2-9 工业干扰防护知识
一、工业干扰源
在工业生产过程中,通常都要使用各种电器、开关,例如接触器、继电器、电动机、变压器、互感器等。它们通电/断电时,产生电磁干扰。
打雷时,雷电会在电力线上感应电磁干扰。
电业局切断某条电力线路供电或者开始对另一条线路供电,调节电压,调整功率因素,也会产生电磁干扰。
工业环境中都有这些电磁干扰,我们称为“工业干扰”。它瞬态电压可达几千伏,频率在10K~1MHz,可能干扰计算机、微电脑的正常运行而发生故障。
二、工业干扰故障
计算机电脑、单片机微电脑、可编程序控制器PLC工控机等构成的智能化、数字化、自动化产品在工业环境中运行,时不时地受到工业干扰而发生故障:误复位、误停机、误操作、显示错乱、图像变形、程序篡改、0/1颠倒、数据丢失、通讯失败等。这是CPU受到电磁干扰而“发疯”所致。
此外,设计寿命10年的电子设备,实际只用1年多,元器件就开始一个个地老化击穿。这是半导体器件受电磁骚扰冲击一次,可造成几十道伤痕,日积月累而伤痕累累,最终导致“快速电老化”击穿。
工业干扰频率高,足以激活漏电感和分布电容,构成无形通路,从而穿过隔离变压器,穿过开关电源、UPS电源中的半导体PN结,像“幽灵”那样“穿墙走壁”,在密集的元器件间四处乱窜,防不胜防。它偶尔来一次,持续时间不足1毫秒,来去无定期,看不见摸不着,必须使用“电磁干扰测试仪”来捕捉。
工业干扰主要是传导干扰,即电磁干扰沿着导线传导。由于导线电阻很小,所以它可以传到很远且能量损耗很少,危害性最大。
三、抗干扰技术
3.1电源滤波器
它主要用来抑制无线电干扰的,适合于防护3V以下低电压,10MHz高频率的电磁干扰。滤波器由电容C和电感L组成,自身不吸收电磁骚扰,靠其他元件和大地吸收。抗干扰效果主要决定于接地和其他元件而不是自身性能。因此,试验达到的等级与实际使用时的等级常常不同,难以标定“抗扰等级”。
滤波器不适合防护工业干扰。如果用它保护单台设备,实践证明:效果差。如果用它保护生产流水线等多台设备组成的系统,几乎没有作用,因为它没有能力阻止各台设备电磁干扰互相传染。
3.2抗干扰器
它串联在电路中阻止电磁干扰沿导线传导过去。典型应用电路见图1。输入端11、21,输出端12、22。11和12一条支路,21、22一条支路;二条支路对称,不分正负。外接电容C1、C2在一定条件下可省,见产品使用说明书。抗干扰器的文字符号为“IM”,是英文“抗扰度immunity”的缩写。