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如何解決變頻器系統(tǒng)中的干擾

發(fā)布時(shí)間:2013-03-23 責(zé)任編輯:Lynnjiao

【導(dǎo)讀】變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中,如變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)、水泵、過(guò)程控制、電梯、機(jī)床等方面的應(yīng)用,保證了調(diào)節(jié)精度,減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了經(jīng)濟(jì)效益,但隨之也帶來(lái)了一些干擾問(wèn)題。

例如對(duì)電子設(shè)備的干擾,對(duì)通訊設(shè)備的干擾和對(duì)無(wú)線電等產(chǎn)生的干擾。如果變頻器系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題解決不好,不但系統(tǒng)無(wú)法可靠運(yùn)行,還會(huì)影響其它電子、電氣設(shè)備的正常工作。 
    
工況分析
   
風(fēng)機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成
     
引風(fēng)機(jī)型號(hào) Y4-2*73 流量 200000M3/h 風(fēng)壓2550MPa;
電機(jī)型號(hào) 電機(jī)功率200KW,電壓380V電流,頻率50HZ,功率因素轉(zhuǎn)速1450r/min;
采用ACS800型變頻器中手動(dòng)/自動(dòng)應(yīng)用宏控制后,一次電壓380V,一次電流72A,二次電壓238V,二次電流125A,頻率31HZ,轉(zhuǎn)速930r/min。
     
經(jīng)過(guò)運(yùn)行出現(xiàn)的故障
     
(1) DCS繼電器控柜內(nèi)的其它測(cè)溫模塊出現(xiàn)頻繁燒毀;
(2) 原風(fēng)門執(zhí)行器給定信號(hào)在變頻器工作時(shí)出現(xiàn)衰減導(dǎo)致不能工作,變頻器停止時(shí)執(zhí)行器工作正常;
(3) 在工藝不穩(wěn)定時(shí)即低頻區(qū)工作0-5HZ內(nèi)電機(jī)出現(xiàn)抖動(dòng),溫升快。
     
干擾源分析及抑制
   
干擾源分析
     
(1)輻射干擾:變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來(lái)說(shuō)是非線性負(fù)載,它所產(chǎn)生的諧波對(duì)接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術(shù),當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開(kāi)關(guān)模式時(shí),其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的,并且?guī)в信c開(kāi)關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群。高載波頻率和場(chǎng)控開(kāi)關(guān)器件的高速切換(dv/dt可達(dá)1kV/μs以上)所引起的輻射干擾問(wèn)題相當(dāng)突出。
     
(2)傳導(dǎo)干擾:電磁干擾除了通過(guò)與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射,也可以通過(guò)阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比,其傳播的路程可以很遠(yuǎn)。比較典型的傳播途徑是:接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號(hào)將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò),并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò),使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。
     
(3)感應(yīng)干擾:感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源的頻率較低時(shí),干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限,而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接,但此時(shí)的電磁干擾能量可以通過(guò)變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合,在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容耦合的形式出現(xiàn),也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現(xiàn),這與干擾源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。 

變頻器系統(tǒng)
圖題:變頻器系統(tǒng)

對(duì)干擾的抑制
   
對(duì)產(chǎn)生干擾方(變頻器)對(duì)策
     
(1)輻射干擾……注意控制柜子中的安裝和動(dòng)力線的金屬配管。
(2)傳導(dǎo)干擾……在輸入側(cè)用干擾濾波器,在輸入側(cè)使用干擾濾波器(輸入專用)、零相電抗器、接地電容、絕緣變壓器。
(3)感應(yīng)干擾……把輸入/輸出線、動(dòng)力線、信號(hào)線分離。采用屏蔽線,并使用電源線濾波器(共用扼流圈、磁環(huán)),正確接地。
   
對(duì)被干擾方的對(duì)策
   
(1)盡量遠(yuǎn)離變頻器。
(2)信號(hào)線采用屏蔽線,且屏蔽線只有一端和共用端相接。
(3)還可以使用磁環(huán)和濾波電容  。
(4)在電源線中插入電源線濾波器(正常狀態(tài)扼流器、小型的噪音濾波器)?! ?br /> (5)接地線的分離。
     
通過(guò)以上分析和對(duì)策我們對(duì)故障點(diǎn)分別采取了DCS溫度模塊電源隔離變頻器控制信號(hào)電源;分開(kāi)風(fēng)門給定信號(hào)與主電路并行且實(shí)施屏蔽;找到負(fù)載固有的共振頻率,利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置,躲開(kāi)共振頻率點(diǎn)。取得良好的效果?! ?br />     
安裝中抑制干擾的措施
     
(1)確??刂乒裰械乃性O(shè)備接地良好,應(yīng)該使用短、粗的接地線(最好采用扁平導(dǎo)體或金屬網(wǎng),因其在高頻時(shí)阻抗較低)連接到公共地線上。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,其接地電阻應(yīng)小于4歐姆。另外與變頻器相連的控制設(shè)備(如PLC或PID控制儀)要與其共地。
(2)在設(shè)備排列布置時(shí),應(yīng)該注意將變頻器單獨(dú)布置,盡量減少可能產(chǎn)生的電磁輻射干擾,將容易受干擾的弱電控制設(shè)備與變頻器分開(kāi)。
(3)安裝布線時(shí)將電源線和控制電纜分開(kāi),例如使用獨(dú)立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉,應(yīng)成90°交叉布線。
(4)使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時(shí),確保未屏蔽之處盡可能短,條件允許時(shí)應(yīng)采用電纜套管。
(5)用屏蔽和鎧裝電纜作為電機(jī)接線時(shí),要將屏蔽層雙端接地。
(6)盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)不必要的連線,以避免傳導(dǎo)干擾。除了控制系統(tǒng)與變頻器之間必須的控制線外,其它如控制電源等應(yīng)分開(kāi),有時(shí)變頻器會(huì)通過(guò)直流電源對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。
(7)應(yīng)注意限制最低轉(zhuǎn)速。在低轉(zhuǎn)速時(shí),電機(jī)噪聲增大,電機(jī)冷卻能力下降,若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大或滿載,可能燒毀電機(jī)。確需低速運(yùn)轉(zhuǎn)的高負(fù)荷變頻電機(jī),應(yīng)考慮加大額定功率,或增加輔助的強(qiáng)風(fēng)冷卻。
(8)注意防止發(fā)生共振現(xiàn)象。由于定子電流中含有高次諧波成分,電機(jī)轉(zhuǎn)矩中含有脈動(dòng)分量,有可能造成電機(jī)的振動(dòng)與機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生共振,使設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)在預(yù)先找到負(fù)載固有的共振頻率后,利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置,躲開(kāi)共振頻率點(diǎn)。
   
總之做好隔離, 濾波,屏蔽,接地等工作是合理利用變頻器的重中之重,只有這樣才能使變頻器真正的以其節(jié)能,節(jié)電,可靠,高效地服務(wù)于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中。

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