电磁干扰问题解决的方法

电磁干扰(Electromagnetic Interference，简称EMI)是一种电子器件噪声，能够干扰电缆中的数据信号并降低数据信号的准确度。这种干扰通常由电机和设备等电磁波辐射探测系统所产生。自电磁效应被发现以来，电磁干扰问题便一直备受关注。

电磁干扰，这一电子器件中的常见问题，究竟是如何产生的呢?干扰的形成机制相当复杂，主要分为共模和差模两种方式。共模干扰，简单来说，就是由场磁感应等传输实验所引发，对受试设备和线路都会产生影响。

解决电磁干扰的核心方法包括屏蔽处理、滤波技术、接地优化、合理布局与隔离措施，综合应用可有效阻断电磁干扰传导和辐射路径。

‌屏蔽处理‌

通过导电金属或导磁材料阻断电磁场传播，是消除电磁干扰最直接的方法：

‌电场与磁场屏蔽‌：采用金属网、罩或高导磁材料构建屏蔽体，如15微米导电布可实现55dB磁场衰减，梯度化复合材料可达65dB屏蔽效能。‌‌

‌屏蔽应用场景‌：

医疗领域用于心电图机、ICU设备防护。

5G设备通过增大屏蔽膜面积强化抗干扰性能。‌‌

‌结构设计要点‌：单端接地方式配合导电金属密闭容器实施，汽车电子常结合导电胶带与吸波材料提升兼容性。‌‌

‌滤波与接地‌

优化传导路径与能量疏导：

‌滤波器配置‌：

电源入口安装EMI滤波器(共模电感+X/Y电容组合)。‌‌

信号线使用RC低通滤波器或磁珠滤波器。‌‌

‌接地系统设计‌：

数字与模拟地分离处理，采用单点/多点接地降低地阻抗。

接口接地线形成闭环，缩小电位差值。‌‌

‌布局优化与隔离‌

降低耦合效应和回路干扰：

‌布线规则‌：

减少平行走线长度，高频信号使用同轴电缆或双绞线。

电源线与信号线分层布线，间距大于3倍线宽。‌‌

‌隔离技术‌：

光电耦合器阻断传导路径。

变压器隔离实现电位分离。‌‌

电磁干扰问题可以通过三种主要方法进行抑制：屏蔽、滤波和接地。

一、屏蔽

屏蔽是一种有效的电磁干扰抑制措施，旨在减少电磁场对外的穿透或内部穿透，从而隔离和衰减辐射干扰。它依据不同的原理分为静电屏蔽、电磁屏蔽和磁屏蔽三类。

静电屏蔽专注于消除因分布电容耦合而产生的电磁干扰，通过使用低电阻金属材料制成的屏蔽体，并将其接地来实现。电磁屏蔽则旨在防止高频电磁场的干扰，同样采用低电阻金属材料，利用金属对电磁场的吸收和反射特性达到屏蔽效果。而磁屏蔽则是为了防止低频磁场的干扰，通过采用高导磁、高饱和的磁性材料来吸收或损耗电磁场。

值得注意的是，电磁干扰的影响与距离紧密相关，距干扰源越近，干扰场强越大，影响也越显著。在电子仪器仪表中，由于电子元件的布置常受限于体积，因此常采用低电阻金属材料或磁性材料制成封闭体，将防护间距不足的元件或部位进行隔离，以降低静电或电磁干扰的风险。

二、接地

在电子设备或装置中，接地是一项重要的技术措施。它主要用于将设备或装置自身产生的干扰电流，通过接地线引入大地，从而有效抑制传导干扰。理想的接地体被视为一个零电位、零阻抗的物理存在，它作为各电路中信号电平的参考基准，确保任何不必要的电流经过时都不会产生电压降。

三、滤波

滤波是抑制电磁传导干扰的重要手段。在电子设备中，敏感部件如电源线、电话线、控制线及信号线等，常常会传导电磁干扰信号。为了有效抑制这些干扰，通常采用低通滤波器进行滤波。然而，在电磁兼容性设计过程中，我们需要综合考虑滤波器的多项特性，包括其频率响应、阻抗特性、额定电压与电压损耗、额定电流、漏电电流、绝缘电阻、工作温度范围、可靠性以及尺寸大小等。

四、滤波

滤波作为抑制电磁传导干扰的关键环节，在电子设备中发挥着至关重要的作用。为了确保敏感部件如电源线、电话线、控制线及信号线等免受电磁干扰信号的影响，我们通常会采用低通滤波器进行滤波处理。然而，在电磁兼容性设计的复杂过程中，我们需全面考虑滤波器的多项指标，如频率响应、阻抗特性等，以确保其能高效地发挥滤波作用。

电磁干扰防护措施◇ 屏蔽技术

为了有效应对电磁干扰，我们采取了三项主要措施：屏蔽、过滤和接地。然而，单纯依靠屏蔽并不能提供全面的电磁干扰防护。这是因为设备或系统中的电缆往往成为最有效的干扰接收和发射天线。在电磁兼容性测试中，我们可能会发现，单独的设备测试时并无问题，但当它们连接在一起后，就可能不符合电磁兼容性的要求了。这正是电缆作为接收和辐射天线的角色所致。

为了解决这个问题，我们通常需要加入过滤器，以切断电磁干扰通过电源线或电源插头的传播途径。这样，结合屏蔽措施，我们就能够构成一个健全的电磁干扰防护体系。无论是抑制干扰源、消除藕合还是提升接收电路的抗干扰能力，过滤技术都是关键的一环。

◇ 接地装置的运用

为确保电梯控制柜内所有设备均能良好接地，应采用粗电线与电源三相五线接地端(PE)或接地母线排相连。特别重要的是，与软启动器相连的任何电子控制系统都必须共地，且共地时需使用短而粗的电线。同时，电机电缆的接地线应直接与地装置或软启动器的接线端子排(PE)相连。这些接地线的电阻值必须符合相关规范要求。

◇ 走线技术的运用

为减少软启动器输出电压快速变化所引发的电磁干扰，电机电缆应独立于其他电缆进行布线，并避免与它们进行远距离的平行布线。当控制电缆与电源电缆需要交叉时，应确保它们以90°角交叉，同时，利用适当的线夹将电机电缆和控制电缆的屏蔽层牢固地固定在安装板上。

◇ 过滤技术的应用

通过在电源电路中加入进线电抗器，可以有效减少软启动器产生的谐波电流。此外，它还能提升电源特性阻抗，有助于吸收周边设备投入工作时产生的脉冲电流和主电源的峰值电压。进线电抗器通常串联在电源与软启动器功率输入端之间。在情况不明朗或对主电源电网状态不了解时，推荐加入进线电抗器。此外，在上述电路中还可以使用低通频过滤器(如FIR过滤器)，该过滤器应串联在进线电抗器和软启动器之间。对于在噪音敏感环境中运行的电梯轿厢软启动器，采用FIR过滤器可以显著减少软启动器传输过程中的辐射干扰。

03照明灯具线干扰处理◇ 磁环的使用方法

在电机意见反馈干扰过大或系统软件电源插头受到干扰的情况下，若通过上述接地措施无法消除通信干扰，可以考虑使用磁环来抑止干扰。具体操作步骤如下：

(1)首先，尝试在控制箱下的照明灯具两条线上各增加一个磁环，盘绕3圈(选用直径20至30，厚度10，长度约20的磁环)。若通信恢复，则说明照明灯具线存在干扰;若无效，则说明照明灯具线并不干扰通信，无需进一步处理。

(2)其次，在通信线C和C-上，从电脑主板小组出线处各增加一个磁环，并盘绕一圈。注意，只需盘绕一圈，避免过多缠绕影响电梯轿厢通信质量。

(3)再者，在电脑主板输出的电梯轿厢、呼梯24V开关电源和0V接地线上各增加一个磁环，并盘绕2至3圈。

(4)最后，在运行交流接触器与电机之间的三相线上各增加一个磁环，并盘绕一圈。完成上述步骤后，可以有效地解决现场的电源、电机和照明灯具干扰问题。

◇ 磁环材料选择

根据干扰信号的频率特性，可以选择镍锌铁氧体或锰锌铁氧体作为磁环材料。镍锌铁氧体在高频特性上表现更优，而锰锌铁氧体的导磁率范围在几千至过万，镍锌铁氧体的导磁率则在几百至过千。因此，在选择时，可以根据实际情况和需求进行权衡。此外，为了更宽泛地抑止干扰频率，可以在同一束电缆上同时套用锰锌和镍锌铁氧体。