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科普知識
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變頻器

論變頻器常見干擾故障分析及對策

發布日期:2022-10-09 點擊率:48

濾波器,如下圖1所示:
    LC濾波器是被動濾波器,它由電抗和電容組成對高次諧波的共振回路,從而達到吸收高次諧波的目的。有源濾波器的工作原理是:通過對電流中高次諧波進行檢測,并根據檢測結果,輸入與高次諧波成分相位相反的電流來削弱高次諧波的目的。
    (2)對于產生的無線電干擾波
    目前,變頻器絕大部分是采用PWM控制方法。變頻器輸出信號是高頻的開關信號,在變頻器的輸出電壓、輸出電流中含有高次諧波,通過靜電感應和電磁感應,產生無線電干擾波。這些干擾波有的通過電線傳導,有些輻射至空中的電磁波和電場直接輻射。而輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣,變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。
    電線傳導的無線電干擾波的抑制,可以采用噪聲濾波變壓器,對高次諧波形成絕緣;插入電抗器,以提高對高次諧波成分的阻抗,在變頻器的輸入端插入濾波器。
    輻射無線電干擾波的抑制,較傳導無線電干擾波要困難一些。這種無線電干擾的大小,決定于安裝變頻器設備本身的結構,和電動機電纜線長短等許多因素有關。可以盡量縮短電動機電線,電線采用雙絞措施,減少阻抗;變頻器輸入、輸出線裝入鐵管屏蔽;將變頻器機殼良好地接;變頻器輸入、輸出端串接電抗器,插入濾波器。
    (3)對于產生的噪聲干擾
    由于變頻器采用了PWM控制方式,變頻器的輸出電壓波形不是正弦波,通過電動機的電流也難免含有許多諧波。變頻器輸出的諧波頻率與轉子固有頻率的共振,在轉子固有頻率附近的噪聲增大,變頻器輸出的諧波分量使鐵心、機殼、軸架等諧波在其固有頻率附近的噪聲增大。因此,利用變頻器對電動機進行調速控制時,電動機繞組和鐵芯由于諧波的成分而產生噪聲。
    通常,采用變頻器對電動機進行驅動時,電動機產生的噪音要比電網電源直接驅動產生的噪音高出5~10dB。
    對于噪音的抑制可以采取的措施為:
    ①選用以IGBT等為逆變模塊的載波頻率較高的低噪音變頻器。選用變頻器專用電動機,在變頻器與電動機之間串入電抗器,以減少PWM控制方式產生的高次諧波。
    ②在變頻器與電動機之間插入可以將輸出波形轉換成正弦波的濾波器。
    ③選用低噪音的電抗器。
    (4)對于產生的振動干擾
    采用變頻器對電動機進行調速控制時,同噪音相同的原因,會使電動機產生振動。特別是較低階的高次諧波所產生的脈動轉矩,給電動機的轉矩輸出帶來較大的振動。若機械系統與這種振動發生共振時,其振動就更為嚴重。
    通常可以采取以下措施減小振動:
    ①強化機械結構的剛性,將剛性連接改為強性連接。
    ②在變頻器與電動機之間串入電抗器
    ③降低變頻器的輸出壓頻比。
    ④改變變頻器的載波頻率。
    在變頻器對電動機進行調速過程中,如果調速范圍較大時,應先測到機械系統的共振頻率,然后利用變頻器的頻率跳躍功能,避開這些共振頻率。如果轉距有余量,可以將U/f給定小些。
    (5)對于導致控制部件電動機過熱的干擾
    采用變頻器對電動機進行調速控制,由于高次諧波的原因,即使是對同一電動機,在同一頻率下運行,電動機也將增加5%~10%的電流。電動機溫度自然會提高。此外,普通電動機的冷卻風扇安裝在電動機軸上的,在連續進行低速運行時,由于自身的冷卻風扇的冷卻能力不足,而出現電動機過熱現象。
    電動機過熱的對策有以下幾種:
    ①為電動機另配冷卻風扇,改自冷式為他冷式。增加低速運行時的冷卻能力。
    ②選用較大容量的電動機。
    ③改用變頻器專用電動機。
    ④改變調速方案,避免電動機連續低速運行。
    隨著工廠電氣自動化程度的提高,各種干擾也日益增多,只有對變頻器的干擾問題有深入的認識,并采取相應的處理措施,才能夠減少彼此之間的相互危害,更大程度的確保生產的正常進行和設備的穩定。
參考文獻
[1]李自先,等.變頻器應用維護與修理[M].北京:地震出版社,2005.
[2]張六一.變頻器使用過程的干擾源和抗干擾措施[J].冶金叢刊2007,(1)13-14.

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