1 引言

注塑機(jī)和變頻器配套使用，可以達(dá)到節(jié)約能源（其節(jié)電率可達(dá)25%～65%），提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低油污染和噪聲污染，延長機(jī)器使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，從而得到了廣泛的應(yīng)用，為此采取成本低廉，合理實(shí)用的EMC解決方案，將成為保證設(shè)備正?？煽窟\(yùn)行的關(guān)鍵。

2 注塑機(jī)電磁干擾的危害

（1）注塑機(jī)存在很多弱電信號(hào)電路，而這些弱電信號(hào)供電電路又與變頻器共用一個(gè)電源（通常，變頻器電源端在采取簡單的EMC措施后，其電源端傳導(dǎo)干擾還很大，如圖1所示。此時(shí)弱電信號(hào)電路將非常脆弱，如不采取措施往往將非常容易被干擾，特別是傳感系統(tǒng)反饋回來的信號(hào)（這個(gè)反饋回來的信號(hào)要求精度相當(dāng)高），稍被干擾，就會(huì)影響反饋信號(hào)的精度，從而使注塑機(jī)注塑不到位，影響設(shè)備的正常使用。

圖1 普通變頻器在采取簡單的EMC措施后電源端的傳導(dǎo)干擾頻譜圖

（2）由于變頻器的逆變部分高速開和關(guān)及變頻器開關(guān)電源部分開關(guān)管的高速開和關(guān)及時(shí)鐘，通訊部分電路的工作和傳輸，將產(chǎn)生非常大的輻射干擾信號(hào)，具體如圖2所示，如不采取措施，注塑機(jī)部分靠近變頻器的信號(hào)電纜及信號(hào)電路，將成為被干擾的受害對(duì)象，從而影響設(shè)備的正?？煽窟\(yùn)行，如果變頻器或者周邊設(shè)備發(fā)射的信號(hào)頻率剛好與注塑機(jī)控制部分某根信號(hào)電纜形成一定比例，將有可能達(dá)到100%接收的可能性，這個(gè)時(shí)候?qū)⒎浅？膳拢盘?hào)電纜本身傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)將被干擾信號(hào)覆蓋，從而使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作，如果信號(hào)電纜在空閑時(shí)，就算沒有100%接收到干擾信號(hào)，其干擾信號(hào)被放大之后，也將可能使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。

圖2 普通變頻器在采取簡單的EMC措施后， 天線在5m處接收到的輻射干擾頻譜圖

（3）其次還有諸如諧波干擾，閃爍干擾等。

3 注塑機(jī)變頻節(jié)能系統(tǒng)常見EMC解決方案

3.1 常見EMC解決方案示意圖

常見EMC解決方案示意圖如圖3所示。

圖3 常見EMC解決方案示意圖

3.2 EMC解決方案圖原理分析

（1）關(guān)于選用磁環(huán)材料和串繞匝數(shù)

磁環(huán)1、2、4、5、6、7推薦使用錳鋅鐵氧體，串繞匝數(shù)越多越好，但也有飽和點(diǎn)，主要用于抑制傳導(dǎo)干擾（由于錳鋅鐵氧體磁導(dǎo)率高，通過增加穿過磁環(huán)的匝數(shù)，其磁導(dǎo)率更高，對(duì)低頻傳導(dǎo)干擾信號(hào)呈現(xiàn)阻抗也越大，此時(shí)，由于寄生電容增加，其高頻阻抗減少，對(duì)高頻輻射干擾效果不明顯，故錳鋅鐵氧體一般用來抑制低頻傳導(dǎo)干擾）。

磁環(huán)3推薦使用鎳鋅鐵氧體，串繞匝數(shù)一般3匝左右即可，主要用于抑制高頻輻射干擾（同理，由于鎳鋅鐵氧體，磁導(dǎo)率低，低頻阻抗少，而高頻阻抗大，故鎳鋅鐵氧體主要用來抑制輻射干擾）。

還可以提到一個(gè)問題的是，在EMC調(diào)試中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在某根電纜串繞一個(gè)磁環(huán)時(shí)，然后再去測(cè)試騷擾功率，此時(shí)，可以從頻譜圖上發(fā)現(xiàn)，某些頻率段的dB值減少，而某些頻率段的dB值反而增加了。在這里筆者可以這樣解釋：當(dāng)電纜穿過鐵氧體時(shí)的等效電路在低頻和高頻時(shí)是不同的，在低頻時(shí)主要呈電感特性，高頻時(shí)是隨頻率變化的電阻。我們知道，電感本身并不消耗能量，而僅儲(chǔ)存能量，因此，電感會(huì)與電路中的電容構(gòu)成諧振電路，使某些頻率上的干擾增強(qiáng)，而電阻是要消耗能量的，從而從實(shí)質(zhì)上減少干擾。

（2）使用隔離變壓器的好處

● 隔離原副邊上的電氣連接，起到安全保護(hù)作用；

● 減少輸入端引入的干擾，同時(shí)對(duì)外界干擾也將減少。

（3）接地

在實(shí)際的EMC調(diào)試中，我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，良好的接地有時(shí)可以起到意想不到的效果，但有時(shí)，卻使干擾比之前更惡劣了，具體可以來看這樣一個(gè)例子（參見圖3），從傳感系統(tǒng)到變頻器AI1輸入端子間，通常使用屏蔽電纜，這時(shí)如果將屏蔽電纜單端接地到變頻器外殼地，我們往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，變頻器AI1輸入端子零漂更嚴(yán)重了，這樣形成的后果是，注塑機(jī)注塑不到位，無法完成注塑。這個(gè)時(shí)候，可以用非常簡單的道理來解釋這個(gè)原因：原本的出發(fā)點(diǎn)是通過屏蔽線接地，將屏蔽線上屏蔽的干擾信號(hào)導(dǎo)入到地，從而使屏蔽效果更好，但是此時(shí)糟糕的是，這個(gè)地已經(jīng)被其它共模干擾污染的相當(dāng)嚴(yán)重，這時(shí)原本比較干凈的屏蔽電纜，正好提供了部分共模干擾泄放的回路，使原本相對(duì)來說干凈的屏蔽電纜被共模干擾污染了，從而使干擾更加嚴(yán)重。所以圖3中從傳感系統(tǒng)到AI1端子間和DI1及故障輸出到控制系統(tǒng)間，采用屏蔽電纜，但屏蔽電纜不接地，這樣可以起到屏蔽磁場(chǎng)的作用（注意對(duì)磁場(chǎng)屏蔽時(shí)其屏蔽電纜可以不接地）。屏蔽電纜接地一般遵從以下原則：強(qiáng)電屏蔽電纜要求良好接地，二次電路通訊、反饋回路屏蔽電纜不能與強(qiáng)電電纜共用一個(gè)地，如果接地，就要接到相對(duì)干凈的地（電磁干擾較小的地）。

（4）濾波器的選用及使用注意事項(xiàng)

在選用濾波器時(shí)，至少要知道五個(gè)參數(shù)：

插入損耗（插入損耗有共模插入損耗和差模插入損耗之分），抑制頻率范圍，工作電壓范圍，額定工作電流，絕緣電壓等。

然后根據(jù)自己的需要進(jìn)行合理選擇。在安裝時(shí)注意以下事項(xiàng)：

● 濾波器要就近靠近被濾波部分安裝；

● 濾波器的輸入輸出線不要靠得太近；

● 濾波器的接地端子要接到機(jī)箱或大金屬板上，最好是外殼大面積地貼在金屬機(jī)箱導(dǎo)電表面上。

4 變頻器應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)常用EMC對(duì)策

（1）在電機(jī)線30m內(nèi)，可以考慮通過降低變頻器的載波來減輕干擾，這個(gè)辦法，有時(shí)候往往也是最容易操作，最無奈的辦法之一，通常將載波頻率控制在3kHz左右還是可以接受的（載波頻率減少，電機(jī)噪聲增大，而變頻器輸出線與線間漏電流減少）。

（2）檢查接地線

濾波器地一定要與被濾波部分良好地接到一個(gè)公共地上；

高頻信號(hào)電纜（300kHz以上的信號(hào)）采用多點(diǎn)接地，低頻信號(hào)電纜（300kHz以下的信號(hào)）采用單點(diǎn)接地，高低頻信號(hào)混合的地方采用混合接地；

斷開或接上接地線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；

加大接地面積，盡量減短接地線或者接地片。

（3）關(guān)鍵信號(hào)電纜分別串繞一個(gè)錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體磁環(huán)，注意串繞磁環(huán)時(shí)，一定要就近被干擾部分電路串繞。

（4）RST輸入加裝濾波器或串繞磁環(huán)。

（5）電機(jī)電纜長度超過100m的，加裝輸出濾波器或電抗器。

5 結(jié)束語

總之，現(xiàn)場(chǎng)的EMC調(diào)試與電路板上EMC調(diào)試完全不一樣，我們不可能在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電路板進(jìn)行整改。在現(xiàn)場(chǎng)，一定快速而準(zhǔn)確地定位問題點(diǎn)，然后采取措施，這個(gè)時(shí)候，往往只是解決了表面上的問題，而電路板整改，通常要深究問題點(diǎn)，然后從原理上去解決問題，說白了，這個(gè)時(shí)候，我們是要從根本上解決問題。同時(shí)，無論是現(xiàn)場(chǎng)EMC調(diào)試還是電路板上的EMC調(diào)試，一定不要忽略每一個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)，有時(shí)往往是我們忽略的地方，卻能起到關(guān)鍵性的作用。