共模雜訊

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更新時間: 2013-09-03

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差分放大電路為了說明差動放大電路抑制共模信號的能力,常用共模抑制比作為一項技術指標來衡量,其定義為放大器對差模信號的電壓放大倍數Aud與對共模信號的電壓放大倍數Auc之比,稱為共模抑制比,英文全稱是Common Mode Rejection Ratio,因此一般用簡寫CMRR來表示,差模信號電壓放大倍數Aud越大,共模信號電壓放大倍數Auc越小,則CMRR越大。此時差分放大電路抑制共模信號的能力越強,放大器的性能越好。當差動放大電路完全對稱時,共模信號電壓放大倍數Auc=0,則共模抑制比CCMR→∞,這是理想情況,實際上電路完全對稱是不存在的,共模抑制比也不可能趨於無窮大。電路對稱性越差,其共模抑制比就越小,抑制共模信號(干擾)的能力也就越差。而共模雜訊就是一種以共模形式輸入的干擾,

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  共模雜訊又稱為非對稱雜訊或線路對地的雜訊,在使用交流電源的電氣設備的輸入端(輸電線和中線)都存在這種雜訊,兩者對地的相位保持同相。

1 共模雜訊 -一、共模雜訊的特徵

  共模雜訊的電流在兩個輸電線上以相同的方向流動並通過地線返回。


  共模雜訊可以通過在電磁干擾濾波器中放置與每條輸電線串聯的電感,並在兩個輸電線和地之間使用Y電容進行連接,來予以抑制。

2 共模雜訊 -二、共模雜訊的抑制

  根據工程實際經驗,通常有三種基本對策用於共模雜訊的抑制: 系統接地方式的改進,消弱雜訊源以及雜訊屏蔽。


  

2.1 系統接地方式


   變頻調速系統供電變壓器副邊中點x0的接地方式,通常由用戶根據自己的需要來決定,不同接地方式對系統中的共模雜訊會產生不同的影響。


  2.1.1、可靠接地方式


  當變頻調速系統供電變壓器副邊中點x0採用可靠接地方式時,其對共模電流為低阻抗特性,PE網路中的所有共模電流將通過此中點返回到變頻器內部。相對於其他接地方式,供電變壓器副邊中點x0的可靠接地將在調速系統內部產生最大幅值的共模電流。從另一角度考慮,當供電變壓器原邊出現對地電壓瞬變(如浪涌)時,副邊中點x0的可靠接地可大大消弱其對副邊負載的影響,減少變頻器內部mov的保護負擔。


  2.1.2、高阻抗接地方式


  當採用高阻抗接地方式時,通常在供電變壓器副邊中點x0與地之間串聯一150~200ω的電阻,從而大大消弱了系統中共模電流的幅值,共模雜訊得到有效抑制。用戶通常需要權衡由此而增加的原邊對地電壓瞬變對副邊變頻器的影響。


  2.1.3、不接地方式


  當變頻調速系統供電變壓器副邊中點x0不接地時,共模電流的返回通路被切斷,系統中共模雜訊達到最小。但是,系統的安全性大大降低,供電變壓器原邊的對地電壓瞬變會直接影響到變頻器的安全運行。


  

2.2、消弱雜訊源


   最好的雜訊抑制方法在於消弱雜訊源,在變頻器輸出側加裝共模扼流圈是一種經濟、有效的方法。共模扼流圈在不影響變頻器輸出電壓的前提下,高頻對地電流雜訊呈現高阻特性,大大減小了共模電流的上升時間和幅值,從而減小了系統PE網路中共模雜訊電壓。同時,共模扼流圈具有相對於輸出電抗器更小的體積。


  

2.3、雜訊屏蔽


   雜訊屏蔽作為共模雜訊抑制的第三種對策,其主要原理在於構造共模雜訊的新通路,盡量減小變頻調速系統pe網路中流過的共模電流,從而避免對接於本系統pe網路敏感電氣設備的干擾。


  2.3.1、三相四線電纜


  變頻器與電機間採用三相四線電纜,並排放在電纜導管中。電纜導管的兩端分別接到變頻器外殼和電機接線盒,電纜中的中線分別接到變頻器的pe端子和電機的地接線端子。部分共模電流將通過電纜導管的接地點以及電機機殼進入PE,大部分共模電流將在電纜導管及中線中流過,因此,potential #1與potential #3之間的共模雜訊電壓將有效地減小。同時,電纜導管也將有效抑制電機電纜的對外輻射電磁干擾。


  系統中的共模電流流經變頻器的pe端和供電變壓器副邊中點x0,最後返回到變頻器的輸入側,當某些敏感電氣設備接於potential #1與te之間時,仍將受到共模雜訊電壓的干擾。因此,建議在供電變壓器與變頻器之間也採用三相四線電纜,並盡量減小供電變壓器與變頻器之間的距離。


  2.3.2、屏蔽電力電纜


  採用屏蔽電力電纜是一種非常有效的共模雜訊抑制方案。由於屏蔽電力電纜中的屏蔽層對高頻信號的阻抗非常小,並且其PVC外殼對地有絕緣特性,因此,幾乎所有的共模電流被有效地控制在屏蔽電力電纜中流過。同時,屏蔽層也將有效抑制電機電纜的對外輻射電磁干擾。


  同上所述,系統中的共模電流流經變頻器的PE端和供電變壓器副邊中點x0,最後返回到變頻器的輸入側。當供電變壓器與變頻器之間距離較遠時,接於user #1的某些敏感電氣設備仍將受到共模雜訊電壓的干擾。因此,建議在供電變壓器與變頻器之間也採用屏蔽電力電纜。

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