变频器电气干扰原因及预防探讨

(整期优先)网络出版时间:2018-12-22
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变频器电气干扰原因及预防探讨

梁满

中石化川气东送天然气管道有限公司湖北宜昌443000

摘要:由于变频器的系统性比较强,因此在运行过程中很可能会受到各种因素的影响而降低它的运行效果,甚至会引发变频器误动作问题,导致控制设备停止运作,增加了工业生产的损失。因此,对于变频器的研发以及使用人员而言,应该增强对这些干扰问题的重视,对干扰原因进行明确,并采取相关措施对其进行有效预防,进而提升变频器的运行效率,确保工业生产可以顺利进行。

关键词:变频器电气;干扰原因;预防

一、变频器的特点

普通机床的调速是通过齿轮的配比进行的,这种比较常见且繁琐,同时调速范围不是很大,现在机床可以通过变频器(如图1)调整电动机的速度进行调速。

图1变频器建模图

电动机变频器是一个高效率、高性能的元件,主要是应用在机床笼型异步电动机上,它的特点就是变速范围广,转矩比较大,在一些比较恶劣的工作环境下,对电动机也可以实现调速,同时还可以节能。

变频器按照调速范围可以分为恒转矩调速和恒功率调速,前者调速是在额定频率下进行的,后者是在频率上调速,按照电动机的负载进行分类,分为恒转矩负载、恒功率负载。

二、变频器干扰原因

变频器在运行过程中,会受到一些因素的干扰而降低自身的运行效果,具体来说,主要包括下述几个方面:

1、电磁噪声干扰

对于变频器的斩波来说,主要是利用高波频率输出。所以在进行实际运行时,变频器就好比一个干扰源,会产生一些电磁噪声,根据传输途径不同,可以将这些电磁噪声分成以下几种:①辐射式传播,也就是利用和变频器相连接的线路进行传播。在变频器当中,很多元器件都会受到这种传输方式的影响,比如传感器以及测量仪表等等;②感应式干扰。这种干扰主要是由于静电感应、电磁感应引发的,在这两种感应的影响下,变频器的一些外部设备会产生噪声干扰,进而降低变频器的运行效果;③电源传播式干扰。如果变频器和它的外围设备对同一个电源进行共同运用,那么变频器运行过程中所产生的噪声就会利用电源线传给其外围设备,导致外围设备极可能发生误动作。

2、高次谐波干扰

对于变频器来说,其整流电路在运行过程中会产生非线性谐波,也就是高次谐波。高次谐波会对变频器产生一定的辐射干扰,并且和电网系统相连接的负载部分会在高次谐波的影响下,降低电源侧功率的因数,进而对变频器以及负载等造成严重影响。另外,整流电路不仅会产生辐射干扰,同时也会引发传导干扰问题,在传导干扰的影响下,异步电动机会产生电磁噪声,并且会增大异步电机的铁损和铜损,大幅度降低了异步电机的功率因数及其运行效率,同时也会增加其在运行过程中的震动程度,增加了机身的温度。所以,为了对电源侧负载以及变频器等的可靠性进行有效保障,应该采取相关措施对这种干扰进行有效抑制。

3、外部电气干扰

外部电气干扰也是变频器比较常见的干扰因素之一。多数情况下,需要将电磁接触器以及继电器等设备安装到变频器附近。这些设备在运行过程中,会产生一定的电磁噪声干扰,进而影响变频器的运行效果。在这些电磁干扰的影响下,不仅无法对变频器的可靠性进行有效保障,同时也极可能导致变频器发生一些误动作。

三、变频器干扰的预防措施

变频器是工业领域中一种比较常见的机器设备,然而要想全面发挥其对工业生产的重要作用,就必须采取相关措施对变频器干扰问题进行有效预防,具体来说,可以从下述几个方面入手:

1、电磁噪声干扰的措施

对于辐射式传播来说,可以在变频器的输出端对线性滤波器进行安装,或者是在电源的输入侧对噪声滤波器进行安装,利用两种滤波器对电磁噪声干扰进行有效预防;对于感应式干扰来说,外围设备可以对同轴电缆进行有效使用,或者是通过双绞屏蔽线对设备信号线进行替代,进而对感应式干扰进行有效抑制及屏蔽;对于电源传播式干扰来说,可以通过降低载波频率对电磁噪声干扰进行有效抑制。

2、高次谐波干扰的措施

为了对高次谐波干扰进行有效抑制,可以从下述几方面入手:①可以在电源输入侧对电流滤波器进行安装,通过滤波器对高次谐波电流进行有效降低;②可以在电流输出端对电流滤波器进行安装,对变频器运行过程中的高次谐波进行有效降低,进而对异步电机的电磁噪声问题进行有效避免;③如果电源容量大于500kVA,并且容量高于变频器10倍以上,那么就会引发电源阻抗减少、电源谐波增加等问题,导致变频器的电容以及整流二极管等发生损坏,所以在实际工作过程中,需要将滤波器和适配电感器进行结合运用。图2为交流谐波干扰的预防措施。

图2交流谐波干扰的预防措施图

3、外部电气干扰的措施

为了对外部设备的电磁干扰问题进行有效解决,可以从两方面入手:①可以将屏蔽设备安装到外围设备当中;②可以将屏蔽装置安装到变频器当中。

外围设备是电磁噪声干扰的主要来源,所以可以在干扰源头对屏蔽装置进行有效安装,进而降低电磁噪声干扰。比如,直流继电器是变频器一种常见的外围设备之一,它的输入端连接着变频器输出端,为了对继电器的电磁噪声进行有效防止,可以将电涌吸收管安装到继电器输入端和变频器输出端当中,利用电涌吸收管对电磁噪声进行有效吸收,进而降低继电器对变频器的干扰性,确保变频器可以顺利运行。除了可以将抑制器以及屏蔽装置等安装到外围设备当中,也可以将抑制器安装到变频器自身当中。比如,在变频器当中对滤波器进行有效安装,会对外围设备的噪声干扰信号进行抑制、消除,进而对电磁噪声干扰进行有效预防。

结束语

通过对变频器应用过程中干扰的来源和干扰途径分析,总结了变频器抑制干扰信号的举措和方法。随着变频器在工厂企业各类设备的广泛应用,对变频技术的抗干扰能力、可靠性要求也越来越高。变频器在应用过程中,注意遵循抑制干扰的各项措施和规范。相信随着变频技术的不断革新,变频器的抗干扰能力及可靠性也会越来越高。

参考文献:

[1]天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册[M].三版.北京:机械工业出版社,2011.

[2]吕汀,石红梅.变频技术原理与应用[M].二版.北京:机械工业出版社,2015.

[3]周源深,宋永英.电力电子技术[M].二版.北京:机械工业出版社,2015.

[4]冯昊.变频器应用中的干扰和抗干扰措施分析[J].工业技术,2015(9):101.