I fornitori di apparecchiature di supporto per convertitori di frequenza ricordano che, secondo i principi fondamentali dell'elettromagnetismo, le interferenze elettromagnetiche (EMI) devono essere caratterizzate da tre elementi: sorgente di interferenza elettromagnetica, percorso di interferenza elettromagnetica e sistema sensibile alle interferenze elettromagnetiche. Per prevenire le interferenze, è possibile utilizzare misure anti-interferenza hardware e software. Tra queste, l'anti-interferenza hardware è la misura anti-interferenza più basilare e importante per i sistemi applicativi. Generalmente, le interferenze vengono soppresse da due aspetti: anti-interferenza e prevenzione. Il principio generale è quello di sopprimere ed eliminare le sorgenti di interferenza, interrompere i canali di accoppiamento delle interferenze al sistema e ridurre la sensibilità dei segnali di interferenza del sistema. Misure specifiche in ambito ingegneristico possono includere isolamento, filtraggio, schermatura, messa a terra e altri metodi.
1. Il cosiddetto isolamento dalle interferenze si riferisce all'isolamento della sorgente di interferenza dalle parti sensibili del circuito, in modo che non vi sia alcun contatto elettrico. Nei sistemi di trasmissione a frequenza variabile, i trasformatori di isolamento vengono solitamente utilizzati sulle linee di alimentazione tra l'alimentatore e i circuiti amplificatori per prevenire le interferenze condotte. I trasformatori di isolamento dal rumore possono essere utilizzati come trasformatori di isolamento di potenza.
2. Lo scopo dell'installazione di filtri nel circuito di sistema è quello di sopprimere i segnali di interferenza trasmessi dal convertitore di frequenza attraverso la linea di alimentazione all'alimentatore del motore. Per ridurre il rumore e le perdite elettromagnetiche, è possibile installare un filtro di uscita sul lato di uscita del convertitore di frequenza; per ridurre le interferenze di potenza, è possibile installare un filtro di ingresso sul lato di ingresso del convertitore di frequenza. Se nel circuito sono presenti dispositivi elettronici sensibili, è possibile installare un filtro di potenza sulla linea di alimentazione per prevenire le interferenze condotte. Nei circuiti di ingresso e di uscita di un convertitore di frequenza, oltre alle componenti armoniche inferiori sopra menzionate, sono presenti anche numerose correnti armoniche ad alta frequenza che propagano la loro energia in vari modi, formando segnali di interferenza verso altri dispositivi. I filtri sono il mezzo principale utilizzato per attenuare le componenti armoniche ad alta frequenza. A seconda delle diverse aree di utilizzo, possono essere suddivisi in:
(1) Di solito ci sono due tipi di filtri di input:
a、 I filtri di linea sono composti principalmente da bobine induttive. Attenuano le correnti armoniche ad alta frequenza aumentando l'impedenza del circuito alle alte frequenze.
b、 I filtri anti-radiazioni sono composti principalmente da condensatori ad alta frequenza. Assorbono le componenti armoniche ad alta frequenza con l'energia irradiata.
(2) Il filtro di uscita è anch'esso composto da bobine induttive. Può efficacemente indebolire le componenti armoniche di ordine elevato nella corrente di uscita. Non solo ha un effetto anti-interferenza, ma può anche indebolire la coppia aggiuntiva causata dalle correnti armoniche di ordine elevato nel motore. Per le misure anti-interferenza all'uscita del convertitore di frequenza, è necessario tenere presente i seguenti aspetti:
a、 Il terminale di uscita del convertitore di frequenza non deve essere collegato a un condensatore, per evitare di generare un picco elevato di corrente di carica (o scarica) nel momento in cui il tubo dell'inverter viene acceso (spento), il che potrebbe danneggiare il tubo dell'inverter;
b、 Quando il filtro di uscita è composto da un circuito LC, il lato del filtro collegato al condensatore deve essere collegato al lato del motore.
3. La schermatura delle fonti di interferenza è il modo più efficace per sopprimere le interferenze. Solitamente, il convertitore di frequenza stesso è schermato con un guscio in ferro per prevenire perdite di interferenze elettromagnetiche; è preferibile schermare la linea di uscita con tubi in acciaio, soprattutto quando si controlla il convertitore di frequenza con segnali esterni. La linea di segnale deve essere la più corta possibile (generalmente entro 20 m) e deve essere schermata con doppi conduttori e completamente separata dalla linea di alimentazione principale (AC380 V) e dalla linea di controllo (AC220 V). Non deve essere posizionata nella stessa tubazione o canaletta e anche le linee delle apparecchiature elettroniche sensibili circostanti devono essere schermate. Per garantire una schermatura efficace, la copertura di schermatura deve essere collegata a terra in modo affidabile.
4. Una corretta messa a terra può sopprimere efficacemente le interferenze esterne nel sistema e ridurre le interferenze dell'apparecchiatura stessa con il mondo esterno. Nei sistemi applicativi pratici, la connessione caotica della linea neutra di alimentazione del sistema (linea neutra), della linea di terra (messa a terra di protezione, messa a terra del sistema) e della terra di schermatura del sistema di controllo (terra di schermatura del segnale di controllo e terra di schermatura del filo del circuito principale) riduce notevolmente la stabilità e l'affidabilità del sistema.
Per i convertitori di frequenza, la corretta messa a terra dei terminali PE (E, G) del circuito principale è un mezzo importante per migliorare la capacità di soppressione del rumore del convertitore di frequenza e ridurne le interferenze. Pertanto, deve essere altamente apprezzata nelle applicazioni pratiche. La sezione trasversale del filo di terra del convertitore di frequenza non dovrebbe generalmente essere inferiore a 2,5 mm² e la lunghezza dovrebbe essere controllata entro 20 m. Si raccomanda che la messa a terra del convertitore di frequenza sia separata dai punti di messa a terra di altre apparecchiature di potenza e non condivisa.
5. Utilizzo di reattori
La proporzione di componenti armoniche a bassa frequenza (5a armonica, 7a armonica, 11a armonica, 13a armonica, ecc.) nella corrente di ingresso del convertitore di frequenza è molto elevata. Oltre a interferire con il normale funzionamento di altre apparecchiature, consumano anche una grande quantità di potenza reattiva, riducendo notevolmente il fattore di potenza della linea. L'inserimento di un reattore in serie nel circuito di ingresso è un metodo efficace per sopprimere le correnti armoniche a bassa frequenza. A seconda delle diverse posizioni di cablaggio, ne esistono principalmente due tipi:
(1) Il reattore è collegato in serie tra l'alimentatore e il lato di ingresso del convertitore di frequenza. Le sue funzioni principali includono:
a、 Sopprimendo le correnti armoniche, il fattore di potenza viene aumentato a (0,75-0,85);
b、 Attenuare l'impatto della corrente di picco nel circuito di ingresso sul convertitore di frequenza;
c、 Attenuare l'impatto dello squilibrio della tensione di alimentazione.
(2) Il reattore CC è collegato in serie tra il ponte raddrizzatore e il condensatore di filtraggio. La sua funzione è relativamente semplice: attenuare le componenti armoniche di ordine elevato nella corrente di ingresso. Tuttavia, è più efficace dei reattori CA nel migliorare il fattore di potenza, raggiungendo 0,95, e presenta i vantaggi di una struttura semplice e di dimensioni ridotte.
6. Cablaggio ragionevole
I segnali di interferenza propagati per induzione possono essere attenuati tramite un cablaggio adeguato. I metodi specifici includono:
(1) Le linee di alimentazione e di segnale dell'apparecchiatura devono essere tenute lontane dalle linee di ingresso e di uscita del convertitore di frequenza;
(2) Le linee di alimentazione e di segnale degli altri dispositivi devono evitare di essere parallele alle linee di ingresso e di uscita del convertitore di frequenza;