變頻器安裝及接線事項.ppt

變頻器的接線和抗干擾 煙草行業(yè)變頻器應用技術培訓班 變頻器干擾 在各種工廠和設備采用變頻調速時 在變頻器的電源側和電機側都會產生諧波干擾 對供電電網和變頻器周圍的其他電氣設備要產生EMC干擾 另外為了確保變頻器長期可靠的運行 變頻器的接線是非常重要的 EMC即是 電磁兼容性 它是指電氣設備在電磁環(huán)境中良好的工作能力 并且不能產生在此環(huán)境中工作的其他設備所不能接受的電磁干擾 輸入電路 電壓波形 輸入電流波形 輸入電流的頻譜分析 變頻器諧波產生一 輸入側產生諧波機理 不管采用哪種整流方式 變頻器從電網中吸取能量的方式均不是連續(xù)的正弦波 而是以脈動的斷續(xù)方式向電網索取電流 這種脈動電流和電網的沿路阻抗共同形成脈動電壓降疊加在電網的電壓上 使電壓發(fā)生畸變 這種非同期正弦波電流是由于頻率相同的基波和頻率大于基波頻率的諧波組成 在三相橋式整流回路中 輸入電流的波形為矩形波 波形按傅立葉級數分解為基波和各次諧波 通常含有6n 1 n l 2 3 次諧波 其中的高次諧波將干擾輸入供電系統 功率因數補償 可將功率因數提高至 進線電抗器 作用 1 可以抑制變頻器產生的諧波向電網傳遞 減少變頻器產生的諧波對其他電器設備的干擾 改善功率因數 抑制諧波電流 2 限制電網電壓的異常波動和電網上的沖擊電流 削弱輸入電路中的浪涌電壓 電流對變頻器的沖擊減少其對變頻器的影響 輸出側產生諧波機理 電壓波形 電流波形 變頻器諧波產生二 輸出側產生諧波機理 在逆變輸出回路中 輸出電壓和電流均有諧波 對于PWM控制的變頻器 只要是電壓型變頻器 不管是何種PWM控制 其輸出電壓波形為矩形波 其中諧波頻率的高低是與變頻器調制頻率有關 調制頻率低 如1 2KHz 人耳聽得見高次諧波頻率產生的電磁噪聲 尖叫聲 若調制頻率高 如IGBT變頻器可達20KHz 人耳聽不見 但高頻信號是客觀存在 從電壓方波及電流正弦鋸齒波 用傅立葉級數不難分析出各次諧波的含量 所以 輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其它各次諧波 而高次諧波電流對負載直接干擾 另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射 干擾鄰近電氣設備 諧波傳播方式一 1 電路耦合方式即通過電源網絡傳播 由于輸入電流為非正弦波 當變頻器的容量較大時 將使網絡電壓產生畸變 影響其他設備工工作 同時輸出端產生的傳導干擾使直接驅動的電機銅損 鐵損大幅增加 影響了電機的運轉特性 顯然 這是變頻器輸入電流干擾信號的主要傳播方式 電路耦合方式 通過電源網絡傳播 通過漏電流傳播 削弱方法 電源隔離 信號隔離 諧波傳播方式二 2 感應耦合方式當變頻器的輸入電路或輸出電路與其他設備的電路挨得很近時 變頻器的高次諧波信號將通過感應的方式耦合到其他設備中去 感應的方式又有兩種 a 電磁感應方式 這是電流干擾信號的主要方式 b 靜電感應方式 這是電壓干擾信號的主要方式 3 空中幅射方式即以電磁波方式向空中幅射 這是頻率很高的諧波分量的主要傳播方式 感應耦合方式 電磁感應與靜電感應 削弱方法 合理布線 遠離 相絞 屏蔽 不平行 空中幅射方式 削弱方法 正確接地 接入濾波器 抗干擾對策 根據電磁性的基本原理 形成電磁干擾 EMI 須具備三要素 電磁干擾源 電磁干擾途徑 對電磁干擾敏感的系統 具體措施在工程上可采用隔離 濾波 屏蔽 接地等方法 隔離 干擾的隔離 是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來 使它們不發(fā)生電的聯系 在變頻調速傳動系統中 通常是控制電源線上采用隔離變壓器以免傳導干擾 電源隔離變壓器可應用噪聲隔離變壓器 濾波 為減少對電源干擾 可在變頻器輸入側設置輸入濾波器 輸入濾波器通常又有兩種 a 線路濾波器主要由電感線圈構成 它通過增大線路在高頻下的阻抗來削弱頻率較高的諧波電流 b 輻射濾波器主要由高頻電容器構成 它將吸收掉頻率很高的 具有輻射能量的諧波成分 在系統線路中設置濾波器的作用是為了抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導干擾到控制電源 屏蔽 3 屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法 通常變頻器本身用鐵殼屏蔽 不讓其電磁干擾泄漏 輸出線最好用鋼管屏蔽 特別是以外部信號控制變頻器時 要求信號線盡可能短 一般為20m以內 且信號線采用雙芯屏蔽 并與主電路線 AC380V 及控制線 AC220V 完全分離 決不能放于同一配管或線槽內 周圍電子敏感設備線路也要求屏蔽 為使屏蔽有效 屏蔽罩必須可靠接地 寄生電容Cp存在于電機電纜和電機內部 因此變頻器的PWM輸出電壓波形的開關翼部通過寄生電容產生一個高頻脈沖噪聲電流Is 使變頻器成為一個噪聲源 由于噪聲電流Is的源是變頻器 因此它一定要流回變頻器 圖中ZE為大地阻抗 ZN為動力電纜與地之間的阻抗 噪聲電流流過此二阻抗所造成的電壓降將影響到同一電網上的其它設備造成干擾 接地 正確的接地既可以使系統有效地抑制外來干擾 又能降低設備本身對外界的干擾 在實際應用系統中 由于系統電源零線 中線 地線 保護接地 系統接地 不分 對于變頻器 主回路端子PE E G 的正確接地是提高變頻器抑制噪聲能力和減小變頻器干擾的重要手段 因此在實際應用中一定要非常重視 變頻器接地導線的截面積一般應不小于2 5mm2 長度控制在20m以內 進線電抗器 作用 1 可以抑制變頻器產生的諧波向電網傳遞 減少變頻器產生的諧波對其他電器設備的干擾 改善功率因數 抑制諧波電流 2 限制電網電壓的異常波動和電網上的沖擊電流 削弱輸入電路中的浪涌電壓 電流對變頻器的沖擊減少其對變頻器的影響 出線電抗器 當變頻器輸出到電機的電纜長度大于產品規(guī)定值時應加輸出電抗器來補償電機長電纜運行時的耦合電容的充放電影響 避免變頻器過流 它還用于鈍化變頻器輸出電壓 開關頻率 的陡度 減低高頻漏電流 減少逆變器中的功率元件 如IGBT 的擾動和沖擊 屏蔽 寄生電容Cp存在于電機電纜和電機內部 因此變頻器的PWM輸出電壓波形的開關翼部通過寄生電容產生一個高頻脈沖噪聲電流Is 使變頻器成為一個噪聲源 由于噪聲電流Is的源是變頻器 因此它一定要流回變頻器 圖中ZE為大地阻抗 ZN為動力電纜與地之間的阻抗 噪聲電流流過此二阻抗所造成的電壓降將影響到同一電網上的其它設備造成干擾 對于高頻干擾 如果高頻噪聲電流Is有一條正確的通道 則高頻噪聲是可以得到抑的 如果使用非屏蔽電機電纜 則高頻噪聲電流Is以一個不確定的路線流回變頻器 并在此回路中產生高頻分量壓降 影響其它設備 為使高頻噪聲電流Is能沿確定路線流回變頻器 需要采用屏蔽電機電纜 電纜屏蔽層必須連接到變頻器外殼和電機外殼上 當高頻噪聲電流Is必須流回變頻器時 屏蔽層形成一條最有效的通道 安裝和接線減小EMC 1確保傳動柜中的所有設備接地良好 使用短和粗的接地線連接到公共接地點或接地母排上 特別重要的是 連接到變頻器的任何控制設備 比如一臺PLC 要與其共地 同樣也要使用短和粗的導線接地 最好采用扁平導體 例如金屬網 因其在高頻時阻抗較低 2安裝變頻器時 建議安裝板使用無漆鍍鋅鋼板 以確保變頻器的散熱器和安裝板之間有良好的電氣連接 3為有效的抑制電磁波的輻射和傳導 變頻器的電機電纜必須采用屏蔽電纜 安裝和接線減小EMC 控制電纜最好使用屏蔽電纜 一般來說 控制電纜的屏蔽層應直接在變頻器的內部接地 另一側通過一個高頻小電容 例如3 3nF 3000V 接地 當屏蔽層兩端的差模電壓不高和連接到同一地線上時 也可以將屏蔽層的兩端直接接地 信號線和它的返回線絞合在一起 能減小感性耦合引起的干擾 絞合越靠近端子越好 模擬信號的傳輸線應使用雙屏蔽的雙絞線 不同的模擬信號線應該獨立走線 有各自的屏蔽層 以減少線間的耦合 不要把不同的模擬信號置于同一個公共返回線 低壓數字信號線最好使用