直流电机emc测试不过的解决方案
来源： | 作者： | 发布时间：2010-03-09 10:09:08 | 浏览：184次【 字体：大 中 小】
一.单相串激电机的换向种类分为:直线换向(电阻换向).延时换向.超前换向,由于有电抗电势的存在和影响,直线换向根本不存在,因此单相串激电机的换向只有两种,不是延时换向,就是超前换向;
1. 当电抗电势所形成的环流大于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成延时换向,此时后刷边的电流密度大于前刷边的电流密度,造成后刷边的火花较大;
2.当电抗电势所形成的环流小于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成超前换向,此时前刷边的电流密度大于后刷边的电流密度,造成前刷边的火花较大;
二.单相串激电机的换向好坏直接影响EMC的测试,要想改善EMC就必须改善电机的换向,改善电机的换向有以下措施:
1. 选用与换向器接触电阻较大的碳刷,而增加碳刷与换向器的接触电阻最有效的办法是选用硬质碳刷,碳刷越硬,接触电阻越大,接触压降也越大,相对的削弱了电感的影响,使换向过程近似于直线换向,有利于消除火花.碳刷根据接触电阻大小分为:碳石墨碳刷.石墨碳刷.电化石墨碳刷和铜石墨碳刷.需要注意的是,每种电机都有适合其性能的碳刷,有的电机可能这种碳刷火花大,而换上另一种碳刷可能就满足换向要求,因此,一个电机尽量多试几种碳刷,以找到最适合该电机的碳刷.
2. 控制碳刷弹簧压力在250～500g/cm²之间; 3. 控制碳刷电流密度≤12A/cm² 4.控制换向器片间电压＜ 25V;
5. 控制碳刷在刷握里的单边尺寸在0.05-0.39MM之间; 6. 控制换向器与刷握的端面间距在1.5±0.5MM之间; 7. 控制换向器的表面粗糙度Ra<0.4
8. 减少电抗电势E=2×I×L/T,其中I为电枢电流,L为线圈电感,T为换向周期,要减少电抗电势,可采用减少换向线圈的匝数,即减少转子的线圈数;采用较短的铁芯长度等; 9. 利用换向电势或速度电势来抵消电抗电势; 10. 逆转子旋转方向移动碳刷10度-26度;
11. 在绕线时,将接线顺着转子的旋转方向偏前1-2片; 12. 在绕线时,采用短距绕组,而不能采用全距绕组;
13. 加强定子磁场以相对削弱转子磁场的办法,即加大定子的激磁安匝数;
14. 定子采用不均匀气隙,其益处:可降低由于电枢反应所引起的气隙磁场的畸变程度,使换向器的片间电压最大值减小,从而可减少换向火花(见下图)
15. 限制变压器电势E=4.44×f×W2×￠,其中f为电源的频率, W2为转子的每元件匝数, W2=N/2K,N为转子的总导体数,K为换向片数, ￠为定子单边磁通量,要减少变压器电势可采用增加换向器片数的办法,或者减少转子的每元件匝数,一般将变压器电势控制在≤7V. 三. 改善EMC的措施
一台高速运转的带换向器的串激电机就相当于一台无线电发射装置,由于换向时产生火花和电弧,它将产生低频和高频的无线电干涉影响电视广播和无线电通讯,因此需要对其产生的干扰进行抑制; 1.电磁干扰形成的原因
A. 电机换向时导致参与换向的电枢线圈短路,回路流过短时大电流,当换向片与碳刷断开位置时,碳刷与换向片之间产生换向火花,使换向区域附近的空气介质电离,在空气中形成带电粒子,从而形成电磁干扰,这种火花电离产生的干扰频谱较宽且连续分布,对广播电视产品.通讯类产品及其他电子类产品有较大的干扰作用; B. 由于可控硅.整流二极管.开关等在导通和截止的工作特性和导通的稳定性较差,也会产生高频次谐
波干扰分量;
C. 由于电机的定子铁芯和转子的开槽设计和线圈上磁路设计比较饱和,也会产生较大的高频次谐波干扰分量引起电磁干扰.
2. EMC: Electro Magnetic Compatibility (电磁兼容性):根据电磁兼容指令89/336/EEC,其定义为:装置.设备单元或系统在电磁环境中能够正常工作(抗扰度),并且不对该环境中的任何装置.设备构成不能承受的干扰(发射)能力.
3.串激电机运转产生的低频波段在0.15MHz-30MHz,该波段的频率一般通过传导干扰由电源线反馈回电网;
4.串激电机运转产生的高频波段在30MHz-300MHz,该波段的频率通过辐射干扰以电磁波的形式辐射到空间,通过电视广播和无线电通讯的天线接收而影响接收器的正常工作; 5. 电磁干扰的途径见下图.
6. GB4343.1-2003对频率在0.15MHz-30MHz连续干扰电压的允许值和频率在30MHz-300MHz的干扰功率值有严格的规定,这里不详述,有兴趣的同事可查此标准.
7. 下面从结构设计和制造工艺方面就降低无线电干扰采取的一些措施:
A. 重视对电机换向的改善,只要电机的换向改善了,电机对无线电干扰的程度就会得到很大的改善,改善换向的方法如前面所述;
B. 重视刷握在机壳中的定位方法,刷握固定的形式必须牢固可靠,以防止由于刷握的微量跳动而使高频分量过大,造成干扰功率的过大;
C. 内部连接线与导电部位的联接要可靠,并稳妥地安置在合适位置,比如稳妥地安放在卡线槽内,接触点不牢固将会对30MHz以上的高频分量带来较大的干扰电平;
D. 碳刷与换向器的材质要相宜,尤其是硬度搭配要合适,不能一个软一个硬,要防止换向器表面的过早磨损而出现表面不平,引起干扰电平的增大;
6. 安装附加抑制器,为改善高频时滤波器的抑制效果,提高对高频干扰功率的抑制能力,可以采用附加抑制器,常见的形式有:
A. 在碳刷两端并接一只电容器; B. 在碳刷和定子绕组间串接电感; C. A和B的组合; D. 在手柄电源线中串接两只电感; E. 采用三角形电容. F. 采用三角形电容和电感的配合使用.
采用附加抑制器主要就是利用电感和电容的“通高频阻低频”或“通低频阻高频”的特点,减弱因电动工具高速旋转所产生的低频干扰和高频辐射,从而减少对电视广播和无线电通讯的干扰.
随着科学技术的发展,电视广播和无线电通讯的频率范围已从甚高频(VHF)300MHz以下发展到超高频(UHF),频率范围300MHz-3000MHz,因此有的国家特别是欧洲国家已要求抑制干扰的频率扩大到10KHz-1000MHz,这给电动工具的EMC测试提出了新的要求.
同时,高速运转的串激电机不仅对电视广播和无线电通讯带来干扰,同时对附近工作的微型化和电子化的电子仪器也产生干扰,影响其准确度和精确度.
电磁兼容性测试范围、标准和规范
来源： | 作者： | 发布时间：2009-12-02 04:21:25 | 浏览：517次【 字体：大 中 小】
依据相应之电磁相容性标准和规范，电磁干扰(EMI)及电磁耐受性测试(EMS)在不同频率范围内，采用不同之方式进行。基于任意电子电机设备既可能是一个干扰源，也可能是被干扰者。因而，电磁相容性测试包含电磁干扰测试(EMI)及电磁耐受性测试(EMS)。由于电磁相容性测试种类太多，实在无法逐一详细说明，本文就表１及表２摘要列举了几个典型EMC测试标准和规范(含常见美军军规、欧美商规及车辆用EMC标准)，在不同频率范围中之测试项目，从军规EMC标准之演变，就可观察到欧美商规EMC标准之趋势。近年来，车辆工业界面对二十一世纪车辆设计新颖要求，纷纷成立车辆研发中心，由于国内主要汽车制造厂均需符合相关车辆用EM
C标准和规范，因此更需瞭解比较车辆EMC设计与测试验证之方法。
CE：传导发射(Conducted Emission)，CS：传导耐受性(Conducted usceptibility)， RE：辐射发射(Radiated Emission)，RS：辐射耐受性(Radiated Susceptibility)。
一般电磁干扰(EMI，包括CE及RE)测试主要内容有︰电子电机产品和设备在各种电磁杂讯环境中之传导干扰和辐射干扰发射量之测试(例如电子电机设备之交换式电源之脉冲干扰和连续干扰)及各种讯号传输时，干扰传递特性之测试(例如如各种传输线之传输特性和屏蔽效果)。
而电磁耐受性(EMS，包括CS及RS)测试主要内容则有︰ 1.对电场、磁场之辐射耐受性测试
2.对电源线、控制线、讯号线、地线等注入干扰之传导耐受性测试 3.对静电放电和各种暂态电磁波(突波或电性快速暂态)之耐受性测试
EMC测试场地之一般要求︰
如何有效地量测出实际待测产品设备溢出之杂讯，与产生类似EMI之干扰源，用来验证待测产品设备之电磁耐受性，都是EMC工程人员所必须掌握。因此，为了模拟复杂电磁杂讯环境及保证EMC测试结果之重复性、准确性和可靠性，EMC测试对环境有较高之需求，测试场地可分为隔离室(包含 TEM/GTEM Cell等积向电磁波EMC测试室)、电波暗室和室外开放测试区之场地(open Area Test Site，OATS)等。这些EMC测试场地之功能、建材和限制条件简述如下：
就隔离室而言，隔离室之作法一方面是对外来电子电机干扰加以屏蔽，从而保证室内电磁杂讯环境满足要求，另一方面是对内部如天线等发射源进行屏蔽而不对外界造成干扰。
MIL-STD-461及其它相关电磁相容性标准规定，许多测试项目必须在隔离室内进行，隔离室为一个由金属材料做成之六面体，其建材形式为镀锌钢板式、铜网式、多层复合金板式等等不胜枚举。影响隔离室性能之主要原因有︰屏蔽门、屏蔽材料、电源滤波器、通风波导、安装及焊接接缝、接地等。从屏蔽效益来看，钢板式最好，在10kHz至18GHz频率范围，可满足屏蔽效益80~120dB之要求。在使用隔离室进行电磁相容性测试时，要注意隔离室之共振及反射。
隔离室有许多个共振频率，当隔离室共振时，其屏蔽效益大幅下降，并且会造成很大之测试误差，因此在进行EMC测试时应避免这些共振频率。天线等发射源将会在隔离室壁面上产生多重反射，从而影响测试结果，往往误差大到30～40dB，为此在条件许可之各种状况下，在体积较大之隔离室内进行测试，同时使待测件在保证入射为平面波之前提下，缩短待测件与接收天线之距离，对于最近之反射路径，针对反射点局部加贴吸波材料，可以减少反射波。
就电波暗室(全电波暗室或半电波暗室)而言，全电波暗室是针对一般隔离室各内壁面反射，将会影响测试结果，因而在六个壁面上，加装吸波材料而形成之隔离室(为了模拟室外开放测试区之场地测试，接地地板上不贴吸波材料之电波暗室称为半电波暗室)。吸波材料一般採用介质损耗型(如聚氨脂类之泡沫塑料，亚铁磁砖等)，为了确保其耐燃烧特性需在碳酸溶液中渗透，吸波材料通常作成圆锥状、稜角锥状及方楔形状，以保持连续渐变之焦耳阻抗。军规MIL-STD-462D对吸波材料之最小吸收量有所规定，即频率80MHz～250MHz至少6dB，频率大于250MHz则至少10dB以上。而为了保证内部测试场之均匀，吸波体之长度相对于隔离室工作频率下限，所对应之波长要足够长(1/4波长效果较好)，吸波体之体积也会限制吸波材料之有效工作频率(一般在30MHz以上)减小了隔离室之有效空间，电波暗室之屏蔽效益要求与隔离室相同。此外，商规EMC测试对电波暗室之场地衰减 (Site Attenuation，SA) 规定NSA (Normalized SA)要在理论值±4dB之范围；对电波暗室内部测试场强之均匀度，则要求执行16点场强之均匀度校正试验，此试验之测试方法详加说明如图，发射天线与待测场强之均匀面(1.5m×1.5m)相距3公尺，16点均匀面正方形(4点×4点，点距0.5m)场强之均匀度，至少要求其中12点 (75%) 要符合规格需求，这种测试方法与1993年版之军规MIL-STD-462D要求相当就室外开放测试区之场地(OATS)而言，开放测试区之场地通常用于精确测量待测件之发射极限值，OATS要求平坦开阔，远离建筑标地、塔台、电线、树林、地下电缆和金属管道，环境电磁干扰背景要很小(如一般电磁相容性标准和规范要求至少低于允许之极限值6dB)，接地地板可为钢板或其他低阻金属结构，场地尺寸在不同之EMC标准和规范要求不尽相同。
EMC网上资料
