直流电机通过换向器电刷与电源连接。当电流流过线圈时,磁场产生力,该力使直流电机旋转产生扭矩。有刷直流电机的转速是通过改变工作电压或磁场强度来实现的。有刷电机往往会产生大量噪音(声学和电气)。如果这些噪声没有被隔离或屏蔽,电噪声会干扰电机电路,导致电机运行不稳定。直流电机产生的电气噪声可分为两类:电磁干扰和电气噪声。电磁辐射很难诊断,一旦发现问题,就很难与其他噪声源区分开来。射频干扰或电磁辐射干扰是由于外部源发出的电磁感应或电磁辐射造成的。电噪声可能会影响电路的有效性。这些噪音可能会导致机器的简单退化。
电机运转时,电刷与换向器之间偶尔会产生火花。火花是电噪声的原因之一。特别是当电机启动时,绕组中会流过较大的电流。较高的电流通常会导致较高的噪声。当电刷在换向器表面上保持不稳定并且电机的输入远高于预期时,也会出现类似的噪音。其他因素包括换向器表面形成的绝缘层,这也会导致电流不稳定。
电磁辐射干扰会耦合到电机的电路部分,导致电机电路故障和性能下降。电磁干扰的程度取决于多种因素,例如电机类型(有刷或无刷)、驱动波形和负载。一般来说,有刷电机会比无刷电机产生更多的电磁干扰。无论哪种类型,电机的设计都会极大地影响电磁泄漏。小型有刷电机有时会产生较大的射频干扰。大多数使用简单的LC 低通滤波器和金属外壳。
电源中的另一个噪声源是电源。由于电源内阻不为零,电机电流不均匀会在每个旋转周期内转化为电源端子上的电压纹波。直流电机在高速运转时会发电。噪音。为了减少电磁干扰,请将电机尽可能远离敏感电路。电机的金属外壳通常提供足够的屏蔽以减少空气中的电磁干扰,但额外的金属外壳应提供更好的电磁减少能力。
电机产生的电磁信号也会耦合到电路中,形成所谓的共模干扰。此类干扰无法通过屏蔽消除,可以通过简单的LC低通滤波器有效降低。为了进一步降低电噪声,需要在电源处进行滤波。这通常是通过在电源端两端添加一个较大的电容(如1000uF及以上)来降低电源的有效电阻,从而改善瞬态响应。滤波器平滑电路图(见下图)用于完成过流、过压、LC滤波器。
电容和电感一般对称出现在电路中,以保证电路的平衡,并构成LC低通滤波器,抑制碳刷产生的传导噪声。电容器主要抑制碳刷随机断线产生的尖峰电压。同时电容器具有良好的滤波功能。电容器的安装一般连接地线。电感器主要防止碳刷与换向器铜片间隙中电流的突然变化。接地可以提高LC滤波器的设计性能和滤波效果。两个电感器和两个电容器形成对称的LC滤波器功能。电容器主要用于消除碳刷产生的峰值电压,PTC用于消除过高的温度和过大的电流浪涌对电机电路的影响。
综上所述
为了降低电磁干扰水平,电机应尽可能远离敏感电路以减少干扰,并应提供额外的金属外壳。为了抑制共模干扰情况下的电磁干扰,内置了简单的LC低通滤波器。其他电噪声也可以通过将电机与简单的速度控制器连接来消除,而高阶LC滤波器可以进一步提高噪声滤波性能。
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