臺達變頻器干擾案例問(wèn)題分析及其處理

1 引言

　　交流感應異步電動(dòng)機變頻器調速是20世紀電氣傳動(dòng)領(lǐng)域劃時(shí)代的技術(shù)進(jìn)步。隨著(zhù)變頻器的廣泛應用，變頻器日益成為工廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域最大的電磁污染源?？梢越?jīng)常的看到在一間設備密集型工廠(chǎng)裝機幾十臺上百臺變頻器。變頻器直—交逆變器的非線(xiàn)性等效負荷使得變頻器在許多系統集成工程中不僅污染工廠(chǎng)供電系統，還直接對自動(dòng)化工程項目干擾，引起測控系統失準失靈，嚴重破壞大系統的穩定性，甚至變頻器自身受到干擾引發(fā)“自舉”式的調速故障。盡管?chē)H標準對電氣設備 EMC（IEC61000系列電磁兼容設計）有嚴格的規范，并且中國國家質(zhì)量技術(shù)監督局已決定在國內“等同”采用，同時(shí)，中國國家標準電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T 14549-93已經(jīng)生效14年之久，但是國家經(jīng)濟技術(shù)的飛速發(fā)展使得功率電子開(kāi)關(guān)器件的污染控制已經(jīng)刻不容緩。

　　本文作者來(lái)自自動(dòng)化集成工程一線(xiàn)。在近年的客服中經(jīng)常遇到變頻器的干擾問(wèn)題，造成設備誤動(dòng)作，使得工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)不能運行，而且這一類(lèi)問(wèn)題的原因查找起來(lái)也比較困難，經(jīng)過(guò)查閱有關(guān)資料，再結合工作中處理問(wèn)題的一些經(jīng)驗來(lái)具體談一下變頻器干擾的來(lái)源，傳播方式以及一些針對實(shí)際應用中遇到干擾問(wèn)題的不同情況的處理，希望不同于教科書(shū)的教條說(shuō)教。

2 變頻器干擾分析

　　變頻器的干擾問(wèn)題一般分為變頻器自身干擾；外界設備產(chǎn)生的電磁波對變頻器干擾；變頻器對其它弱電設備干擾3類(lèi)情況。 變頻器本身就是一個(gè)干擾源，眾所周知， 變頻器由主回路和控制回路兩大部分組成，變頻器主回路主要由整流電路，逆變電路，控制電路組成，其中整流電路和逆變電路由電力電子器件組成，電力、電子器件具有非線(xiàn)性特性，當變頻器運行時(shí)，它要進(jìn)行快速開(kāi)關(guān)動(dòng)作，因而產(chǎn)生高次諧波，這樣變頻器輸出波形除基波外還含有大量高次諧波。無(wú)論是哪一種干擾類(lèi)型，高次諧波是變頻器產(chǎn)生干擾的主要原因。，變頻器本身就是諧波干擾源，所以對電源側和輸出側的設備會(huì )產(chǎn)生影響。與主回路相比，變頻器的控制回路卻是小能量、弱信號回路，極易遭受其它裝置產(chǎn)生的干擾。因此，變頻器在安裝使用時(shí)，必須對控制回路采取抗干擾措施。

3變頻器干擾案例問(wèn)題分析及其處理

　　3.1 怎樣來(lái)判定變頻器出現干擾問(wèn)題

　　變頻器的干擾問(wèn)題主要體現在電機的運行情況上。例如電機在運行過(guò)程中突然挺停機，電機運行時(shí)快時(shí)慢，運行速度不穩定。電機停不下來(lái)，按鈕不起任何作用等等，這些都是變頻器受到干擾情況的體現。

　　3.2 第三種方式接地

　　干擾問(wèn)題的一般處理方法是要保證良好的接地，接地端子的一般要求為：接地端子以“第三種方式”接地（單獨接地）， 接地線(xiàn)愈短愈好， 而且必須接地良好; 控制回路線(xiàn)使用屏蔽線(xiàn)，而且屏蔽線(xiàn)遠端屏蔽層懸空，近端接地; 根據產(chǎn)品要求， 合理布線(xiàn)， 強電和弱電分離， 保持一定距離， 避免變頻器動(dòng)力線(xiàn)與信號線(xiàn)平行布線(xiàn)， 應分散布線(xiàn); 增加抗無(wú)線(xiàn)干擾濾波器，變頻器輸入和輸出抗干擾濾波器或電抗器; 采取防止電磁感應的屏蔽措施，甚至可將變頻器用金屬鐵箱屏蔽起來(lái); 適當降低載波頻率; 若用通訊功能，RS485通訊線(xiàn)用雙絞線(xiàn)。下面，我將以在實(shí)際使用中針對不同的干擾情況做具體分析。

　　3.3 三相五線(xiàn)制供電

　　曾經(jīng)遇到過(guò)這樣一種情況，變頻器一直運轉，按停止按鈕不起作用，經(jīng)檢查發(fā)現變頻器的地線(xiàn)只與變壓器的中性線(xiàn)相連接，而變壓器的中性線(xiàn)沒(méi)有連接到大地， 將變壓器的中性線(xiàn)接地后變頻器恢復正?！，F在的很多小型工廠(chǎng)里面一般不重視地線(xiàn)的連接。 機床出廠(chǎng)時(shí)，按照國家電工法規定的標準，地線(xiàn)與中性線(xiàn)是嚴格分開(kāi)的，配電柜里中性線(xiàn)有專(zhuān)用接線(xiàn)端子，地線(xiàn)有專(zhuān)用接地螺釘。由于該用戶(hù)從變壓器過(guò)來(lái)三根相線(xiàn)和一根中性線(xiàn)，只把中性線(xiàn)接到“N”端子上，而地線(xiàn)沒(méi)有和中性線(xiàn)相連，雖說(shuō)控制線(xiàn)使用了屏蔽線(xiàn)，屏蔽層也接到了接地螺釘，但沒(méi)有和大地相連， 起不到屏蔽作用，導致了變頻器因干擾失控電機停不下來(lái)。把配電柜里中性線(xiàn)和地線(xiàn)連接后即恢復正常，也可以把配電柜里地線(xiàn)直接接到大地。許多用戶(hù)都是采取把地線(xiàn)與中性線(xiàn)相連的辦法，但是采用這種辦法存在弊端，就是假如中性線(xiàn)斷開(kāi)， 啟動(dòng)機床某一動(dòng)作， 可能使機床帶電， 對人身造成安全危脅。這種干擾屬于變頻器本身干擾類(lèi)型。

　　3.4外界設備對變頻器的干擾案例

　?。?）現象。電機偶爾停不下來(lái)，經(jīng)檢查屏蔽層接地正確良好，降低載波頻率不起作用。變頻器輸入側及輸出側加磁環(huán)濾波器不起作用。

　?。?）分析。安裝變頻器的配電柜與動(dòng)力配電室相距太近，配電室配電柜有大電流流過(guò)，在電流周?chē)休^強磁場(chǎng)，干擾了變頻器正常工作，把配電柜遠離配電室后即恢復正常，這屬于外界設備對變頻器干擾。

　　3.5變頻器對外界設備的干擾案例

　?。?）現象。起動(dòng)變頻器后，電機不動(dòng)作。

　?。?）分析。變頻器由外部4-20ma給定運轉頻率，4-20MA的直流信號由變送器送入，看顯示板，頻率顯示為0.00。用電流表量測量變送器的輸出端，發(fā)現無(wú)輸出。在變送器的輸出端子并上一102電容后，再啟動(dòng)，設備恢復正常，說(shuō)明信號源受到干擾。在工程實(shí)踐中一個(gè)簡(jiǎn)單的信號線(xiàn)并聯(lián)電容解決了大問(wèn)題是經(jīng)常有效的實(shí)用方法。這屬于變頻器對外部設備的干擾。

4 結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，變頻器的使用也越來(lái)越普遍，變頻器的干擾問(wèn)題也將會(huì )遇到很多，許多終端用戶(hù)在遇到這一問(wèn)題的時(shí)候往往不知道如何解決，希望本文能給他們提供一些幫助。