近期,SFAE牟翠華工程師撰寫(xiě)的關(guān)于EMC專(zhuān)題的文章在國家期刊《安全與電磁兼容》成功發(fā)表，這是公司電柜生產(chǎn)部首篇在期刊發(fā)表的關(guān)于電柜方面的專(zhuān)業(yè)文章。

文章中牟工強調了EMC分區概念的重要性，她指出：“保證電氣設計可靠性的重要原則就是電氣設計人員在電控柜設計之初就需要建立電氣分區的概念，即把強電部分和弱電部分盡量分置在兩個(gè)不同的區域，比如將交流380 V的動(dòng)力回路要和直流24 V的信號回路分開(kāi)。在分區時(shí)，需要把握的原則是動(dòng)力線(xiàn)和信號線(xiàn)間距不能低于200 mm，可將動(dòng)力部分的開(kāi)關(guān)接觸器、濾波器變頻器等放置在電控柜的一側，而電控柜的另一側是邏輯控制元件（包括PLC、繼電器等），避免動(dòng)力回路產(chǎn)生的高頻電磁干擾影響到信號區域的邏輯信號?！边@是CEPD 電柜知識體系的重要組成部分，也是電柜部門(mén)的核心經(jīng)驗。

并且牟工還通過(guò)EMC的屏蔽應用，接地方式，浪涌吸收回路三個(gè)方面，結合自身多年工作經(jīng)驗和實(shí)例，圖文并茂的闡述了 SFAE電柜在EMC方面的 Know how 和經(jīng)驗，通過(guò)這篇文章，作者希望讓更多的讀者和技術(shù)人員了解電控柜是電氣、邏輯控制元件的載體和保護體，一個(gè)可靠的電氣系統離不開(kāi)可靠穩定的電控柜并不是簡(jiǎn)單的把元器件堆砌在一起的一個(gè)無(wú)機體。同時(shí)通過(guò)這篇文章可以讓更多人了解到SFAE電柜博大精深的工匠精神。

以下是文章的一些節選：

變頻電控柜的基本EMC措施

摘要：主要介紹了電控柜分區的概念及具體方法；介紹了屏蔽支架使用、電控柜接地及孔縫密封的正確方式，并對電控柜浪涌吸收回路進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：電磁兼容；屏蔽；分區；孔縫；浪涌

引言
電控柜是電氣、邏輯控制元件的載體和保護體，一個(gè)可靠的電氣系統離不開(kāi)可靠穩定的電控柜。要保證邏輯控制元件、變頻器之間的正常運行，提高整個(gè)電氣系統的穩定性，需降低電控柜內的電磁干擾。筆者在實(shí)際應用中，經(jīng)常會(huì )遇到客戶(hù)簡(jiǎn)單地認為電氣柜無(wú)非就是一個(gè)柜體，從而忽略電磁兼容性設計，導致電控柜內PLC模擬量信號不準，莫明電氣故障頻繁等問(wèn)題。本文主要針對西門(mén)子變頻系列電控柜提出一些設計措施，避免不必要的故障的產(chǎn)生。

1  分區的概念

保證電氣設計可靠性的重要原則就是電氣設計人員在電控柜設計之初就需要建立電氣分區的概念，即把強電部分和弱電部分盡量分置在兩個(gè)不同的區域，比如將交流380 V的動(dòng)力回路要和直流24 V的信號回路分開(kāi)。在分區時(shí)，需要把握的原則是動(dòng)力線(xiàn)和信號線(xiàn)間距不能低于200 mm，可將動(dòng)力部分的開(kāi)關(guān)接觸器、濾波器變頻器等放置在電控柜的一側，而電控柜的另一側是邏輯控制元件（包括PLC、繼電器等），避免動(dòng)力回路產(chǎn)生的高頻電磁干擾影響到信號區域的邏輯信號。圖2為某機床廠(chǎng)出口型電控柜布局實(shí)例，電控系統的動(dòng)力部分（變頻系統）及主進(jìn)開(kāi)關(guān)放置在了電控柜左側，PLC部分放置在右側，保證了電控柜內部電氣系統的正常運行。

圖1 動(dòng)力區與信號區分區實(shí)例

2 屏蔽應用

屏蔽技術(shù)主要是用來(lái)抑制電磁噪聲沿著(zhù)空間的傳播，即通過(guò)金屬材料或者磁性材料使之能夠切斷輻射電磁噪聲的傳輸途徑。通常電控柜抑制電磁噪聲的方法有如下幾種。

（1）屏蔽電纜的使用

在設備運行中，由于寄生電容存在于電機電纜和電機內部，變頻器脈寬調制（PWM）的輸出電壓波形通過(guò)寄生電容可產(chǎn)生高頻脈沖噪聲電流。當噪聲電流通過(guò)大地阻抗和動(dòng)力電纜和地之間的阻抗流回變頻器時(shí)，產(chǎn)生的電壓降就對同一電網(wǎng)的其它設備造成了干擾，即共阻抗干擾，如圖2所示。

采用屏蔽電機電纜可避免這種干擾——電纜的屏蔽層連接到變頻器的外殼和電機外殼時(shí)，屏蔽層就變成高頻電流流回變頻器的有效通道，可避免共阻抗干擾。為了滿(mǎn)足EMC產(chǎn)品標準EN 61800-3的C2和C3類(lèi)的要求，電動(dòng)機電纜最好是對稱(chēng)三芯屏蔽電纜，如圖3所示。

圖2  帶有屏蔽電纜的變頻回路

圖3 理想對稱(chēng)3芯線(xiàn)+對稱(chēng)3芯PE線(xiàn)

（2） 屏蔽安裝支架的使用

一般來(lái)說(shuō)，電纜360°屏蔽搭接可通過(guò)EMC電纜密封套使電纜屏蔽層與電動(dòng)機端子接線(xiàn)盒實(shí)現，在變頻柜內也可以按照制造商手冊的規范，將屏蔽層360°有效接觸在特制的金屬屏蔽支架上或金屬卡子上，如圖4（a）所示，避免采用“豬尾巴”連接至PE母線(xiàn)或PE端子，如圖4（b）所示。經(jīng)驗表明：在30MHz以上時(shí)，“豬尾巴”為1 cm、3 cm和5 cm的情況下，屏蔽電纜的屏蔽效果將分別下降30%、50%和70%。圖5分別列出了使用屏蔽板和梳形屏蔽排固定電纜的正確的使用方式。

圖4 電控柜內電纜接駁實(shí)例

圖5 電纜屏蔽支架正確連接示意圖

（3）孔縫的防護

在電控柜的實(shí)際應用中，沒(méi)有完全密封的電控柜，總會(huì )有通風(fēng)孔、線(xiàn)孔等。預防電控柜內動(dòng)力區對信號區的干擾，應將未使用的預留孔用金屬薄片密封起來(lái)，如圖6所示。

圖6 電控柜開(kāi)孔密封實(shí)例

4 接地方式

在筆者為某機床公司調研一款機床電控柜時(shí)，就發(fā)現了原電控柜諸多不合理的部分，第一，接地的導線(xiàn)很細，如圖7所示,，按照GB5226.1國家機械設備電氣標準要求，規定接地的導線(xiàn)一定要大于6 mm2，而且用盡可能短的金屬編織帶；第二，除了柜門(mén)接地外，其余機柜部件均沒(méi)有接地。按照EMC要求，凡是安裝帶電體的機柜部件均需接地，比如除在高、中、低三個(gè)位置與電控柜相連外，電控柜照明燈的頂板也需與電控柜的框架相連，側板如有器件安裝也需與電控柜框架相連或與中心地排相連。（如圖8所示）

圖7 錯誤的電控柜接地示例

圖8 電控柜接地正確示意

5 浪涌吸收回路

電控柜中的開(kāi)關(guān)接觸器元件需要使用浪涌吸收抑制器，這是因為這些設備如果沒(méi)有浪涌吸收單元可能會(huì )產(chǎn)生瞬時(shí)尖峰脈沖電壓，而整個(gè)放電過(guò)程甚至可以持續250 ms。下面以4 kV浪涌輸入為例，例舉幾種常見(jiàn)方法抑制尖峰脈沖的效果：

（1）壓敏電阻

如圖9所示，當交流回路負載并接了壓敏電阻時(shí)（西門(mén)子型號：3RT6926-1BD00），雖然瞬時(shí)電壓尖峰仍然存在，但峰值不到400 V，而且整個(gè)放電持續時(shí)間不到50 ms。

圖9 壓敏電阻抑制浪涌的效果

（2）RC吸收電路

如圖10所示，當交流回路負載并接RC串聯(lián)單元時(shí)（西門(mén)子型號：3RT6926-1CD00），瞬間脈沖的伏值和電壓上升的速率明顯降低，沒(méi)有出現明顯的脈沖群。電壓上升后緩慢衰減的趨勢較為理想。

圖10 RC元件抑制浪涌的效果

（3）直流二極管

如圖11所示，在直流回路中并接二極管時(shí)（西門(mén)子型號：3RT6926-1ER00），幾乎沒(méi)有出現過(guò)壓的情況，但二極管方法只適用于直流回路。

圖11 直流二極管抑制浪涌的效果

6 結語(yǔ)

本文只是簡(jiǎn)要的介紹了電磁兼容在電控柜里的設計及采用的一些主要措施，還需要具體問(wèn)題具體分析。也希望通過(guò)此文，引起電氣設計人員對變頻電控柜設計和布局的重視，提高電氣系統的穩定性。

參考文獻

[1] 沙斐.機電一體化系統的電磁兼容技術(shù)[M].北京:中國電力出版社.1999.