EMI фильтры Murata

Как работает ЭМИ фильтр

Автор: Mike(admin) от 21-12-2018, 04:55

Электромагнитное излучение (ЭМИ) в широком смысле определеются как электрические или магнитные помехи, которые ухудшают или нарушают целостность сигнала или компонентов и функциональность электронного оборудования. Электромагнитные помехи, которые охватывают радиочастотные помехи, обычно разбиваются на две широкие области. Узкополосные излучения обычно создаются человеком и ограничиваются крошечной областью радиочастотного спектра.

Шум, создаваемый линией электропередачи, также является хорошим примером узкополосного излучения. Они могут быть непрерывными или спорадическими. Широкополосные излучения могут быть как искусственными, так и естественными. Они имеют тенденцию влиять на большую область электромагнитного спектра. Они могут быть одноразовыми, случайными или непрерывными. Все от удара молнии до компьютеров генерирует широкополосное излучение.

Электромагнитные помехи, с которыми сталкиваются фильтры ЭМИ, могут быть вызваны разными способами. Внутри электрического устройства помехи могут создаваться импедансом, сопротивлением току во взаимосвязанной проводке. Это также может быть вызвано колебаниями напряжения в проводниках. Электромагнитные помехи генерируются извне космической энергией, такой как солнечные вспышки, линиями электропередач или телефонными линиями, приборами и шнурами питания. Значительная часть электромагнитных помех генерируется и передается по линиям электропередач к оборудованию. Фильтры электромагнитных помех могут быть как устройствами, так и внутренними модулями, которые предназначены для уменьшения или устранения этих типов помех.

Не углубляясь в сложную науку, скажем, что большинство электромагнитных помех находятся в диапазоне высоких частот. Это просто означает, что если бы сигнал был измерен, например, как синусоида, циклы были бы очень близки друг к другу. Фильтр ЭМИ имеет два типа компонентов, которые работают вместе для подавления этих сигналов: конденсаторы и катушки индуктивности. Конденсаторы подавляют постоянный ток, при котором значительное количество электромагнитных помех переносится в устройство, в то же время позволяя переменному току проходить. Катушки индуктивности – это, по сути, крошечные электромагниты, которые способны удерживать энергию в магнитном поле при прохождении через них электрического тока, уменьшая тем самым общее напряжение.

Конденсаторы, используемые в фильтрах электромагнитных помех, называются шунтирующими конденсаторами, которые перенаправляют ток в определенном диапазоне высокой частоты с цепи или компонента. Шунтирующий конденсатор подает высокочастотный ток / помехи на катушки индуктивности, которые расположены последовательно. Когда ток проходит через каждую катушку, общая сила или напряжение уменьшается. Оптимально, катушки индуктивности сводят помехи к нулю, также это называется замыканием на землю. Фильтры электромагнитных помех используются в самых разных областях. Их можно найти в лабораторном оборудовании, радиоаппаратуре, компьютерах, медицинских приборах и военной технике.

В© digitrode.ru

Версия для печати &nbsp&nbsp&nbspБлагодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru. &nbsp&nbsp&nbspЕсли Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы, &nbsp&nbsp&nbspВы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие. —> Вернуться249438—> В 

Категория: Статьи

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий

Электротехнические устройства / Электропривод

В итоге, в процессе регулярного питания статора двигателя таким искаженным током, его изоляция быстрее стареет, подшипники портятся, шум двигателя усиливается, растет вероятность тепловых и электрических пробоев обмоток. А для сети, питающей частотный преобразователь, такое положение дел всегда чревато наличием помех, которые способны навредить другому оборудованию, питающемуся от этой же сети.

Для избавления от выше описанных проблем, к частотным преобразователям и двигателям устанавливают дополнительно входные и выходные фильтры, спасающие от вредных факторов и саму питающую сеть, и питаемый данным частотным преобразователем двигатель.

Сетевой дроссель

Дроссель, включаемый между сетью и частотным преобразователем, — это сетевой дроссель, он служит своего рода буфером. Сетевой дроссель не пускает от преобразователя частоты в сеть высшие гармоники (250, 350, 550 Гц и далее), одновременно защищая сам преобразователь от скачков напряжения в сети, от токовых бросков во время переходных процессов в преобразователе частоты и т. д.

Падение напряжения на таком дросселе составляет порядка 2%, что оптимально для нормальной работы дросселя в сочетании с преобразователем частоты без функции регенерации электроэнергии в момент торможения двигателя.

Так, сетевые дроссели устанавливают между сетью и преобразователем частоты при следующих условиях: при наличии помех в сети (по разным причинам); при перекосе фаз; при питании от сравнительно мощного (до 10 раз) трансформатора; если от одного источника питаются несколько преобразователей частоты; если к сети подключены конденсаторы установки КРМ.

Сетевой дроссель обеспечивает:

• защиту преобразователя частоты от скачков сетевого напряжения и перекоса фаз;

• защиту цепей от больших токов КЗ в двигателе;

• продление срока службы преобразователя частоты.

ЭМИ-фильтр

В силу того, что двигатель, питаемый от преобразователя частоты, является по сути переменной нагрузкой, его работа связана с неминуемым появлением в сетевом напряжении высокочастотных импульсов, флуктуаций, способствующих генерации паразитного электромагнитного излучения от силовых кабелей, особенно если данные кабели отличаются значительной протяженностью. Такие излучения могут повредить некоторые приборы, установленные неподалеку.

Трехфазный фильтр электромагнитных излучений призван подавить помехи в диапазоне от 150 кГц до 30 МГц по принципу клетки Фарадея. ЭМИ-фильтр присоединяется по возможности как можно ближе к входу преобразователя частоты, чтобы обеспечить окружающим приборам надежную защиту от всех помех, создаваемых ШИМ-инвртором. Иногда ЭМИ-фильтр уже встроен в преобразователь частоты.

Фильтр dU/dt

Так называемый фильтр dU/dt — это трехфазный Г-образный фильтр нижних частот, состоящий из цепочек индуктивностей и конденсаторов. Такой фильтр еще называют моторным дросселем, и часто он может вообще не иметь конденсаторов, а индуктивности при этом будут значительными. Параметры фильтра таковы, что все помехи на частотах выше частоты переключения ключей ШИМ-инвертора частотного преобразователя подавляются.

Если в составе фильтра имеются конденсаторы, то величина емкости каждого из них находится в пределах нескольких десятков нанофарад, а величины индуктивностей — до нескольких сотен микрогенри. В итоге данный фильтр понижает пиковое напряжение и импульсы на клеммах трехфазного двигателя до 500 В/мкс, что спасает обмотки статора от пробоя.

Итак, если привод испытывает частые рекуперативные торможения, изначально не приспособлен для работы с частотным преобразователем, имеет низкий класс изоляции или короткий моторный кабель, установлен в агрессивной рабочей среде или используется при напряжении 690 вольт, — фильтр dU/dt между частотным преобразователем и двигателем рекомендуется установить.

Даже несмотря на то, что напряжение, подаваемое на двигатель от преобразователя частоты, может иметь форму двуполярных прямоугольных импульсов, а не форму чистой синусоиды, фильтр dU/dt (со своими небольшими емкостью и индуктивностью) так действует на ток, что делает его в обмотках двигателя почти точно синусоидальным. Важно понимать, что если использовать фильтр dU/dt на частоте выше его номинала, то фильтр станет испытывать перегрев, то есть принесет лишние потери.

Синус-фильтр (синусный фильтр)

Синусный фильтр — подобие моторного дросселя или dU/dt-фильтра, отличие однако заключается в том, что емкости и индуктивности имеют здесь большие величины, такие, что частота среза составляет менее половины частоты коммутации ключей ШИМ-инвертора. Таким образом достигается лучшее сглаживание помех высоких частот, а форма напряжения на обмотках двигателя и форма тока в них, оказывается сильно ближе к идеальной синусоидальной.

Емкости конденсаторов в синус-фильтре измеряются десятками и сотнями микрофарад, а индуктивности катушек — единицами и десятками миллигенри. Синусный фильтр отличается поэтому крупным размером, по сравнению с габаритами традиционного частотного преобразователя.

Применение синусного фильтра позволяет использовать совместно с частотным преобразователем даже двигатель, изначально (по спецификации) не предназначенный для работы с частотным преобразователем по причине слабой изоляции. При этом не будет наблюдаться ни повышенного шума, ни быстрого износа подшипников, ни перегрева обмоток высокочастотными токами.

Появляется возможность без вреда использовать длинный кабель, соединяющий двигатель с преобразователем частоты, когда они расположены далеко друг от друга, при этом исключаются импульсные отражения в кабеле, могущие привести к потерям в форме тепла в преобразователе частоты.

Итак, синусный фильтр рекомендуется устанавливать в условиях, когда:

• необходимо снизить шум; если двигатель имеет слабую изоляцию;

• испытывает частые рекуперативные торможения;

• работает в условиях агрессивной среды; подключен кабелем длиной более 150 метров;

• должен работать долго без обслуживания;

• в процессе работы двигателя напряжение пошагово повышается;

• номинальное рабочее напряжение двигателя составляет 690 вольт.

При этом следует помнить, что синусный фильтр нельзя использовать с частотой ниже его паспортного номинала (максимально допустимое отклонение частоты вниз — 20%), так что в настройках частотного преобразователя необходимо предварительно задать ограничение частоты снизу. А частоту выше 70 Гц нужно применять с большой осторожностью, и в настройках преобразователя, если это возможно, задать предварительно величины емкости и индуктивности подключаемого синусного фильтра.

Помните, что сам фильтр может шуметь и выделять ощутимое количество тела, ведь на нем даже при номинальной нагрузке падает порядка 30 вольт, поэтому фильтр следует устанавливать с соблюдением надлежащих условий охлаждения.

Все дроссели и фильтры необходимо соединять последовательно с двигателем экранированным кабелем по возможности минимальной длины. Так, для двигателя мощностью 7,5 кВт максимальная длина экранированного кабеля не должна превышать 2 метров.

Синфазный фильтр — сердечник

Синфазные фильтры предназначены для подавления высокочастотных помех. Данный фильтр представляют собой дифференциальный трансформатор на ферритовом кольце (точнее — на овале), обмотками которого являются непосредственно трехфазные провода, соединяющие двигатель с частотным преобразователем.

Данный фильтр служит для снижения синфазных токов, порождаемых разрядами в подшипниках мотора. Как следствие, синфазный фильтр снижает возможные электромагнитные излучения от моторного кабеля, особенно если кабель этот не экранированный. Провода трех фаз проходят через окно сердечника, а защитный провод заземления остается снаружи.

Сердечник фиксируется на кабеле хомутом для защиты от разрушительного воздействия вибрации на феррит (во время работы двигателя ферритовый сердечник вибрирует). Фильтр лучше всего устанавливать на кабель со стороны клемм преобразователя частоты. Если сердечник в процессе эксплуатации нагревается более чем до 70°C, то это говорит о насыщении феррита, значит нужно добавить сердечников либо укоротить кабель. Несколько параллельных трехфазных кабелей лучше оснастить каждый — своим сердечником.

Электростатический разряд (ESD от англ. electrostatic discharge) — быстро-протекающий процесс вравнивания потенциалов двух тел. В момент разряда между двумя взаимодействующими телами протекает электрический ток. В электронике этот термин используется для описания мгновенных нежелательных токов, которые могут навредить электронным компонентам.Наличие электростатического разряда является большой проблемой в электронике. Интегральные микросхемы изготавливаются из полупроводниковых материалов, которые могут пострадать при воздействии на них электрического тока. Для минимизации воздействия электрического разряда в электронике применяется ряд антистатических устройств, которые помогают предотвратить нежелательное воздействие статического электричества.В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся явлением электростатического разряда. Одевая шерстяной свитер между телом и свитером проскакивает множество электростатических разрядов. О электростатическом разряде более подробно можно почитать в Википедии.Электромагнитное излучение [помехи] (EMI от англ. electromagnetic interference) оказывает нежелательное воздействие на электрические цепи. Его наличие может привести к ухудшению характеристик и параметров электрических цепей, а что еще хуже может привести к нарушениям в их работе. Источником ЭМИ может выступать как искуственный так и природный объект: электрическая цепь, Солнце, северное сияние и прочие объекты. Как определить на схеме ESD и EMI фильтры1) EMIF03-SIM01F2 — EMI фильтр, защищающий еще и от ESD. Более подробно о этом чипе можно посмотреть в его описании (датащите). 2) ESDA14V2-4BF2 — ESD фильтр. Датащит. Данный фильтр подключается в схему (см. датащит и его схему подключения) параллельно и закорочен на землю и если он замыкает на землю, то его нужно просто удалить из схемы (можно расколоть микросхему иголкой, либо поднять при помощи фена). И тем самым восстановить работоспособность узла. Если фильтр подключен в схему паралленльно и коротит на землю — удаляйте его и проблем нет.3) USBULC6-2F3 — ESD фильтр. Датащит. 4) EMIF07-LCD02F3 — EMI фильтр. Датащит. EMI фильтры подключааются последовательно, поэтому если они горят, то надо кидать перемычки. Построение перемычек было домашним заданием, здесь ответ как правильно кинуть перемычки.Ну и само видео как строить перемычки:Используемые источники:

• http://digitrode.ru/articles/1731-kak-rabotaet-emi-filtr.html
• http://electricalschool.info/spravochnik/eltehustr/1970-vkhodnye-i-vykhodnye-filtry-dlja.html
• https://ru-gsm.livejournal.com/9044.html