。為此，該探測設(shè)備應(yīng)當采用獨立電源供電，以防止電磁閥關(guān)斷時所產(chǎn)生的電磁干擾的傳入。

3.3.2 采用隔離措施

當無法采用獨立電源供電時，應(yīng)當在探測設(shè)備的供電線路上加裝隔離變壓器措施。

3.3.3 對干擾敏感的電路應(yīng)當加強屏蔽

對干擾敏感的電路，例如探測元件和放大器等，應(yīng)當加強屏蔽措施，以防止電磁干擾信號從空間傳入。

4 結(jié)語

由于該探測設(shè)備對電磁兼容性工作重視不夠，試驗中發(fā)現(xiàn)：當探測元件無輸入信號時，關(guān)斷電磁閥時，探測設(shè)備有較大概率產(chǎn)生較強的輸出信號，致使整個設(shè)備無法正常工作。為此，對電磁閥的電磁干擾信號進行了測量，分析了產(chǎn)生電磁干擾的原因，并對以下有針對性的電磁兼容性措施進行了試驗和分析：

1）采用固態(tài)繼電器關(guān)斷電磁閥；

2）采用全橋整流后的直流給電磁閥供電；

3）采用兩種尖峰電壓吸收器件，比較吸收效果；

4）在探測設(shè)備供電進線處加裝電源濾波器，作為采取抑制電源線傳導干擾的主要措施。

另外，還要注意以下兩點：

1）為防止系統(tǒng)設(shè)備的強電部分對弱電探測部分通過共一個電源產(chǎn)生的干擾，對這兩部分應(yīng)當分別供電或增加隔離措施；

2）加強該探測設(shè)備的電磁屏蔽，并注意屏蔽的完整性和良好的接地措施。