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如何消除直流電機的噪音?

時間:2022-05-25 16:46:51來源:中國傳動網(wǎng)

導語:?直流電機通過換向器電刷來連通電源,當電流流過線圈時,磁場產(chǎn)生力,而力使直流電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,有刷直流電機的速度通過改變工作電壓或磁場強度來實現(xiàn),有刷電機往往會產(chǎn)生大量噪聲(聲音和電氣噪聲)。

  直流電機通過換向器電刷來連通電源,當電流流過線圈時,磁場產(chǎn)生力,而力使直流電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,有刷直流電機的速度通過改變工作電壓或磁場強度來實現(xiàn),有刷電機往往會產(chǎn)生大量噪聲(聲音和電氣噪聲)。如果未隔離或屏蔽這些噪聲,電氣噪聲會干擾電機電路,從而導致電機運行不穩(wěn)定。直流電機產(chǎn)生的電噪聲可分為兩類:電磁干擾和電噪聲。電磁輻射很難診斷,一旦檢測到問題,很難與其他噪聲源區(qū)分開,射頻干擾或電磁輻射干擾是由于電磁感應(yīng)或從外部源發(fā)出的電磁輻射,電噪聲可能會影響電路的有效性,這些噪音可導致機器的簡單退化。

直流電機.gif

  電機運行時,在電刷和換向器之間偶爾會產(chǎn)生火花, 火花是產(chǎn)生電氣噪音的原因之一,特別是當電機啟動時,相對較高的電流會流入繞組, 較高的電流通常會導致較高的噪聲。電刷在換向器表面上保持不穩(wěn)定,電機的輸入比預期的要高得多時,也會發(fā)生類似的噪聲。其他因素包括在換向器表面上形成的絕緣,也會導致電流不穩(wěn)定。

  電磁輻射干擾會耦合到電機的電路部分,導致電機電路故障和性能下降,電磁干擾的水平取決于各種因素,如電機的類型(有刷或無刷),驅(qū)動波形和負載。通常,有刷電機會比無刷電機產(chǎn)生更多的電磁干擾,無論哪種類型,電機的設(shè)計都會極大地影響電磁泄漏,小型有刷電機有時會產(chǎn)生較大的射頻干擾,大多采用簡單的LC低通濾波器和金屬外殼。

電機.jpg

  電源的另一個噪聲源是電源,由于電源的內(nèi)部電阻不為零,在每個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),不恒定的電機電流會轉(zhuǎn)化為電源端子上的電壓紋波,直流電機會在高轉(zhuǎn)速運行過程中產(chǎn)生噪音。為了減少電磁干擾,電機盡可能放置在遠離敏感電路的地方。電機的金屬外殼通??商峁┳銐虻钠帘文芰?,以減少空中電磁干擾,但是額外的金屬外殼應(yīng)提供更好的降低電磁能力。

  電機產(chǎn)生的電磁信號也可以耦合到電路中,形成所謂的共模干擾,此類干擾無法通過屏蔽消除,可以通過簡單的LC低通濾波器有效地降低。為了進一步降低電噪聲,需要在電源處濾波。通常在電源端子兩端增加一個較大的電容器(例如1000uF及以上)來完成的,以降低電源的有效電阻,從而改善瞬態(tài)響應(yīng),采用濾波-平波電路圖(見下圖)來完成過流,過壓,LC濾波。

 

電容電感.png

  電容和電感一般會對稱出現(xiàn)電路中,以保證電路的平衡,構(gòu)成LC低通濾波器,抑制碳刷產(chǎn)生的傳導噪聲。電容主要抑制由碳刷隨機斷開產(chǎn)生的尖峰電壓,同時電容有較好的濾波功能,電容的安裝一般與地線相連。電感主要防止碳刷與換向器銅片間隙電流的突然變化,接地可以增加LC濾波器的設(shè)計性能和濾波效果。兩個電感和兩個電容構(gòu)成了對稱的LC濾波功能,電容主要來消除碳刷產(chǎn)生的尖峰電壓,PTC用來消除溫度過高和電流浪涌過大對電機電路的的沖擊。

  結(jié)論

  為了降低電磁干擾水平,應(yīng)將電機放置在盡可能遠離敏感電路的地方以減少干擾,還應(yīng)提供額外的金屬外殼。為了在共模干擾的情況下抑制電磁干擾,內(nèi)置簡單的LC低通濾波器。通過將電機與簡單的速度控制器連接在一起,也可以消除其他電氣噪聲, 高階LC濾波器可以進一步提高噪聲過濾性能。


標簽: 電機

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