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此处顺便提及一下干扰信号的传播,可通过空间或导体传播,空间干扰方式可分为感应和辐射,辐射通常以电磁波方式传播。感应发生在较近距离内,干扰源若是高电压小电流则以电场干扰为主,低压大电流则以磁场为主。对于敏感设备,高阻抗节点易受电场干扰,应使用电场屏蔽,屏蔽导体接地。低阻抗闭合回路易受磁场干扰,应尽可能减少环路面积。传导干扰通过器件、线路以共模或差模方式传播,如果设备或线路不平衡共模则会转化为差模信号叠加在有用信号中。
本例以传导干扰为主,所用方法基于以下的原因解决问题。
1)通过宽大的屏蔽层对高频信号呈现较低的阻抗,减少电机平台和测控柜的地电势差,干扰电流通过较低阻抗的屏蔽层泄放到测控柜,而不是走信号线。
2)为什么用一段导线将屏蔽层连接到测控柜却不能改善噪声?试验中使用的是0.75mm2圆导线长约50cm,由于趋肤效应增大了此导线的阻抗。
3)屏蔽层与芯线通过绝缘介质形成电容,屏蔽层直接接机壳,其效果相当于穿心电容,芯线上共模电压被此电容旁路。
4)此处电机平台和测控柜已有接地,通过传感器连接线屏蔽层又将两者连接,形成地环路。然而实际工程应用中地环路往往不可避免地存在,本例中若没有屏蔽层依然会通过C2、电缆和C3产生高频地环路,从这方面看屏蔽层改变了环路路径。
本文的方法仅作参考,具体问题应当具体分析并验证。接地与屏蔽是十分复杂的学科,要考虑到现实器件的非理想特性,如实际的一根导线往往都不能等同于电路原理图上的连线,因此对于系统中噪声干扰需要细致地进行理论分析和实际验证,确定合适的布局连线。
此次故障干扰排查实例充分说明了能灵活使用功率分析仪进行测试和丰富的现场排查经验都是非常重要的,功率分析仪拥有强大的波形和测试功能,能为电机与驱动器的研发生产提供高可靠性的测试分析数据。
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