工程師：基于注塑機變頻節(jié)能系統(tǒng)EMC解決方案

1 引言

注塑機和變頻器配套使用，可以達到節(jié)約能源(其節(jié)電率可達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，延長機器使用壽命等優(yōu)點，從而得到了廣泛的應用，為此采取成本低廉，合理實用的EMC解決方案，將成為保證設備正?？煽窟\行的關鍵。

2 注塑機電磁干擾的危害

(1)注塑機存在很多弱電信號電路，而這些弱電信號供電電路又與變頻器共用一個電源(通常，變頻器電源端在采取簡單的EMC措施后，其電源端傳導干擾還很大，如圖1所示。此時弱電信號電路將非常脆弱，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(這個反饋回來的信號要求精度相當高)，稍被干擾，就會影響反饋信號的精度，從而使注塑機注塑不到位，影響設備的正常使用。

圖1 普通變頻器在采取簡單的EMC措施后電源端的傳導干擾頻譜圖

(2)由于變頻器的逆變部分高速開和關及變頻器開關電源部分開關管的高速開和關及時鐘，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，具體如圖2所示，如不采取措施，注塑機部分靠近變頻器的信號電纜及信號電路，將成為被干擾的受害對象，從而影響設備的正?？煽窟\行，如果變頻器或者周邊設備發(fā)射的信號頻率剛好與注塑機控制部分某根信號電纜形成一定比例，將有可能達到100%接收的可能性，這個時候將非常可怕，信號電纜本身傳輸?shù)挠杏眯盘枌⒈桓蓴_信號覆蓋，從而使設備產(chǎn)生誤動作，如果信號電纜在空閑時，就算沒有100%接收到干擾信號，其干擾信號被放大之后，也將可能使設備產(chǎn)生誤動作。

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，主要用于抑制傳導干擾(由于錳鋅鐵氧體磁導率高，通過增加穿過磁環(huán)的匝數(shù)，其磁導率更高，對低頻傳導干擾信號呈現(xiàn)阻抗也越大，此時，由于寄生電容增加，其高頻阻抗減少，對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)。

還可以提到一個問題的是，在EMC調(diào)試中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，當在某根電纜串繞一個磁環(huán)時，然后再去測試騷擾功率，此時，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：當電纜穿過鐵氧體時的等效電路在低頻和高頻時是不同的，在低頻時主要呈電感特性，高頻時是隨頻率變化的電阻。我們知道，電感本身并不消耗能量，而僅儲存能量，因此，電感會與電路中的電容構成諧振電路，使某些頻率上的干擾增強，而電阻是要消耗能量的，從而從實質(zhì)上減少干擾。