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變頻器電磁干擾的原因?變頻器電磁干擾解決方案

2021-1-27 16:23| 編輯:電工學習網| 查看: 2451| 評論: 0

控制VFD的排放非常具有挑戰性。VFD效率是以EMI性能為代價的。試圖控制VFD驅動器的EMI性能通常會降低效率并增加發熱量。將過濾器組件放置在輸出上可能會影響操作。放置過多的電容或電感會改變電壓-電流關系并影響電機運行。這可能使其無效或產生過多熱量并過早損壞或破壞固態驅動器或電機。大多數情況下,過濾和屏蔽電纜的組合是必要的。諸如切換驅動頻率的其他方法可以將產生的諧波轉移到它們滿足期望極限的位置。

VFD的副產品是電磁(EM)輻射。在許多工業應用中,典型的EM輻射量導致其他設備的問題很少;然而,在諸如HVAC的美國商業應用中,EMC(電磁兼容性)水平由FCC(聯邦通信委員會)的第15部分規定。根據IEC61800-3,歐盟已針對大多數環境(包括工業)定義了EMC限制。制造商為不同級別的EMC提供各種解決方案,從具有完全集成濾波器的驅動器到在驅動器與其電源之間串聯連接的完全獨立的濾波器。

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我想你會得到兩個不同的答案,這個問題涉及EMI的輻射和對EMI的免疫力。我不確定你最感興趣的是什么。兩者都有標準,具體取決于應用。歐洲工業輻射標準比北美標準更嚴格。美國的住宅標準是輻射最嚴格和最難達到的標準。免疫性也會有所不同,但大多數基礎VFD的設計都具有相當的彈性,就EMI抗擾性而言。從我的角度來看,VFD安裝的最大問題是布線EMI輻射。必須非常小心,確保電源線與控制線分離或絕緣。存在世界各地的標準以防止干擾問題,但即使過于謹慎,謹慎也是合理的。電纜會輻射,控制線如果在附近就會撿起來。這個問題當然不是新問題,而且有很好的記錄。

電磁干擾(EMI),也稱為電噪聲,是電氣電子設備產生的不需要的信號。EMIVFD問題的范圍可以從損壞的數據傳輸到電動機驅動器損壞。使用IGBT開關進行電機頻率控制的現代VFD由于其高開關速度而非常高效。不幸的是,高速開關還導致產生更高的EMI。典型的噪聲抑制解決方案包括確保所有組件均適當接地;使用屏蔽電源線將變頻器連接到電機,并正確地將屏蔽連接到驅動器和電機接地位置;使用內置或外置EMI濾波器;使用扭曲控制線路引線提供平衡電容耦合;并分別運行電源和控制接線。

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電磁干擾可能是最容易通過增加系統之間的距離來緩解。濾波器和鐵氧體磁芯可用于進一步協助此問題。

正確或足夠大小的電源是關鍵,因為如果上游變壓器對于驅動器而言太大,則阻抗將太低而導致許多問題。精心設計的接地系統有助于減輕噪音。隔離變壓器或輸入線電抗器的使用,以及附圖中所示的EMI和RF濾波器,對于解決與VFD相關的干擾至關重要。隔離變壓器(傳輸噪聲降低10比1)或輸入線路電抗器可減輕電源線干擾,減少交流驅動器引起的電力線諧波,從而影響在同一電源上運行的其他設備。輸入EMI濾波器可降低交流變頻器輸入側的電磁干擾或噪聲。它們符合CE標準,建議用于易受電磁干擾影響的設備。當安裝在VFD的輸入和/或輸出側時,RF濾波器可降低射頻干擾或噪聲。

解決EMI問題的最佳方法是應用推薦的安裝實踐。例如,這包括確定EMC區域,確定使用哪種類型的電纜(屏蔽VFD電纜)以及如何布線(適當分離)和接地。只有在使用適當的EMC安裝指南后,我們才建議提供過濾器和其他干擾抑制措施,以實現更多抑制。

大多數的VFD是在驅動器的電磁干擾(EMI),不影響局部的電氣設備在任何顯著方式的工業環境中使用。在敏感環境中,用戶可能會發現實施某種形式的EMI緩解是明智的。EMI分為兩部分;傳導和輻射噪聲。當驅動器的輸出波形將電機引線轉換為大型天線時,會產生輻射噪聲。這種類型的噪聲會影響靠近電機引線的設備。始終建議最小化電機引線長度以限制輻射噪聲。此外,降低驅動器的載波頻率有助于減少輻射噪聲量。為了完全消除輻射噪聲,可以使用鎧裝/屏蔽電纜或接地金屬導管。當變壓器為驅動器所需的高頻開關提供電流以產生其輸出波形時,驅動器會產生傳導噪聲。這些高頻電流會對同一電源上的設備的運行產生負面影響。降低驅動器的載波頻率會有所幫助,但需要輸入濾波才能顯著降低這些電流。低成本解決方案包括使用鐵氧體磁芯。

反饋設備上的電磁干擾(通常稱為“噪聲”)在運動系統中可能非常不利。在運動系統中,驅動器試圖根據其接收的反饋來控制其設定速度。噪音會改變您的驅動器所獲得的反饋信號,并有可能被視為您的設備將嘗試糾正的移動。在大多數運動系統中,幾乎沒有出錯的余地。為了最大限度地減少電磁干擾的影響,您應確保使用適當接地的屏蔽雙絞線電纜作為反饋設備。另外,請記住,運動系統中電磁干擾的最常見原因是驅動器本身的高壓側,因此盡量不要將高壓電機電纜和反饋電纜一起長距離運行。

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避免EMI的最佳方法是在面板或機器設計過程中使用良好的接線衛生。接地,電纜屏蔽和“電線連接”等問題都非常重要。無線電濾波器也可用于限制線路上的電源傳導噪聲,這是無線電噪聲的最壞表現。直接從驅動器輻射的噪聲不是問題。


來自VFD的電子干擾可能會導致安裝驅動器的區域中的其他設備出現問題,同時其他設備可能會出現問題為了正確操作驅動器。驅動器本身可以通過各種頻率和幅度產生干擾。這可能會影響無線電通信,儀器儀表或其他設備或設備。通過仔細遵循布線和接地的最佳安裝實踐,可以大大減少應用中出現問題的可能性。制造商對電纜選擇,接地和安裝的建議對于獲得良好結果至關重要。通常,每個布線類應盡可能彼此分開。驅動器的輸入和輸出接線不應彼此相鄰放置,也應與控制電纜分開。正確安裝的驅動器和電機之間的屏蔽電纜將有助于保持電纜內的噪聲,然后噪聲將具有回到電源的低阻抗路徑。這將大大降低噪聲進入其他電纜的可能性,并有助于防止噪聲輻射到空氣中。有時,來自VFD的噪聲可能會返回到AC線路上并對網絡上的其他設備造成干擾,或者甚至可能通過空氣傳播以干擾其他設備。在這種情況下,應用濾波器來抑制噪聲可能是有用的。一些VFD可以作為過濾器形式的標準或可選特征提供這種保護。也可以提供或指定這種類型的電磁干擾/射頻干擾濾波器,并將其應用于驅動器的輸入以減輕噪聲。

大多數VFD制造商都有兩種類型的EMI:輻射發射和傳導發射。大多數VFD制造商都在受保護和密封的金屬柜或隔間內提供控制,這些金屬柜或隔間已經過輻射和對外部EMI的抗擾度測試。通常,金屬機柜設計用于限制EMI,并經過測試,符合各種IEC,IEEE或CE標準,以確定EMI的產生或易受影響。所有VFD都應該有一個證明其EMI等級的認證。對于通過電力導線從VFD導出的高頻成分的傳導發射,標準仍然適用,控制系統旨在限制傳導發射并進行測試以符合其中一個標準。通常,某些類型的濾波器將添加到控制電源連接中,以消除由于來自控制系統或半導體開關瞬變的EMI而在線路上出現的任何傳導發射。這兩種類型的排放的關鍵是確保VFD的設計符合EMI標準,并具有適當的標簽,表明其符合這些標準。

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