Keserasian elektromagnet apabila menggunakan penukar frekuensi

Keserasian Elektromagnet (EMC) Ini adalah keupayaan peralatan elektrik atau elektronik untuk berfungsi secara normal dengan kehadiran medan elektromagnet. Pada masa yang sama, peralatan tidak boleh mengganggu operasi peralatan atau sistem lain yang berdekatan.

Arahan EMC Suruhanjaya Tenaga Antarabangsa (IEC) menetapkan keperluan imuniti dan pelepasan untuk peralatan elektrik yang digunakan di Kawasan Ekonomi Eropah. Piawaian EMC EN 61800-3 merangkumi keperluan untuk penukar frekuensi.

Penukar frekuensi menarik arus daripada sumber hanya semasa tempoh apabila nilai serta-merta gelombang sinus sumber kuasa lebih tinggi daripada voltan pautan DC, i.e. dalam kawasan voltan punca puncak. Akibatnya, arus tidak mengalir secara berterusan, tetapi berselang-seli, dengan nilai puncak yang sangat tinggi.

Bentuk gelombang semasa jenis ini termasuk, bersama-sama dengan komponen frekuensi asas, bahagian komponen harmonik yang lebih atau kurang tinggi (harmonik bekalan).

Dalam penukar frekuensi tiga fasa, ia terutamanya terdiri daripada harmonik ke-5, ke-7, ke-11 dan ke-13. Arus ini menyebabkan herotan bentuk gelombang voltan bekalan, yang menjejaskan pengguna elektrik lain dalam rangkaian yang sama.

Juga, arus ulang alik menyebabkan turun naik litar pembetulan faktor kuasa di bawah beberapa keadaan kritikal yang boleh menyebabkan voltan lampau.

Keadaan adalah kritikal apabila:

• sekurang-kurangnya 10 — 20% daripada kuasa pemasangan dibentuk oleh penyongsang dan penerus penukar frekuensi yang tidak terkawal;

• litar pampasan berfungsi tanpa gangguan;

• peringkat pampasan terendah mencipta litar resonan bersama-sama dengan pengubah bekalan dan frekuensi resonan hampir kepada 5 atau 7 harmonik 50 Hz, i.e. sekitar 250 atau 350 Hz.

Hasil daripada pensuisan transistor penyongsang yang sangat pantas di modulasi lebar nadi kesan akustik diperhatikan, yang memberi kesan negatif pada grid kuasa dan motor elektrik.

Pensuisan pantas suis transistor penyongsang menghasilkan isyarat gangguan jalur lebar yang menjejaskan persekitaran melalui kabel motor. Perubahan berterusan dalam kearuhan yang disebabkan oleh selang voltan kawalan PWM dan DTC mengakibatkan sedikit perubahan pada panjang kepingan teras motor (magnetostriction), menghasilkan bunyi termodulat ciri dalam susunan teras pemegun motor.

Voltan keluaran penukar frekuensi adalah frekuensi tinggi kereta api nadi segi empat tepat dengan kekutuban dan tempoh yang berbeza dengan amplitud yang sama.Kecuraman bahagian hadapan nadi voltan ditentukan oleh kelajuan pensuisan suis kuasa penyongsang dan berbeza apabila menggunakan peranti semikonduktor yang berbeza (contohnya: untuk transistor IGBT iaitu 0.05 — 0.1 μs).

Laluan isyarat nadi dengan hadapan yang curam menyebabkan proses gelombang dalam kabel dan membawa kepada lebihan voltan di terminal motor.

Panjang kabel motor bergantung pada panjang gelombang frekuensi tinggi (depan nadi) yang merambat melaluinya. Kritikal ialah panjang kabel yang sama dengan separuh panjang gelombang di mana denyutan voltan digunakan pada belitan motor aruhan, yang dekat dalam magnitud kepada dua kali ganda voltan pautan DC.

Dalam pemacu elektrik untuk kelas voltan 0.4 kV, voltan lampau boleh mencapai 1000 V. Masalah ini dipanggil masalah kabel panjang.

Gambar rajah blok penukar frekuensi dengan penapis input dan output

Untuk memenuhi keperluan piawaian EMC, pencekik talian dan penapis EMC digunakan dalam pemacu penukar frekuensi.

Penapis EMC mengurangkan hingar akustik yang dikeluarkan oleh transduser dan untuk kebanyakan jenis transduser dibina di kilang ke dalam perumahan probe. Reaktor talian direka bentuk untuk mengurangkan arus masuk yang tinggi dan oleh itu harmonik arus talian dan untuk meningkatkan perlindungan lonjakan pemacu frekuensi terkawal.

Penyelesaian kepada masalah «kabel panjang» adalah keperluan untuk menggunakan penyelesaian teknikal untuk mengehadkan voltan lampau dan arus masuk dalam terminal motor elektrik. Ini termasuk memasang pencekik keluaran, penapis, penapis sinusoidal.

Gambar rajah sambungan penukar frekuensi

Tercekik keluaran terutamanya berfungsi untuk mengehadkan pancang semasa yang berlaku dalam kabel motor panjang akibat pengecasan berlebihan bekas kabel dan mengurangkan sedikit kenaikan voltan pada terminal motor, tetapi ia tidak mengurangkan puncak voltan pada terminal motor.

Tercekik linear

Penapis melindungi penebat motor dengan mengehadkan kenaikan voltan dan mengurangkan puncak voltan pada terminal motor kepada nilai tidak kritikal, manakala penapis mengurangkan puncak semasa yang berlaku apabila bekas kabel dicas semula secara berkala.

Penapis EMC

Penapis sinusoidal memberikan voltan hampir sinusoidal pada output penukar.

Di samping itu, penapis sinusoidal mengurangkan kadar kenaikan voltan terminal motor kepada nilai, mengeluarkan puncak voltan, mengurangkan kerugian tambahan dalam motor dan mengurangkan bunyi motor.

Untuk kabel motor panjang, penapis sinusoidal mengurangkan puncak semasa yang dijana oleh pengecasan semula berkala bagi bekas kabel.

Sebagai tambahan kepada kaedah di atas untuk mengehadkan voltan lonjakan di terminal motor elektrik, dua cara berkesan untuk menyelesaikan masalah kabel panjang harus diperhatikan, yang tidak memerlukan pelaburan besar dan boleh dilakukan secara langsung oleh pengguna:

1. Pemasangan siri LC — penapis pada output penukar frekuensi untuk mengurangkan kecuraman tepi hadapan denyutan voltan keluaran penyongsang;

2.Memasang penapis RC selari terus ke terminal motor untuk memadankan impedans gelombang kabel.

Sebagai tambahan kepada kaedah di atas untuk memastikan keserasian elektromagnet, perlu diperhatikan keperluan untuk menggunakan kabel terlindung untuk menyambungkan penukar frekuensi dan motor elektrik. Untuk penindasan berkesan gangguan frekuensi tinggi terpancar, kekonduksian skrin hendaklah sekurang-kurangnya 1/10 daripada kekonduksian konduktor fasa.

Salah satu parameter yang membolehkan untuk menilai kekonduksian skrin ialah induktansinya, yang sepatutnya kecil dan bergantung sesedikit mungkin pada frekuensi. Keperluan ini mudah dipenuhi menggunakan perisai tembaga atau aluminium (perisai).

Perisai kabel yang menyambungkan penukar frekuensi dan motor mesti dibumikan pada kedua-dua hujungnya.Semakin baik dan ketat perisai, semakin rendah tahap sinaran dan magnitud arus dalam galas motor.

Skrin kabel motor untuk penukar frekuensi

Perisai terdiri daripada lapisan sepusat wayar tembaga dan jalur tembaga bergelung.

Biasanya perisai kabel kawalan dibumikan terus ke penukar frekuensi. Hujung perisai yang satu lagi dibiarkan tidak dibumikan atau disambungkan ke tanah melalui kapasitor frekuensi tinggi voltan tinggi beberapa nF.

Adalah disyorkan untuk menggunakan kabel pasangan terpiuh dengan dua perisai untuk menyambung isyarat analog. Penggunaan kabel sedemikian juga disyorkan untuk menyambungkan isyarat daripada sensor kelajuan impuls. Satu kabel dengan perisai berasingan harus digunakan untuk setiap isyarat.

Untuk isyarat digital voltan rendah, ia juga disyorkan untuk menggunakan kabel pasangan terpiuh dua perisai, tetapi berbilang kabel pasangan terpiuh dengan perisai biasa boleh digunakan.

Kabel pasangan terpiuh dua perisai (a) dan kabel dengan beberapa pasangan terpiuh dan satu perisai biasa (b)