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變頻器是20世紀電氣傳動領域劃時代技術進步的產物,隨著變頻器的廣泛應用,其日益成為工廠自動化領域最大的電磁污染源。 變頻器直—交逆變器的非線性等效負荷使得變頻器在許多系統集成工程中不僅污染工廠供電系統,還直接對自動化工程項目干擾,引起測控系統失准失靈,嚴重破壞大系統的穩定性,甚至變頻器自身受到干擾引發「自舉」式的調速故障。

1 變頻器干擾 -常見途徑


空中輻射方式
以電磁波的方式在空中傳播;
線路傳播方式
主要通過電源、穩壓器網路傳播;
線間感應方式
電感產生的電磁感應或電容產生的靜電感應通過線間感應的方式傳播。

2 變頻器干擾 -干擾源的排除


2.1、高頻大功率的直流電焊機應遠離變頻器。電焊機自身的接地應良好。

2.2、電磁鐵的通斷觸點應加裝RC突波吸收器。

2.3、與變頻器裝在同一電櫃中的接觸器,要剔除劣質品。要選擇開關低雜訊,滅弧效果好的產品。必要時也要加裝RC突波吸收器。

2.4、供電電源阻抗要低,以免附近有上百千瓦電器的啟停,造成變頻器輸入電壓產生過高的瞬間突變。

2.5、供電電源的相電壓要平恆,以免導致220V單相輸入的變頻器在欠壓或過壓的狀態下工作。

2.6、對用戶廠的自發電系統,要求輸出電源電壓不要忽高忽低。要避免突變,要穩定。

3 變頻器干擾 -常用措施


3.1、變頻器的E端要與控制櫃及電機的外殼相連,要接保安地,接地電阻應小於100Ω,可吸收突波干擾。

3.2、變頻器的輸入或輸出端加裝電感式磁環濾波器。以康沃變頻器為例,平行並繞3-4圈,有助於抑制高次諧波(此方法簡單易行,價格低廉)。若需進一步加強抗干擾效果,可選康沃變頻器專用的符合EMC標準的濾波裝置(康沃變頻器使用手冊有規格提供)。

3.3、上述磁環濾波器還可根據現場情況加繞在變頻器控制信號端或模擬信號給定端的進線上。

3.4、裝有變頻器的電控櫃中,動力線和信號線應分開穿管走線,金屬軟管應接地良好。

3.5、模擬信號線要選用屏蔽線,單端在變頻器處接模擬地。

3.6、還可通過調整變頻器的載頻來改善干擾。頻率越低,干擾越小,但電磁雜訊越大。

3.7、RS485通訊口與上位機相連一定要採用光電隔離的傳輸方式,以提高通信系統的抗干擾性能。

3.8、外配計算機或儀器、儀錶的供電要和變頻器的動力裝置供電分開,盡量避免共享一個內部變壓器。

3.9、在受干擾的儀錶設備方面也要進行獨立屏蔽,市場上的溫控器、PID調節器、PLC、感測器或變送器等儀錶,都要加裝金屬屏蔽外殼並與保安地相連。必要時,可在此類儀錶的電源進線端加裝上述的電感式磁環濾波器。

 

 由於主迴路的非線性 (進行開關動作),變頻器本身就是諧波干擾源,而其周邊控制迴路卻是小能量、弱信號迴路,極易遭受其它裝置產生的干擾,造成變頻器自身和周邊設備無法正常的工作。因此,變頻器在安裝使用時,必須對控制迴路採取抗干擾措施。

   1)變頻器的基本控制迴路 

  同外部進行信號交流的基本迴路有模擬與數字兩種: 

  ① 4~20mA電流信號迴路(模擬);1~5V/0~5V電壓信號迴路(模擬)。 

  ②開關信號迴路,變頻器的開停指令、正反轉指令等 (數字)。 

  外部控制指令信號通過上述基本迴路導入變頻器,同時干擾源也在其迴路上產生干擾電勢,以控制電纜為媒體入侵變頻器。 

  2)干擾的基本類型及抗干擾措施。

   ①靜電耦合干擾:指控制電纜與周圍電氣迴路的靜電容耦合,在電纜中產生的電勢。 

  措施:加大與干擾源電纜的距離,達到導體直徑 40倍以上時,干擾程度就不大明顯。

   在兩電纜間設置屏蔽導體,再將屏蔽導體接地。

   ②靜電感應干擾:指周圍電氣迴路產生的磁通變化在電纜中感應出的電勢。干擾的大小取決干擾源電纜產生的磁通大小,控制電纜形成的閉環面積和干擾源電纜與控制電纜間的相對角度。

   措施:一般將控制電纜與主迴路電纜或其它動力電纜分離鋪設,分離距離通常在 30cm以上(最低為10cm),分離困難時,將控制電纜穿過鐵管鋪設。將控制導體絞合,絞合間距越小,鋪設的路線越短,抗干擾效果越好。 

  ③電波干擾:指控制電纜成為天線,由外來電波在電纜中產生電勢。 

  措施:同 1和2所述。必要時將變頻器放入鐵箱內進行電波屏蔽,屏蔽用的鐵箱要接地。 

  ④接觸不良干擾:指變頻器控制電纜的電接點及繼電器觸點接觸不良,電阻發生變化在電纜中產生的干擾。

   措施:對繼電器觸點接觸不良,採用並聯觸點或鍍金觸點繼電器或選用密封式繼電器。對電纜連接點應定期做擰緊加固處理。

   ⑤電源線傳導干擾:指各種電氣設備從同一電源系統獲得供電時,由其它設備在電源系統直接產生電勢。 

  措施:變頻器的控制電源由另外系統供電,在控制電源的輸入側裝設線路濾波器;裝設絕緣變壓器,且屏蔽接地。 

  ⑥接地干擾:指機體接地和信號接地。對於弱電壓電流迴路及任何不合理的接地均可誘發的各種意想不到的干擾,比如設置兩個以上接地點,接地處會產生電位差,產生干擾。

   措施:速度給定的控制電纜取 1點接地,接地線不作為信號的通路使用。電纜的接地在變頻器側進行,使用專設的接地端子,不與其它接地端子共用,並盡量減少接地端子引接點的電阻,一般不大於100d。  

 3)其它注意事項 

  ①裝有變頻器的控制櫃,應盡量遠離大容量變壓器和電動機。其控制電纜線路也應避開這些漏磁通大的設備。

   ②弱電壓電流控制電纜不要接近易產生電弧的斷路器和接觸器。

   ③控制電纜建議採用 1.25mm×2或2mm×2屏蔽絞合絕緣電纜。

   ④屏蔽電纜的屏蔽要連續到電纜導體同樣長。電纜在端子箱中連接時,屏蔽端子要互相連接。

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