Micronor光纤编码器助力驱动电机的EMC性能测试

 

 

驱动电机是电力传动和能量转换的关键设备，它在工业和消费电子领域有许多重要应用。例如，驱动新能源电动汽车的电机、各类工业机械设备（如风机、压缩机、机床、传送机、工业机器人等）的传动电机、能源行业中的风电、水电、火电发电机中的电机系统。这些应用突显了电机在现代工业和日常生活中的重要性，其驱动、控制和转换功能对社会的发展和便利起着关键作用。

 

 

 

EMC测试的意义

 

 

 

目前随着工业4.0时代的到来，大量新型的高压大功率电子和电磁通信部件被应用在工业设备系统中，其中包括了许多系统集成度极高的电子控制单元。这些电子部件在运行时产生的大量电磁信号不仅会影响用于设备之间通信的有线设备，更会以传导或辐射电磁场的方式影响工业环境中的电气设备正常工作，从而使驱动工业生产或运动装置的电机的安全性和稳定性受影响。

 

例如，电动汽车目前的工作电压达到300V以上，电机在高电压下工作产生复杂的电磁信号，同时其它电子设备也产生大量电磁干扰影响电机的正常运转。一些具有无人驾驶功能的汽车内部的感知电子元件和信号处理系统更是非常多样且复杂，更容易受电磁干扰和产生电磁辐射，如图1所示。

 

 

EMC测试

 

据此，针对电机的电磁兼容性（Electromagneitc Compatibility，以下简称EMC）测试是非常有必要的。EMC是衡量设备抗电磁干扰能力，测量产生电磁辐射多少的重要指标。分析电机的EMC性能，采取相应的抗干扰措施对工业电机和商用电机的技术发展有着重要意义。

图2：传统编码器在EMC测试环境中失效

 

EMC测试能够检测设备系统能否在比较恶劣的电磁环境中正常的工作，分析其会不会产生大量的电磁场辐射。然而，传统的电机性能测试系统的大部分组件都是没有抗辐射检测，不具备抗强电磁场的性能。例如，常用于测量电机运转转速和加速度的光电编码器、磁编码器、电容或电感编码器在复杂的电磁环境中输出响应会受到干扰，不能准确测量电机性能，不能完美用于电机的EMC测试中，如图2所示。

 

 

 

 

 

虹科Micronor光纤编码器

 

图3：虹科Micronor编码器在EMC测试环境中稳定工作

 

虹科Micronor光纤编码器凭借其100%无源的纯光学设计，具备了近乎完美的抗电磁干扰能力。由于其极强的抗电磁能力，在EMC测试环境中实现完全隐形并且不会感生更多的电磁辐射，非常适用于电机的EMC测试实验中，如图3所示。

 

一般而言，受到干扰电磁场的影响，电机的一些重要参数可能会发生变化。这些变化可能影响电机的性能、效率、稳定性以及与其他设备的电磁兼容性。电机会在干扰电磁环境中产生电磁辐射，其强度、频谱特性和方向性可能会发生变化。同时，电机内部的电磁场可能会受到干扰电磁辐射的影响，导致电机输出效率下降或波动。此外，电机的控制系统可能受到干扰电磁辐射的影响，导致控制系统的稳定性降低。最后，干扰电磁场可能影响电机内部的电子元件，如电容、电感等的参数，可能导致其性能发生变化。

 

图4：虹科Micronor增量式编码器HK-MR338测试电机的速度、加速度输出曲线

 

虹科Micronor增量式光纤编码器能够在强电磁环境下精确测量电机的转速、加速度，判断电机能否在当前干扰电磁频率下正常工作，如图4所示。虹科Micronor绝对式光线编码器则能够针对高精度电机或运动系统进行复杂电磁环境下的转动角度和运动距离的高精度测试，保障电机转动的精确性和稳定性。了解电磁干扰环境可能会引起的变化，对于设计、测试和维护电机以确保其在电磁环境中的稳定性和性能至关重要。在电机设计和制造过程中，需要考虑这些变化，并采取相应的措施来保证电机的电磁兼容性和可靠性。

 

 

多款光纤编码器

 

针对多样的电机装置和负责的EMC测试环境，虹科Micronor推出了多款光纤编码器，满足不同类型电机以及不同工业场景的应用需求，如图5所示。

图5：虹科Micronor的多款光纤编码器

 

其中光纤增量式编码器用于测量驱动电机的转速和加速度，成本比绝对式编码器更低。而光纤绝对式编码器用于精确测量电机转动的角度和位置，分辨率最高达到14位。同时，光纤型非金属编码器除了同样具备的强抗电磁能力，其不会因为电磁场的交变而产生感应电场。非金属光纤编码器实现了电磁环境完全隐形，适用于EMC要求更加苛刻的测试环境中。