1 引言

注塑機和變頻器配套使用，可以達到節約能源（其節電率可達25%～65%），提高生產效率和產品質量，降低油污染和噪聲污染，延長機器使用壽命等優點，從而得到了廣泛的應用，為此采取成本低廉，合理實用的EMC解決方案，將成為保證設備正常可靠運行的關鍵。

2 注塑機電磁干擾的危害

（1）注塑機存在很多弱電信號電路，而這些弱電信號供電電路又與變頻器共用一個電源（通常，變頻器電源端在采取簡單的EMC措施后，其電源端傳導干擾還很大，如圖1所示。此時弱電信號電路將非常脆弱，如不采取措施往往將非常容易被干擾，特別是傳感系統反饋回來的信號（這個反饋回來的信號要求精度相當高），稍被干擾，就會影響反饋信號的精度，從而使注塑機注塑不到位，影響設備的正常使用。

圖1 普通變頻器在采取簡單的EMC措施后電源端的傳導干擾頻譜圖

（2）由于變頻器的逆變部分高速開和關及變頻器開關電源部分開關管的高速開和關及時鐘，通訊部分電路的工作和傳輸，將產生非常大的輻射干擾信號，具體如圖2所示，如不采取措施，注塑機部分靠近變頻器的信號電纜及信號電路，將成為被干擾的受害對象，從而影響設備的正常可靠運行，如果變頻器或者周邊設備發射的信號頻率剛好與注塑機控制部分某根信號電纜形成一定比例，將有可能達到100%接收的可能性，這個時候將非常可怕，信號電纜本身傳輸的有用信號將被干擾信號覆蓋，從而使設備產生誤動作，如果信號電纜在空閑時，就算沒有100%接收到干擾信號，其干擾信號被放大之后，也將可能使設備產生誤動作。

圖2 普通變頻器在采取簡單的EMC措施后， 天線在5m處接收到的輻射干擾頻譜圖

（3）其次還有諸如諧波干擾，閃爍干擾等。

3 注塑機變頻節能系統常見EMC解決方案

3.1 常見EMC解決方案示意圖

常見EMC解決方案示意圖如圖3所示。

圖3 常見EMC解決方案示意圖

3.2 EMC解決方案圖原理分析

（1）關于選用磁環材料和串繞匝數

磁環1、2、4、5、6、7推薦使用錳鋅鐵氧體，串繞匝數越多越好，但也有飽和點，主要用于抑制傳導干擾（由于錳鋅鐵氧體磁導率高，通過增加穿過磁環的匝數，其磁導率更高，對低頻傳導干擾信號呈現阻抗也越大，此時，由于寄生電容增加，其高頻阻抗減少，對高頻輻射干擾效果不明顯，故錳鋅鐵氧體一般用來抑制低頻傳導干擾）。

磁環3推薦使用鎳鋅鐵氧體，串繞匝數一般3匝左右即可，主要用于抑制高頻輻射干擾（同理，由于鎳鋅鐵氧體，磁導率低，低頻阻抗少，而高頻阻抗大，故鎳鋅鐵氧體主要用來抑制輻射干擾）。

還可以提到一個問題的是，在EMC調試中，經常會發現，當在某根電纜串繞一個磁環時，然后再去測試騷擾功率，此時，可以從頻譜圖上發現，某些頻率段的dB值減少，而某些頻率段的dB值反而增加了。在這里筆者可以這樣解釋：當電纜穿過鐵氧體時的等效電路在低頻和高頻時是不同的，在低頻時主要呈電感特性，高頻時是隨頻率變化的電阻。我們知道，電感本身并不消耗能量，而僅儲存能量，因此，電感會與電路中的電容構成諧振電路，使某些頻率上的干擾增強，而電阻是要消耗能量的，從而從實質上減少干擾。

（2）使用隔離變壓器的好處

● 隔離原副邊上的電氣連接，起到安全保護作用；

● 減少輸入端引入的干擾，同時對外界干擾也將減少。

（3）接地

在實際的EMC調試中，我們經常會發現，良好的接地有時可以起到意想不到的效果，但有時，卻使干擾比之前更惡劣了，具體可以來看這樣一個例子（參見圖3），從傳感系統到變頻器AI1輸入端子間，通常使用屏蔽電纜，這時如果將屏蔽電纜單端接地到變頻器外殼地，我們往往會發現，變頻器AI1輸入端子零漂更嚴重了，這樣形成的后果是，注塑機注塑不到位，無法完成注塑。這個時候，可以用非常簡單的道理來解釋這個原因：原本的出發點是通過屏蔽線接地，將屏蔽線上屏蔽的干擾信號導入到地，從而使屏蔽效果更好，但是此時糟糕的是，這個地已經被其它共模干擾污染的相當嚴重，這時原本比較干凈的屏蔽電纜，正好提供了部分共模干擾泄放的回路，使原本相對來說干凈的屏蔽電纜被共模干擾污染了，從而使干擾更加嚴重。所以圖3中從傳感系統到AI1端子間和DI1及故障輸出到控制系統間，采用屏蔽電纜，但屏蔽電纜不接地，這樣可以起到屏蔽磁場的作用（注意對磁場屏蔽時其屏蔽電纜可以不接地）。屏蔽電纜接地一般遵從以下原則：強電屏蔽電纜要求良好接地，二次電路通訊、反饋回路屏蔽電纜不能與強電電纜共用一個地，如果接地，就要接到相對干凈的地（電磁干擾較小的地）。

（4）濾波器的選用及使用注意事項

在選用濾波器時，至少要知道五個參數：

插入損耗（插入損耗有共模插入損耗和差模插入損耗之分），抑制頻率范圍，工作電壓范圍，額定工作電流，絕緣電壓等。

然后根據自己的需要進行合理選擇。在安裝時注意以下事項：

● 濾波器要就近靠近被濾波部分安裝；

● 濾波器的輸入輸出線不要靠得太近；

● 濾波器的接地端子要接到機箱或大金屬板上，最好是外殼大面積地貼在金屬機箱導電表面上。

4 變頻器應用現場常用EMC對策

（1）在電機線30m內，可以考慮通過降低變頻器的載波來減輕干擾，這個辦法，有時候往往也是最容易操作，最無奈的辦法之一，通常將載波頻率控制在3kHz左右還是可以接受的（載波頻率減少，電機噪聲增大，而變頻器輸出線與線間漏電流減少）。

（2）檢查接地線

濾波器地一定要與被濾波部分良好地接到一個公共地上；

高頻信號電纜（300kHz以上的信號）采用多點接地，低頻信號電纜（300kHz以下的信號）采用單點接地，高低頻信號混合的地方采用混合接地；

斷開或接上接地線進行現場試驗；

加大接地面積，盡量減短接地線或者接地片。

（3）關鍵信號電纜分別串繞一個錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體磁環，注意串繞磁環時，一定要就近被干擾部分電路串繞。

（4）RST輸入加裝濾波器或串繞磁環。

（5）電機電纜長度超過100m的，加裝輸出濾波器或電抗器。

5 結束語

總之，現場的EMC調試與電路板上EMC調試完全不一樣，我們不可能在現場對電路板進行整改。在現場，一定快速而準確地定位問題點，然后采取措施，這個時候，往往只是解決了表面上的問題，而電路板整改，通常要深究問題點，然后從原理上去解決問題，說白了，這個時候，我們是要從根本上解決問題。同時，無論是現場EMC調試還是電路板上的EMC調試，一定不要忽略每一個細小的環節，有時往往是我們忽略的地方，卻能起到關鍵性的作用。