噪音干扰和EMC对策


要求噪音对策的背景

  1. 近年来，随着电源用变换装置的进步，从工场到家庭的各种机械设备开始使用变频器作为电力变换装置，为节能、环保、提高生产率作出了很大的贡献。
  2. 另一方面，来自电力变换装置的电磁波(高频噪音)不仅导致仪器本身的失灵也给其它仪器带来操作异常。例如，对收音机、电视机、通信仪器等造成的干扰已成为一个严重的社会问题。
  3. 这种社会环境必然导致了在国际上、或在世界各国对电磁波对策的法律规定的实施。

何谓噪音干扰?

  • AM收音机干扰
  • 通信干扰
  • 机器人操作异常
  • 其它

没有遇到过这种干扰吗? 这些干扰大部分都是被称为噪音干扰的现象。来自以节能和改进加工精密度等为目的而普及起来的变频装置和伺服装置的噪音导致了这些干扰。

  • 工场引进了新设备后发生了噪音故障
  • 汽车收音机发出吱-的杂音，有时还听不到声音。
  • 无绳电话带有杂音听不清。

噪音滤波器的作用

  1. 各种噪音干扰的对策和消除
  2. 使符合有关噪音法律规定的对策
  3. 噪音虽然看不见但可以用电子测量仪作为电压进行测量。对于空调机噪音给AM收音机带来的干扰可以用电压波形和频率分析波形显示实施对策前/后的状态。

实施对策的事例：空调机给AM收音机带来的干扰

噪音的种类

噪音有两种。一种是类似打雷或静电的自然噪音，另一种是来自广播波和机械设备类的人工噪音。人工噪音还分为如无线电广播和电视广播、以及移动电话等有目的地放射电磁波的噪音和如工业设备和电子设备等无意图中产生的噪音。尤其用于产业装置的变频电路为提高效率加快了高频率化，而这成为产生更多电磁波噪音的主要原因，并且也大大地影象了周边设备和电路。
 

何谓EMC?

电磁波噪音给其它设备带来操作异常的问题已成为一种社会问题。
为了解决该社会问题，抑制从电力变换装置和电子设备辐射的噪音(EMI)以及经得起来自其它设备的噪音(EMS)将成为重要的因素。将通过抑制EMI和加强EMS而维持各种设备相互间的正常运行称为“维持EMC”
世界各国正在对EMI和EMS两方面加强管制。
 

噪音滤波器的使用领域

  • FA设备
    通用变频器、通用伺服放大器NC车床、机器人、激光加工机、半导体制造装置等
  • 楼宇系统
    电梯、电动扶梯、空调设备、水处理装置等
  • 交通
    汽车、铁路车辆、交通控制系统等
  • 医疗设备
    MRI装置、X射线装置、X射线摄影、CT扫描等
  • 信息通信
    不停电电源装置、通信基础设施设备等
  • 工厂设备
    成套设备、发电装置、太阳光发电装置、环境设备、电力控制设备等
  • 其它
    电磁灶、感应加热炉、电波暗室、屏蔽室等

噪音滤波器的基本动作

  1. 噪音滤波器是一种低通滤波器，有时也被称为EMI滤波器、电源滤波器。其使比截断频率更低的频率通过而使更高的频率衰减。有助于消除由变频器等产生的高频噪音。
  2. Figure1示出常用的噪音滤波器电路。作为共模线圈使用在环形磁芯卷绕导线的线圈以避免发生因负载电流引起的磁通，主要抑制共模噪音。
  3. Cx被称为X电容器或跨线电容器，主要抑制差模噪音。Cy被称为Y电容器或线路旁通电容器，主要抑制共模噪声。

Figure1 噪音滤波器电路

噪音滤波器的选定方法

产品名称的构成
      例： NF  3   030   A  – VZ
①  ②    ③    ④    ⑤
① 类型名称： NF(线圈1级) HF(线圈2级) SF(屏蔽室用) TF(线圈3级) CC(线圈)
RC(电抗器线圈)
② 相数： 3(三相3线) 2(单相2线) 4(三相4线)
③ 电流值： 030 （30A） 150 （150A） 1000 （1000A）
④ 电压： A （250Vac） C （480Vac、500Vac） H （48Vdc） G （1500Vdc）
⑤ 类型名称： VZ(个别类型名称)

  1. 额定电压以及电源频率

    • AC250V、AC480V、AC500V、DC48V、DC1500V等，对交流(AC)电源，用有效值表示。
    • 请注意不要使使用电路的最高电压超过噪音滤波器的额定电压。
    • 请必须使用直流电源或商业频率(50／60Hz)电源。若使用400Hz、800Hz等商业频率以外的频率的电源时请向敝公司营业部门咨询。
    • 用于AC电源的噪音滤波器也可以用于DC电源，但是请确认使用电压。
      (500VAC产品可用于500VDC电源)

  2. 额定电流

    • 用有效值表示最大容许使用电流。
    • 请注意不要使使用温度范围内的最大负载电流超过噪音滤波器的额定电流。
    • 在超过使用温度范围的环境下，对负载电流进行降额后使用。(详情请咨询)
    • 当使用温度超过50℃ 时，需要降低电流。(详情请咨询)

  3. 泄漏电流

    • 在噪音滤波器的导线与地线之间安装有Y电容器。根据电容器的容量(Cy)、电源电压(V)、频率(f)的值，从导线向地线流过如下公式的泄漏电流。
              泄漏电流(A)=2πfCV
    • 请在考虑噪音滤波器泄漏电流的前提下进行漏电遮断器、漏电警报器的选定。

  4. 试验电压、耐受电压

    • 是一种为了避免发生因绝缘破坏而引起的接地和短路故障，在导线与地线之间短时间施加几倍于额定电压的电压并确认是否发生异常(是否发生了绝缘破坏)的试验。
    • 本公司产品以安全规格UL1283／EN60939的试验电压值为基准进行试验。

  5. 绝缘电阻

    • 为确认绝缘材料、电容器电介质的绝缘强度而在导线与导线之间施加直流电压并进行测量。
    • 对超过额定250V的产品，一般施加1分钟DC500V后再测量绝缘电阻。

  6. 过载电流

    • 保证施加1分钟额定电流的150%而不损坏。

  7. 使用温度范围

    • 在把噪音滤波器安装在金属板上的条件下，使用温度一般在-20℃至50℃。
    • 内部部件的发热温度和最高使用温度的合计温度设计得低于内部部件的最大容许温度。

  8. 电路结构

    • 代表电路以及衰减效果如下所示。