2-9 工業干擾防護知識
一、工業干擾源
在工業生產過程中,通常都要使用各種電器、開關,例如接觸器、繼電器、電動機、變壓器、互感器等。它們通電/斷電時,產生電磁干擾。
打雷時,雷電會在電力線上感應電磁干擾。
電業局切斷某條電力線路供電或者開始對另一條線路供電,調節電壓,調整功率因素,也會產生電磁干擾。
工業環境中都有這些電磁干擾,我們稱為“工業干擾”。它瞬態電壓可達几千伏,頻率在10K~1MHz,可能幹擾計算機、微電腦的正常運行而發生故障。
二、工業干擾故障
計算機電腦、單片機微電腦、可編程序控制器PLC工控機等構成的智能化、數字化、自動化產品在工業環境中運行,時不時地受到工業干擾而發生故障:誤復位、誤停機、誤操作、顯示錯亂、圖像變形、程序篡改、0/1顛倒、數據丟失、通訊失敗等。這是CPU受到電磁干擾而“發瘋”所致。
此外,設計壽命10年的電子設備,實際只用1年多,元器件就開始一個個地老化擊穿。這是半導體器件受電磁騷擾衝擊一次,可造成几十道傷痕,日積月累而傷痕累累,最終導致“快速電老化”擊穿。
工業干擾頻率高,足以激活漏電感和分布電容,構成無形通路,從而穿過隔離變壓器,穿過開關電源、UPS電源中的半導體PN結,像“幽靈”那樣“穿牆走壁”,在密集的元器件間四處亂竄,防不勝防。它偶爾來一次,持續時間不足1毫秒,來去無定期,看不見摸不着,必須使用“電磁干擾測試儀”來捕捉。
工業干擾主要是傳導干擾,即電磁干擾沿着導線傳導。由於導線電阻很小,所以它可以傳到很遠且能量損耗很少,危害性最大。
三、抗干擾技術
3.1電源濾波器
它主要用來抑制無線電干擾的,適合於防護3V以下低電壓,10MHz高頻率的電磁干擾。濾波器由電容C和電感L組成,自身不吸收電磁騷擾,靠其他元件和大地吸收。抗干擾效果主要決定于接地和其他元件而不是自身性能。因此,試驗達到的等級與實際使用時的等級常常不同,難以標定“抗擾等級”。
濾波器不適合防護工業干擾。如果用它保護單台設備,實踐証明:效果差。如果用它保護生產流水線等多台設備組成的系統,幾乎沒有作用,因為它沒有能力阻止各台設備電磁干擾互相傳染。
3.2抗干擾器
它串聯在電路中阻止電磁干擾沿導線傳導過去。典型應用電路見圖1。輸入端11、21,輸出端12、22。11和12一條支路,21、22一條支路;二條支路對稱,不分正負。外接電容C1、C2在一定條件下可省,見產品使用說明書。抗干擾器的文字符號為“IM”,是英文“抗擾度immunity”的縮寫。