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帶您學習變頻器維修幹擾具體解決方法

時間:2018-10-12
帶您學習變頻器維修幹擾具體解決方法
變頻器相信對於大多數的電力工作人員而言都不陌生,在工業生產和居民的生活中,因變頻器節能效果明顯,調節方便,維護簡單,網絡化等優點,越來越廣泛的采用變頻器驅動的電動機係統,但 是由於變頻器特殊的工作方式帶來的幹擾越來越不容忽視。
 
一,變頻器幹擾的來源。
變頻器幹擾產生的原因主要有:
1,是變頻器中普遍使用了晶閘管或者整流二極管等非線性整流器件, 其產生的諧波對電網將產生傳導幹擾, 引起電網電壓畸變 (電壓畸變率用 THDv 表示, 變頻器產生諧波引起的 THDv 在 10~40%左右),影響電網的供電質量。
2,是變頻器的輸出部分一般采用的是 IGBT 等開關器件,在輸出能量的同時將在輸出線上產生較強的電磁輻射幹擾,影響周邊電器的正常工作。
 
二、諧波和電磁輻射對電網及其它係統的危害:
1.諧波使電網中的電器元件產生了附加的諧波損耗,降低了輸變電及用電設備的效率。
2. 諧波可以通過電網傳導到其它的用電器, 影響了許多電氣設備的正常運行, 比如諧波會使變壓器產生機械振動, 使其局部過熱,絕緣老化,壽命縮短,以至於損壞;還有傳導來的諧波會幹擾電器設備內部軟件或硬件的正常運轉。
3.諧波會引起電網中局部的串聯或並聯諧振,從而使諧波放大。
4.諧波或電磁輻射幹擾會導致繼電器保護裝置的誤動作,使電氣儀表計量不準確,甚至無法正常工作。
5.電磁輻射幹擾使經過變頻器輸出導線附近的控製信號、檢測信號等弱電信號受到幹擾,嚴重時使係統無法得到 正確的檢測信號,或使控製係統紊亂。
一般來講,變頻器對電網容量大的係統影響不十分明顯,這也就是諧波不被大多數用戶重視的原因。但對係統容 量小的係統,諧波產生的幹擾就不能忽視。
 
三,減少變頻器諧波對其它設備影響的方法:
1.增加交流 /直流電抗器。
采用交流 /直流電抗器後,進線電流的 THDv 大約降低 30%~50%,是不加電抗器諧波電流的一半左右 。
2.多相脈衝整流。
在條件具備, 或者要求產生的諧波限製在比較小的情況下, 可以采用多相整流的方法。 12相脈衝整流 THDv 大約為 10%~15%, 18相脈衝整流的 THDv 約為 3%~8%,滿足 EN61000-3-12和 IEEE519-1992嚴格標準的要求。缺點是需要專用 變壓器和整流器,不利於設備改造,價格較高。
3.無源濾波器。
采用無源濾波器後, 滿載時進線中的 THDv 可降至 5%~10%, 技術成熟, 價格適中。適用於所有負載下的 THDv<30%的情況。點是輕載時功率因數會降低。
4.輸出電抗器。
也可以采用在變頻器到電動機之間增加交流電抗器的方法,主要目的:是減少變頻器的輸出,在能量傳輸過程中, 線路產生的電磁輻射。該電抗器安裝在距離變頻器近的地方,盡量縮短與變頻器的引線距離。如果使用鎧裝電纜作為變頻器與電動機的連線時,可不使用這方法,但要做到電纜的鎧在變頻器和電動機端可靠接地,而且接地的鎧要原樣不動接地,不能扭成繩或辨,不能用其它導線延長,變頻器側要接在變頻器的地線端子上,再將變頻器接地 。
四、減少或削弱變頻器諧波及電磁輻射對設備幹擾的方法。
上麵介紹的方法是減少變頻器工作時對外設備的影響,但並不是消除了變頻器的對外幹擾,如果想進一步提高其它設備對變頻器諧波和電磁輻射的免疫能力,尤其是在變頻器(品牌不同,產生的幹擾程度可能不一樣)幹擾較嚴重 的場合中常用的方法通常有以下幾種:
1. 使用隔離變壓器。
使用隔離變壓器主要是應對來自於電源的傳導幹擾。使用具有隔離層的隔離變壓器,可以將絕大部分的傳導幹擾 阻隔在隔離變壓器之前。同時還可以兼有電源電壓變換的作用。隔離變壓器常用於控製係統中的儀表,PLC ,以及其它低壓小功率用電設備的抗傳導幹擾。
2.使用濾波模塊或組件。
目前市場中有很多專門用於抗傳導幹擾的濾波器模塊或組件,這些濾波器具有較強的抗幹擾能力,同時還具有防止用電器本身的幹擾傳導給電源,有些還兼有尖峰電壓吸收功能,對各類用電設備有很多好處。
常用的為雙孔磁芯濾波器的結構。還有單孔磁芯的濾波器,其濾波能力較雙孔的弱些,但成本較低。
3.選用具有開關電源的儀表等低壓設備。
一般開關電源的抗電源傳導幹擾的能力都比較強,因為在開關電源的內部也都采用了有關的濾波器。因此在選用 控製係統的電源設備,或者選用控製用電器的時候,盡量采用具有開關電源類型的。
4. 作好信號線的抗幹擾。
信號線承擔了檢測信號和控製信號的傳輸任務,毋庸置疑,信號傳輸的質量直接影響到整個控製係統的準確性、 穩定性和可靠性,因此做好信號線的抗幹擾是十分必要的。
 
對於信號線上的幹擾主要是來自空間的電磁輻射,有常態幹擾和共模幹擾兩種。
常態幹擾的抑製:常態幹擾是指疊加在測量信號線上的幹擾信號,這種幹擾大多是頻率較高的交變信號,其來源一 般是耦合幹擾。
抑製常態幹擾的方法有:
(1)在輸入回路接 RC 濾波器或雙 T 濾波器。
(2)盡量采用雙積分式 A/D轉換器,由於這種積分器工作的特點,具有的消除高頻幹擾的作用。
(3)將電壓信號轉換成電流信號再傳輸的方式,對於常態的幹擾有強的抑製作用。
共模幹擾的抑製:共模幹擾是指信號線上共有的幹擾信號, 一般是由於被測信號的接地端與控製係統的接地端存在 的電位差所製,這種幹擾在兩條信號線上的周期、幅值基本相等,所以采用上麵的方法無法消除或抑製。
 
對共模幹擾的抑製方法如下:
(1)采用雙差分輸入的差動放大器,這種放大器具有很高的共模抑製比。
(2)把輸入線姣合,姣合的雙絞線能降低低共模幹擾,由於改變了導線電磁感應 e 的方向,從而使其感應互相抵消。
(3)采用光電隔離的方法,可以消除共模幹擾。
(4)使用屏蔽線時,屏蔽層隻有一端接地。因為若兩端接地,由於接地電位差在屏蔽層內會流過電流而產生幹擾, 因此隻要端接地即可防止幹擾。
無論是為了抑製常態幹擾還是抑製共模幹擾,都還應該做到以下幾點:
(1)輸入線路要盡量短。
(2)配線時避免和動力線接近,信號線與動力線分開配線,把信號線放在有屏蔽的金屬管內,或者動力線和信號線 分開距離要在 40cm 以上。
(3)為了避免信號失真,對於較長距離傳輸的信號要注意阻抗匹配。
5.在使用以單片機、 PLC 、計算機等為核心的控製係統中,編製軟件的時候,可以適當增加對檢測信號和輸出控 製部分的軟件濾波,以增強係統自身的抗幹擾能力。
 
五、變頻器抗幹擾總結:
幹擾的分布參數是很複雜的,因此在抗幹擾時,應當采用適當的措施,既要考慮效果,又要考慮價格因素,還要因現場情況而定。采用的措施隻要能解決問題即可,往往過多的抗幹擾措施有可能會產生額外的幹擾,具體情況具體解決。說的不恰當的地方還請多指點,感謝!希望和大家一起交流學習電氣電工知識!


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