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永磁直流电机的电磁干扰的原因

,永磁直流电机

* EMI发生的本源

* 按捺电抗电势的办法

* 削弱换向进程发生的电抗电势

电磁兼容性反映了电子设备或体系在其电磁环境中符合需求运转并不对其环境的任何设备发生无法忍受的电磁搅扰才干,它包含两个方面的需求:一方面是指设备在正常运转进程中对地点环境发生的电磁搅扰不能超越必定的限值即EMI(ElectromagneticInterference);另一方面是指设备对地点环境中存在的电磁搅扰具有必定程度的抗扰度,即电磁敏感性EMS(ElectromagneticSusceptibility),商用电气商品为获得某一商场的出售资格,其EMI水平有必要通过强制性认证,即达到某一规范,如世界无线电搅扰格外委员会的IECCISPRI4-1,欧洲的

EN55014-1,或中国的GB4343.1等等。各类规范事实上是等效的川。

1EMI发生的本源

关于由小型永磁直流电机驱动的各类商品,一般只要EMI的疑问。EMI可分为传导搅扰和辐射搅扰:传导搅扰是指搅扰能量沿着电缆以搅扰电压的方式传达;辐射搅扰是指搅扰能量以电磁波的方式通过空间将其信号藕合(搅扰)到另一个电网络。

L1电机的火花

火花使换向区域邻近的空气介质电离,在空气中构成带电粒子,构成电磁搅扰;

L2非线性器件

可控硅、整流二极管以及晶体管开关的导通和截止的作业特性会发生高频谐波搅扰;

1.3电机的磁路

过于饱满的磁路也会发生较大的电磁搅扰。

在商品中加装滤波器以及选用各种屏蔽手法能够有用地按捺EMI,但从本源上消除搅扰源的搅扰一样重要。在上述各搅扰源中,直流电机在换向进程中发生的火花,因为其成因杂乱,在实习使用中常常难以控制。

外表上,电机出产进程中的各种不良技术都会加重运转中的火花,有必要加以控制,如换向器外表的精车水平包含圆度、跳动、光洁度,转子的动平衡水平,此外,绷簧的压力以及碳刷的原料都会对火花的巨细发生极大的影响。

理论上,火花发生的本源是换向中发生的各种电动势,包含电抗电势及变压器电势,换向片上的片间电压以及转子上的电枢反响等。这其间,电抗电势是最首要的。

换向时,电枢电流在极短的时间内变换方向,线圈电流的换向进程

实测换向电流

2按捺电抗电势的办法

由上述剖析可知,按捺永磁直流电机EMI的底子在于有用地削弱换向进程发生的电抗电势。当然,前提是有必要确保电机出产技术及电机在商品中装配的安稳性。这儿仅限从理论上探求按捺电抗电势的办法。

依据(1),削弱电抗电势的手法包含调整定转子线圈匝数比或依托添加换向片数来减少每线圈匝数以减小电感,或恰当加大碳刷宽度以添加换向周期,别的,增大碳刷的电阻率亦可减小电抗电势对换向的阻止。

可是,在工程实习中,上述条件只能非常有限的被满意。比如,匝数比太大会形成磁路过度饱满,反而会恶化EM1;一起过高的定子槽满率不只会下降电机的过载才干,也会影响出产功率;又如,受限于出产技术水平,换向片数也无法太大。至于碳刷电阻率,受发热约束,亦无法无极限进步。所以,设法在换向进程中发生一个与电抗电势反向的电动势将其抵消将是按捺火花和EMI的最有用的办法。

众所周知,直流电机在磁极间加装换向极能够发生与电抗电势相反的电势,但小型直流电机受空间所限,不方便加装换向极,所以,绝大多数规划都选用逆电机转向偏移碳刷方位的办法来达到与加装换向极一样的效果[zJ。与偏移碳刷方位效果一样、精度更高、被现代出产实习使用更广泛的手法是,在转子绕

线的进程中直接发生磁场借偏。虽然世界国内各大电机制作公司及研讨机构对电机的转子借偏角的界说不尽一样,但事实上却有一样的理论基础,这儿不加赘述。

借偏有其特定的方向性,即关于现已制作结束的有借偏的转子,其借偏的效果只对电机在某单方向有用,换言之,若转向相反,则该借偏会恶化换向及EMI。其原理在于借偏角的方向有必要与电机的转向一致,才可确保换向进程由借偏发生的电动势与电抗电动势向反。

借偏视点亦不可过大。因为借偏相当于减小了转子的有用匝数,过大的借偏视点需求更多的线圈匝数来补偿,过多的用铜(铝)势必添加损耗,下降功率;一起,过大的借偏有时反而不利于电抗电动势的抵消。在工程实习中,有必要在火花按捺和电机功能中寻觅最好的平衡点,不可偏废。

有必要指出,电机同其它工业商品一样,其结尾的功能绝不只仅决定于电磁规划和机械结构规划水平。事实上,制作水平及技术安稳性是确保好的电机规划的底子。

例1换向器的精车水平。

若出产厂家的换向器精车水平缺乏,形成制品电机转子换向器外表的圆度及跳动不良,则电机在高速运转中,碳刷与换向器外表不能坚持良好的触摸,时断时合,在断开的刹那间,电流被试图强制归零,这会形成很大的电抗电势,发生火花进而恶化EMI。

例2永磁体的充磁。

抱负状态下,充磁后的南北极应具有一样的磁场散布川,且以磁极中心线为界,两边的磁场应具有单一的磁性。若充磁进程中,因为充磁工装的原因形成磁场散布紊乱,如图5所示。

带有反波的磁场散布

则会严重影响EMI,且不易被发现。以图5为例.两磁极在接近中性线的方位处均有与该磁极极性相反的一段反波.仔细剖析借偏的原理可知,该反波事实上相当于一个与正常换向极效果相反的附加磁极,当其被转子换向线圈切开时,发生的电动势与电抗电动势同向,也即是会恶化换向;当其散布视点超越借偏视点时,会完全抹杀借偏的效果。

按捺换向时发生的电抗电势关于小型直流电机EMI的按捺非常要害。在影响小型直流电机EMI的各项要素中,火花的控制历来是难度较大的作业。详细到工程实习,规划上有必要完满平衡电机的换向和功能,技术上有必要确保应有的水平与安稳,才能够做出满意各个强制性认证的合格的工业商品。