变频器干扰抑制
*、变频器的合理选用变频器的选用,应按照被控对象的类型、调速范围、静态速度精度、启动转矩等来考虑,使之在满足工艺和生产要求的同时,既好用,又经济。
1. 变频器及被控制的电机
(1)电机的*数。*般电机*数以不多于4 *为宜,否则变频器容量就要适当加大。
(2)转矩特性、临界转矩、加速转矩。在同等电机功率情况下,相对于高过载转矩模式,变频器规格可以降格选取。
(3)电磁兼容性。为减少主电源干扰,在中间电路或变频器输入电路中增加电抗器,或安装前置隔离变压器。*般当电机与变频器距离超过50m时,应在它们中间串入电抗器、滤波器或采用屏蔽防护电缆。
表1 列出不同类型变频器的主要性能、应用场合。
2. 变频器箱体结构的选用
变频器的箱体结构要与条件相适应,必须考虑温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素。有下列几种常见结构:
(1) 敞开型IP00型。本身*机箱,可装在电控箱内或电气室内的屏、盘、架上,尤其适于多台变频器集中使用时选用,但环境条件要求较高。
(2)封闭型IP20 型。适于*般用途,可有少量粉尘或少许温度、湿度的场合。
(3)密封型IP45 型。适于工业现场条件较差的环境。
(4)密闭型IP65 型。适于环境条件差,有水、灰尘及*定腐蚀性气体的场合。
3. 变频器功率的选用
变频器负载率β与效率η的关系曲线见图1。由图1 可见:当β= 50%时,η= 94%;当β= *时,η= 96%。虽然β增*倍,η变化仅2%,但对中大功率(几百千瓦至几千千瓦) 电动机而言亦是可观的。系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积。从效率角度出发,在选用变频器功率时,要注意以下几点。 L
(1)变频器功率与电动机功率相当时为*合适,以利于变频器在高效�*刺略俗�
(2)在变频器的功率分*与电动机功率分*不相同时,则变频器的功率要尽可能接近电动机
的功率,并且应略大于电动机的功率。
(3)当电动机属频繁启动、制动工作或处于重载启动且较频繁时,可选取大**的变频器,以利于变频器长期、安全地运行。
(4)经测试,电动机实际功率确实有富余,可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器,但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作。
(5) 当变频器与电动机功率不相同时,则必须相应调整节能 程序的设置,以利于达到较高的节能效果。1
4. 变频器容量的确定) ]- D0 f& a3 Q8 v
合理的容量选择本身就是*种节能降耗措施。根据现有资料和经验,比较简便的方法有三种。
(1) 电机实际功率确定法。*先测定电机的实际功率,以此来选用变频器的容量。
(2) 公式法。设安全系数取1. 05 ,则变频器的容量pb 为
式中 pm ―――电机负载,kW# y7 ]; q i _& [. G
hm ―――电机功率,kW3 t* a- o k! S
计算出pb 后,按变频器产品目录选具体规格。
当*台变频器用于多台电机时,至少要考虑*台电动机启动电流的影响,以避免变频器过流跳闸。( l, Q' U. P( Y0 F7 a
③电机额定电流法。变频器容量选定过程,实际上是*个变频器与电机的*佳匹配过程,*常见、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率,但实际匹配中要考虑电机的实际功率与额定功率相差多少,通常都是设备所选能力偏大,而实际需要的能力小,因此按电机的实际功率选择变频器是合理的,避免选用的变频器过大,使投资增大。对于轻负载类,变频器电流*般应按1. 1 In ( In 为电动机额定电流) 来选择,或按厂*在产品中标明的与变频器的输出功率额定值相配套的*大电机功率来选择。
5. 主电源
(1) 电源电压及波动。应特别注意与变频器低电压保护整定值相适应(出厂时*般设定为0. 8～0. 9Un ) ,因为在实际使用中,电网电压偏低的可能性较大。* ]9 z5 Z* B. @
(2) 主电源频率波动和谐波干扰。这方面的干扰会增加变频器系统的热损耗,导致噪声增加,输出降低。
(3) 变频器和电机在工作时,自身的功率消耗。在进行系统主电源供电设计时,两者的功率消耗因素都应考虑进去。
二、变频器应用中的抗干扰措施
变频器在应用中的干扰主要表现为:高次谐波、噪声与振动、负载匹配、发热等问题。这些干扰是不可避免的,因为变频器的输入部分为整流电路,输出部分为逆变电路,它们都是由起开关作用的非线性元件组成的,而在开断电路的过程中,�*叽涡巢�,从而使其输入电源和输出的电压波形和电流波形产生畸变。下面针对谐波问题进行分析并提出相应措施。
容量较小的变频器,高次谐波的影响较小。但容量较大或数量较多时,就必须处理由高次谐波电流引起的高次谐波干扰,否则将影响到设备和*测元件,严重时可能使这些设备误动作。根据英*的ACE 报告,各种对象对高次谐波的敏感程度如下:电动机在10 %～20 %以下*影响;仪表电压畸变10 % ,电流畸变10 % ,误差在1 %以下;电子开关超过10 %会产生误动作;计算机超过5 %会出错。鉴于以上情况,在工业现场中,必须采取措施降低干扰,把干扰抑制在允许的范围内。
1. 切断干扰传播途径
(1) 干扰的传播常通过共用的接地线传播。将动力线的接地与控制线的接地分开是切断这*途径的根本方法,即将动力装置的接地端子接到地线上,将控制装置的接地端子接到该装置盘的金属外壳上。
(2) 信号线靠近有干扰源的导线时,干扰会被诱导到信号线上,使信号受到干扰,布线分离对消除这种干扰行之有效。实际工程中需把高压电缆、动力电缆、控制电缆常常与仪表电缆、计算机电缆分开布线,分走不同的桥架。变频器的控制线也*好与其主回路线路以垂直的方式布线。
2. 抑制高次谐波
(1) 在变频器前侧安装线路电抗器,可抑制电源侧过电压,并降低变频器产生的电流畸变,避免使主电源受到严重干扰。
该方案价格便宜,但限制谐波的效率有限,且电抗太大时会产生*法接受的电压降损失。
(2) 在变频器前加装LC *源滤波器,滤掉高次谐波,通常滤掉5 次和7 次谐波,但该方法*取决于电源和负载,灵活性小。
(3) 设置*用滤波器�*�*测变频器和相位,并产生*个与谐波电流的幅值相同且相位正好相反的电流,通到变频器中,从而可以有效地吸收谐波电流。
(4) 当设备的附近环境受到电磁干扰时,应装设抗射频干扰滤波器,可减少主电源的传导发射,且要采取措施屏蔽电机电缆。
(5) 当电机电缆长度大于50m或80m(非屏蔽) 时,为了防止电机启动时的瞬时过电压,减少电机对地的泄漏电流和噪声,保护电动机,在变频器与电机之间安装电抗器。
(6) 增加变频器供电电源内阻抗。通常电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的*功功率的作用,内阻抗越大,谐波含量越小,这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。因此选择变频器供电电源时,*好选择短路阻抗大的变压器。
(7) 采用变压器多相运行。通用变频器为六脉波整流器,因此产生的谐波较大。如果采用变压器多相运行,使相位角互差30°,如Y- Δ、Δ- Δ组合的变压器构成12 脉波的效果,可减小低次谐波电流,很好的抑制谐波