【導讀】變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應用到了工業(yè)控制的各個領域中,如變頻調速在風機、水泵、過程控制、電梯、機床等方面的應用,保證了調節(jié)精度,減輕了工人勞動強度,提高了經濟效益,但隨之也帶來了一些干擾問題。
例如對電子設備的干擾,對通訊設備的干擾和對無線電等產生的干擾。如果變頻器系統(tǒng)中的干擾問題解決不好,不但系統(tǒng)無法可靠運行,還會影響其它電子、電氣設備的正常工作。
工況分析
風機系統(tǒng)構成
引風機型號 Y4-2*73 流量 200000M3/h 風壓2550MPa;
電機型號 電機功率200KW,電壓380V電流,頻率50HZ,功率因素轉速1450r/min;
采用ACS800型變頻器中手動/自動應用宏控制后,一次電壓380V,一次電流72A,二次電壓238V,二次電流125A,頻率31HZ,轉速930r/min。
經過運行出現(xiàn)的故障
(1) DCS繼電器控柜內的其它測溫模塊出現(xiàn)頻繁燒毀;
(2) 原風門執(zhí)行器給定信號在變頻器工作時出現(xiàn)衰減導致不能工作,變頻器停止時執(zhí)行器工作正常;
(3) 在工藝不穩(wěn)定時即低頻區(qū)工作0-5HZ內電機出現(xiàn)抖動,溫升快。
干擾源分析及抑制
干擾源分析
(1)輻射干擾:變頻器的整流橋對電網(wǎng)來說是非線性負載,它所產生的諧波對接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設備產生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術,當根據(jù)給定頻率和幅值指令產生預期的和重復的開關模式時,其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的,并且?guī)в信c開關頻率相應的高次諧波群。高載波頻率和場控開關器件的高速切換(dv/dt可達1kV/μs以上)所引起的輻射干擾問題相當突出。
(2)傳導干擾:電磁干擾除了通過與其相連的導線向外部發(fā)射,也可以通過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。比較典型的傳播途徑是:接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡的變頻器所產生的干擾信號將沿著配電變壓器進入中壓網(wǎng)絡,并沿著其它的配電變壓器最終又進入民用低壓配電網(wǎng)絡,使接自民用配電母線的電氣設備成為遠程的受害者。
(3)感應干擾:感應耦合是介于輻射與傳導之間的第三條傳播途徑。當干擾源的頻率較低時,干擾的電磁波輻射能力相當有限,而該干擾源又不直接與其它導體連接,但此時的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導線與其相鄰的其他導線或導體產生感應耦合,在鄰近導線或導體內感應出干擾電流或電壓。感應耦合可以由導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體的距離等因素有關。
圖題:變頻器系統(tǒng)
對干擾的抑制
對產生干擾方(變頻器)對策
(1)輻射干擾……注意控制柜子中的安裝和動力線的金屬配管。
(2)傳導干擾……在輸入側用干擾濾波器,在輸入側使用干擾濾波器(輸入專用)、零相電抗器、接地電容、絕緣變壓器。
(3)感應干擾……把輸入/輸出線、動力線、信號線分離。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。
對被干擾方的對策
(1)盡量遠離變頻器。
(2)信號線采用屏蔽線,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)。
(5)接地線的分離。
通過以上分析和對策我們對故障點分別采取了DCS溫度模塊電源隔離變頻器控制信號電源;分開風門給定信號與主電路并行且實施屏蔽;找到負載固有的共振頻率,利用變頻器頻率跳躍功能設置,躲開共振頻率點。取得良好的效果?! ?br />
安裝中抑制干擾的措施
(1)確保控制柜中的所有設備接地良好,應該使用短、粗的接地線(最好采用扁平導體或金屬網(wǎng),因其在高頻時阻抗較低)連接到公共地線上。按國家標準規(guī)定,其接地電阻應小于4歐姆。另外與變頻器相連的控制設備(如PLC或PID控制儀)要與其共地。
(2)在設備排列布置時,應該注意將變頻器單獨布置,盡量減少可能產生的電磁輻射干擾,將容易受干擾的弱電控制設備與變頻器分開。
(3)安裝布線時將電源線和控制電纜分開,例如使用獨立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉,應成90°交叉布線。
(4)使用屏蔽導線或雙絞線連接控制電路時,確保未屏蔽之處盡可能短,條件允許時應采用電纜套管。
(5)用屏蔽和鎧裝電纜作為電機接線時,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分開,有時變頻器會通過直流電源對控制系統(tǒng)產生傳導干擾。
(7)應注意限制最低轉速。在低轉速時,電機噪聲增大,電機冷卻能力下降,若負載轉矩較大或滿載,可能燒毀電機。確需低速運轉的高負荷變頻電機,應考慮加大額定功率,或增加輔助的強風冷卻。
(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,電機轉矩中含有脈動分量,有可能造成電機的振動與機械振動產生共振,使設備出現(xiàn)故障。應在預先找到負載固有的共振頻率后,利用變頻器頻率跳躍功能設置,躲開共振頻率點。
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,高效地服務于工業(yè)控制的各個領域中。