EMC整改案例分享之電動水泵
發布時間:2021-12-22
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一、產品介紹 

本產品是一款工業電動水泵,電機的功率很大,功率在三百瓦以上。產品可以分為四個部分,電機驅動、電機、防護罩以及葉輪。電機是防水密封的,轉速很高,最高可達一萬轉每分鐘,具體產品圖片如下所示:


二、問題點排查

電磁波是無法捉摸的東西,需要借助電波暗室進行測試摸底,可以幫助我們快速的分析出機器的電磁干擾點或者噪聲的傳輸途徑。具體的數據如下圖所示:

圖1:摸底數據-垂直方向 

圖2:摸底數據-水平方向

問題點分析:

在暗室測試時,采用的是暗室的直流源直接供電,因此可以排除電源噪聲,鎖定問題是電機噪聲引起;電機噪聲是電機在轉動換向過程中,碳刷在不斷的拉電弧,電弧產生高頻噪聲;高頻噪聲通過電機引線及外殼縫隙往外輻射。


三、整改對策

(一)客戶采用解決方案

客戶采用傳統整改對策,在正負電源線上串上2個棒狀電感(3uH),又在電源線之間并聯了2個X電容(2.2nF),和2個Y電容(2.2nF)。

分析:

在電源線之間加上棒狀電感可以吸收消耗掉線束上的差模噪聲;X電容的作用是通過減少差模噪聲的流轉回路,從而減少差模噪聲的輻射。Y電容是與地相連,也是通過減少共模噪聲的流轉回路來減少共模噪聲的輻射。具體如下圖所示:

實際效果如下:

圖3:常規方式-垂直方向

圖4:常規方式-水平方向

通過數據可以看出效果不太理想,在水平方向測試QP值可以通過測試,但是垂直方向仍舊超標不少。

分析原因:

(1)電容器件參數不對;

(2)對于共模噪聲,用Y電容的效果不如用共模電感。

(二)改進整改對策

1.增加共模電感

針對垂直方向的低頻段,使用共模電感(TLDCM1211-2-701TF)串聯在電源線上,效果如下:

圖5:加共模-垂直方向

2.增加BDL濾波器

在電源線之間加上BDL濾波器,效果如下:

圖6:加BDL濾波器-垂直方向

圖7:加BDL濾波器-水平方向

分析測試數據可知,BDL濾波器對此水泵的噪聲濾除效果還是挺不錯的,相當于常規手段的加電容電感的效果綜合。此整改措施針對驅動電機的EMI濾波效果很好。

(1)BDL對比傳統方法的優點

a.濾波效果好,濾波頻段寬,方案成本低;

b.單顆器件代替多種不同參數器件組合,減少研發時間;

c.貼片工藝,減少人工焊接成本,簡化生產工藝,提高生產效率;

d.定制化PCB,操作簡單有效,可取代復雜的屏蔽和磁環工藝!

(2)BDL濾波器內部結構

圖8:BDL濾波器的結構



四、總結

在整改的過程中,可以通過借助電波暗室、頻譜儀、示波器等工具設備幫助我們快速的確定問題點。針對較復雜的機器,還要進行模塊化的問題分析,這些設備工具是必不可少的。只有確定了問題點,才能快速的做出相應對策,給出解決方案。



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