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中達(dá)電通公司 成都機(jī)電業(yè)務(wù)處                袁賢才

Yuan Xiancai

 

摘  要：來自機(jī)電集成自動(dòng)化工程一線的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。重點(diǎn)討論解決變頻器抗干擾運(yùn)行的工程實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：變頻器抗干擾 接地 信號(hào)

    交流感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)變頻器調(diào)速是20世紀(jì)電氣傳動(dòng)領(lǐng)域劃時(shí)代的技術(shù)進(jìn)步。隨著變頻器的廣泛應(yīng)用，變頻器日益成為工廠自動(dòng)化領(lǐng)域最大的電磁污染源。可以經(jīng)常的看到在一間設(shè)備密集型工廠裝機(jī)幾十臺(tái)上百臺(tái)變頻器。變頻器直—交逆變器的非線性等效負(fù)荷使得變頻器在許多系統(tǒng)集成工程中不僅污染工廠供電系統(tǒng)，還直接對(duì)自動(dòng)化工程項(xiàng)目干擾，引起測(cè)控系統(tǒng)失準(zhǔn)失靈，嚴(yán)重破壞大系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至變頻器自身受到干擾引發(fā)“自舉”式的調(diào)速故障。盡管國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電氣設(shè)備EMC（IEC61000系列電磁兼容設(shè)計(jì)）有嚴(yán)格的規(guī)范，并且中國(guó)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局已決定在國(guó)內(nèi)“等同”采用，同時(shí)，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展使得功率電子開關(guān)器件的污染控制已經(jīng)刻不容緩。

    本文作者來自自動(dòng)化集成工程一線。在近年的客服中經(jīng)常遇到變頻器的干擾問題,造成設(shè)備誤動(dòng)作,使得工廠的生產(chǎn)線不能運(yùn)行,而且這一類問題的原因查找起來也比較困難,經(jīng)過查閱有關(guān)資料,再結(jié)合工作中處理問題的一些經(jīng)驗(yàn)來具體談一下變頻器干擾的來源,傳播方式以及一些針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中遇到干擾問題的不同情況的處理，希望不同于教科書的教條說教。

    變頻器的干擾問題一般分為變頻器自身干擾；外界設(shè)備產(chǎn)生的電磁波對(duì)變頻器干擾；變頻器對(duì)其它弱電設(shè)備干擾3類情況。  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、電子器件具有非線性特性，當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)，它要進(jìn)行快速開關(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。無論是哪一種干擾類型，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(duì)電源側(cè)和輸出側(cè)的設(shè)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(hào)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(duì)控制回路采取抗干擾措施。

    變頻器的干擾問題主要體現(xiàn)在電機(jī)的運(yùn)行情況上。例如電機(jī)在運(yùn)行過程中突然挺停機(jī)，電機(jī)運(yùn)行時(shí)快時(shí)慢，運(yùn)行速度不穩(wěn)定。電機(jī)停不下來，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(xiàn)。

    干擾問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(dú)接地)， 接地線愈短愈好，而且必須接地良好；控制回路線使用屏蔽線，而且屏蔽線遠(yuǎn)端屏蔽層懸空，近端接地；根據(jù)產(chǎn)品要求，合理布線， 強(qiáng)電和弱電分離， 保持一定距離， 避免變頻器動(dòng)力線與信號(hào)線平行布線，應(yīng)分散布線；增加抗無線干擾濾波器，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(yīng)的屏蔽措施，甚至可將變頻器用金屬鐵箱屏蔽起來； 適當(dāng)降低載波頻率； 若用通訊功能，RS485通訊線用雙絞線。下面，我將以在實(shí)際使用中針對(duì)不同的干擾情況做具體分析。
3.3 三相五線制供電

    曾經(jīng)遇到過這樣一種情況，變頻器一直運(yùn)轉(zhuǎn)，按停止按鈕不起作用，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)變頻器的地線只與變壓器的中性線相連接，而變壓器的中性線沒有連接到大地，將變壓器的中性線接地后變頻器恢復(fù)正常。現(xiàn)在的很多小型工廠里面一般不重視地線的連接。機(jī)床出廠時(shí)，按照國(guó)家電工法規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，地線與中性線是嚴(yán)格分開的，配電柜里中性線有專用接線端子，地線有專用接地螺釘。由于該用戶從變壓器過來三根相線和一根中性線，只把中性線接到“N”端子上，而地線沒有和中性線相連，雖說控制線使用了屏蔽線，屏蔽層也接到了接地螺釘，但沒有和大地相連, 起不到屏蔽作用，導(dǎo)致了變頻器因干擾失控電機(jī)停不下來。把配電柜里中性線和地線連接后即恢復(fù)正常，也可以把配電柜里地線直接接到大地。許多用戶都是采取把地線與中性線相連的辦法，但是采用這種辦法存在弊端，就是假如中性線斷開, 啟動(dòng)機(jī)床某一動(dòng)作, 可能使機(jī)床帶電, 對(duì)人身造成安全危脅。這種干擾屬于變頻器本身干擾類型。

    （1）現(xiàn)象。電機(jī)偶爾停不下來，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(cè)及輸出側(cè)加磁環(huán)濾波器不起作用。

    （2）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，在電流周圍有較強(qiáng)磁場(chǎng)，干擾了變頻器正常工作，把配電柜遠(yuǎn)離配電室后即恢復(fù)正常，這屬于外界設(shè)備對(duì)變頻器干擾。

    （1）現(xiàn)象。起動(dòng)變頻器后，電機(jī)不動(dòng)作。

    （2）分析。變頻器由外部4-20ma給定運(yùn)轉(zhuǎn)頻率,4-20MA的直流信號(hào)由變送器送入,看顯示板,頻率顯示為0.00。用電流表量測(cè)量變送器的輸出端,發(fā)現(xiàn)無輸出。在變送器的輸出端子并上一102電容后，再啟動(dòng)，設(shè)備恢復(fù)正常，說明信號(hào)源受到干擾。在工程實(shí)踐中一個(gè)簡(jiǎn)單的信號(hào)線并聯(lián)電容解決了大問題是經(jīng)常有效的實(shí)用方法。這屬于變頻器對(duì)外部設(shè)備的干擾。
4 結(jié)束語

    隨著工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，變頻器的使用也越來越普遍,變頻器的干擾問題也將會(huì)遇到很多，許多終端用戶在遇到這一問題的時(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。