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变频器干扰案例问题分析及其处理


变频器干扰案例问题分析及其处理
1 引言
    交流感应异步电动机变频器调速是20世纪电气传动领域划时代的技术进步。随着变频器的广泛应用,变频器日益成为工厂自动化领域蕞大的电磁污染源。可以经常的看到在一间设备密集型工厂装机几十台上百台变频器。变频器直—交逆变器的非线性等效负荷使得变频器在许多系统集成工程中不仅污染工厂供电系统,还直接对自动化工程项目干扰,引起测控系统失准失灵,严重破坏大系统的稳定性,甚至变频器自身受到干扰引发“自举”式的调速故障。尽管国际标准对电气设备EMC(IEC61000系列电磁兼容设计)有严格的规范,并且中国国家质量技术监督局已决定在国内“等同”采用,同时,中国国家标准电能质量公用电网谐波GB/T 14549-93已经生效14年之久,但是国家经济技术的飞速发展使得功率电子开关器件的污染控制已经刻不容缓。
    本文作者来自自动化集成工程一线。在近年的客服中经常遇到变频器的干扰问题,造成设备误动作,使得工厂的生产线不能运行,而且这一类问题的原因查找起来也比较困难,经过查阅有关资料,再结合工作中处理问题的一些经验来具体谈一下变频器干扰的来源,传播方式以及一些针对实际应用中遇到干扰问题的不同情况的处理,希望不同于教科书的教条说教。
2 变频器干扰分析
    变频器的干扰问题一般分为变频器自身干扰;外界设备产生的电磁波对变频器干扰;变频器对其它弱电设备干扰3类情况。  变频器本身就是一个干扰源,众所周知, 变频器由主回路和控制回路两大部分组成,变频器主回路主要由整流电路,逆变电路,控制电路组成,其中整流电路和逆变电路由电力电子器件组成,电力、电子器件具有非线性特性,当变频器运行时,它要进行快速开关动作,因而产生高次谐波,这样变频器输出波形除基波外还含有大量高次谐波。无论是哪一种干扰类型,高次谐波是变频器产生干扰的主要原因。,变频器本身就是谐波干扰源,所以对电源侧和输出侧的设备会产生影响。与主回路相比,变频器的控制回路却是小能量、弱信号回路,极易遭受其它装置产生的干扰。因此,变频器在安装使用时,必须对控制回路采取抗干扰措施。
3变频器干扰案例问题分析及其处理
3.1 怎样来判定变频器出现干扰问题
    变频器的干扰问题主要体现在电机的运行情况上。例如电机在运行过程中突然挺停机,电机运行时快时慢,运行速度不稳定。电机停不下来,按钮不起任何作用等等,这些都是变频器受到干扰情况的体现。
3.2 第三种方式接地
    干扰问题的一般处理方法是要保证良好的接地,接地端子的一般要求为:接地端子以“第三种方式”接地(单独接地), 接地线愈短愈好,而且必须接地良好;控制回路线使用屏蔽线,而且屏蔽线远端屏蔽层悬空,近端接地;根据产品要求,合理布线, 强电和弱电分离, 保持一定距离, 避免变频器动力线与信号线平行布线,应分散布线;增加抗无线干扰滤波器,变频器输入和输出抗干扰滤波器或电抗器;采取防止电磁感应的屏蔽措施,甚至可将变频器用金属铁箱屏蔽起来; 适当降低载波频率; 若用通讯功能,RS485通讯线用双绞线。下面,我将以在实际使用中针对不同的干扰情况做具体分析。
3.3 三相五线制供电
    曾经遇到过这样一种情况,变频器一直运转,按停止按钮不起作用,经检查发现变频器的地线只与变压器的中性线相连接,而变压器的中性线没有连接到大地,将变压器的中性线接地后变频器恢复正常。现在的很多小型工厂里面一般不重视地线的连接。机床出厂时,按照国家电工法规定的标准,地线与中性线是严格分开的,配电柜里中性线有专用接线端子,地线有专用接地螺钉。由于该用户从变压器过来三根相线和一根中性线,只把中性线接到“N”端子上,而地线没有和中性线相连,虽说控制线使用了屏蔽线,屏蔽层也接到了接地螺钉,但没有和大地相连, 起不到屏蔽作用,导致了变频器因干扰失控电机停不下来。把配电柜里中性线和地线连接后即恢复正常,也可以把配电柜里地线直接接到大地。许多用户都是采取把地线与中性线相连的办法,但是采用这种办法存在弊端,就是假如中性线断开, 启动机床某一动作, 可能使机床带电, 对人身造成安全危胁。这种干扰属于变频器本身干扰类型。
3.4外界设备对变频器的干扰案例
    (1)现象。电机偶尔停不下来,经检查屏蔽层接地正确良好,降低载波频率不起作用。变频器输入侧及输出侧加磁环滤波器不起作用。
    (2)分析。安装变频器的配电柜与动力配电室相距太近,配电室配电柜有大电流流过,在电流周围有较强磁场,干扰了变频器正常工作,把配电柜远离配电室后即恢复正常,这属于外界设备对变频器干扰。
3.5变频器对外界设备的干扰案例
    (1)现象。起动变频器后,电机不动作。
    (2)分析。变频器由外部4-20ma给定运转频率,4-20MA的直流信号由变送器送入,看显示板,频率显示为0.00。用电流表量测量变送器的输出端,发现无输出。在变送器的输出端子并上一102电容后,再启动,设备恢复正常,说明信号源受到干扰。在工程实践中一个简单的信号线并联电容解决了大问题是经常有效的实用方法。这属于变频器对外部设备的干扰。
4 结束语
    随着工业自动化的快速发展,变频器的使用也越来越普遍,变频器的干扰问题也将会遇到很多,许多终端用户在遇到这一问题的时候往往不知道如何解决,希望本文能给他们提供一些帮助。

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