تأمینکنندگان تجهیزات پشتیبانی مبدل فرکانس به شما یادآوری میکنند که طبق اصول اساسی الکترومغناطیسی، تداخل الکترومغناطیسی (EMI) باید سه عنصر داشته باشد: منبع تداخل الکترومغناطیسی، مسیر تداخل الکترومغناطیسی و سیستم حساس به تداخل الکترومغناطیسی. برای جلوگیری از تداخل، میتوان از ضد تداخل سختافزاری و ضد تداخل نرمافزاری استفاده کرد. در میان آنها، ضد تداخل سختافزاری اساسیترین و مهمترین اقدام ضد تداخل برای سیستمهای کاربردی است. بهطورکلی، تداخل از دو جنبه سرکوب میشود: ضد تداخل و پیشگیری. اصل کلی سرکوب و حذف منابع تداخل، قطع کانالهای اتصال تداخل به سیستم و کاهش حساسیت سیگنالهای تداخل سیستم است. اقدامات خاص در مهندسی میتواند شامل جداسازی، فیلتر کردن، محافظت، اتصال به زمین و سایر روشها باشد.
۱. اصطلاح ایزولاسیون تداخل به جداسازی منبع تداخل از قسمتهای حساس مدار اشاره دارد، به طوری که آنها تماس الکتریکی نداشته باشند. در سیستمهای انتقال کنترل سرعت فرکانس متغیر، معمولاً از ترانسفورماتورهای ایزولاسیون روی خطوط برق بین مدارهای منبع تغذیه و تقویتکننده برای جلوگیری از تداخل هدایتشده استفاده میشود. ترانسفورماتورهای ایزولاسیون نویز را میتوان برای ترانسفورماتورهای ایزولاسیون برق استفاده کرد.
۲. هدف از تنظیم فیلترها در مدار سیستم، سرکوب سیگنالهای تداخلی منتقل شده از مبدل فرکانس از طریق خط برق به منبع تغذیه از موتور است. برای کاهش نویز و تلفات الکترومغناطیسی، میتوان یک فیلتر خروجی در سمت خروجی مبدل فرکانس نصب کرد؛ برای کاهش تداخل توان، میتوان یک فیلتر ورودی در سمت ورودی مبدل فرکانس نصب کرد. اگر دستگاههای الکترونیکی حساسی در مدار وجود داشته باشد، میتوان یک فیلتر نویز توان را روی خط برق نصب کرد تا از تداخل هدایتشده جلوگیری شود. در مدارهای ورودی و خروجی یک مبدل فرکانس، علاوه بر اجزای هارمونیک پایینتر ذکر شده در بالا، جریانهای هارمونیک فرکانس بالای زیادی نیز وجود دارند که انرژی خود را به روشهای مختلف منتشر میکنند و سیگنالهای تداخلی را به دستگاههای دیگر تشکیل میدهند. فیلترها وسیله اصلی مورد استفاده برای تضعیف اجزای هارمونیک فرکانس بالا هستند. با توجه به مکانهای مختلف استفاده، میتوان آن را به موارد زیر تقسیم کرد:
(1) معمولاً دو نوع فیلتر ورودی وجود دارد:
الف) فیلترهای خط عمدتاً از سیمپیچهای القایی تشکیل شدهاند. این فیلترها با افزایش امپدانس مدار در فرکانسهای بالا، جریانهای هارمونیک فرکانس بالاتر را تضعیف میکنند.
ب، فیلترهای تابشی عمدتاً از خازنهای فرکانس بالا تشکیل شدهاند. این خازنها اجزای هارمونیک فرکانس بالا را با انرژی تابشی جذب میکنند.
(2) فیلتر خروجی نیز از سیمپیچهای القایی تشکیل شده است. این فیلتر میتواند به طور مؤثر اجزای هارمونیک مرتبه بالا را در جریان خروجی تضعیف کند. این فیلتر نه تنها اثر ضد تداخل دارد، بلکه میتواند گشتاور اضافی ناشی از جریانهای هارمونیک مرتبه بالا در موتور را نیز تضعیف کند. برای اقدامات ضد تداخل در انتهای خروجی مبدل فرکانس، باید به جنبههای زیر توجه شود:
الف) ترمینال خروجی مبدل فرکانس مجاز به اتصال به خازن نیست، به منظور جلوگیری از تولید جریان شارژ (یا دشارژ) زیاد در لحظه روشن (خاموش) شدن لامپ اینورتر، که ممکن است به لامپ اینورتر آسیب برساند.
ب، هنگامی که فیلتر خروجی از یک مدار LC تشکیل شده است، سمتی از فیلتر که به خازن متصل است باید به سمت موتور متصل شود.
۳. محافظت از منابع تداخل، موثرترین راه برای سرکوب تداخل است. معمولاً خود مبدل فرکانس با یک پوسته آهنی محافظت میشود تا از نشت تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری شود. بهتر است خط خروجی با لولههای فولادی محافظت شود، به خصوص هنگام کنترل مبدل فرکانس با سیگنالهای خارجی. خط سیگنال باید تا حد امکان کوتاه باشد (معمولاً در فاصله ۲۰ متر) و خط سیگنال باید با سیمهای دوتایی محافظت شود و کاملاً از خط برق اصلی (AC380V) و خط کنترل (AC220V) جدا شود. نباید در یک لولهکشی یا ترانکینگ قرار گیرد و خطوط تجهیزات حساس الکترونیکی اطراف نیز باید محافظت شوند. برای اطمینان از محافظت مؤثر، پوشش محافظ باید به طور قابل اعتمادی به زمین متصل شود.
۴. اتصال زمین مناسب میتواند به طور مؤثر تداخل خارجی در سیستم را سرکوب کرده و تداخل خود تجهیزات را با دنیای خارج کاهش دهد. در سیستمهای کاربردی عملی، اتصال نامنظم خط نول برق سیستم (خط خنثی)، خط زمین (اتصال زمین حفاظتی، اتصال زمین سیستم) و زمین محافظ سیستم کنترل (زمین محافظ سیگنال کنترل و زمین محافظ سیم مدار اصلی) پایداری و قابلیت اطمینان سیستم را تا حد زیادی کاهش میدهد.
برای مبدلهای فرکانس، اتصال زمین صحیح ترمینالهای مدار اصلی PE (E، G) وسیلهای مهم برای بهبود قابلیت حذف نویز مبدل فرکانس و کاهش تداخل آن است. بنابراین، باید در کاربردهای عملی بسیار مورد توجه قرار گیرد. سطح مقطع سیم اتصال زمین مبدل فرکانس معمولاً نباید کمتر از 2.5 میلیمتر مربع باشد و طول آن باید در محدوده 20 متر کنترل شود. توصیه میشود که اتصال زمین مبدل فرکانس از نقاط اتصال زمین سایر تجهیزات برق جدا شده و به اشتراک گذاشته نشود.
۵. استفاده از راکتورها
نسبت اجزای هارمونیک فرکانس پایین (هارمونیک پنجم، هارمونیک هفتم، هارمونیک یازدهم، هارمونیک سیزدهم و غیره) در جریان ورودی مبدل فرکانس بسیار زیاد است. آنها علاوه بر اینکه احتمالاً در عملکرد عادی سایر تجهیزات تداخل ایجاد میکنند، مقدار زیادی توان راکتیو نیز مصرف میکنند و ضریب توان خط را تا حد زیادی کاهش میدهند. قرار دادن یک راکتور به صورت سری در مدار ورودی، روشی مؤثر برای سرکوب جریانهای هارمونیک پایینتر است. با توجه به موقعیتهای مختلف سیمکشی، عمدتاً دو نوع وجود دارد:
(1) راکتور به صورت سری بین منبع تغذیه و سمت ورودی مبدل فرکانس متصل شده است. وظایف اصلی آن عبارتند از:
الف) با حذف جریانهای هارمونیک، ضریب توان به (0.75-0.85) افزایش مییابد.
ب، تأثیر جریان ناگهانی در مدار ورودی بر مبدل فرکانس را تضعیف کنید.
ج، تأثیر عدم تعادل ولتاژ منبع تغذیه را تضعیف کنید.
(2) راکتور DC به صورت سری بین پل یکسوساز و خازن فیلتر متصل میشود. عملکرد آن نسبتاً ساده است، که تضعیف اجزای هارمونیک مرتبه بالا در جریان ورودی است. اما در بهبود ضریب توان و رسیدن به 0.95، نسبت به راکتورهای AC مؤثرتر است و از مزایای ساختار ساده و اندازه کوچک برخوردار است.
۶. سیمکشی معقول
سیگنالهای تداخلی که از طریق القا منتشر میشوند، میتوانند از طریق سیمکشی مناسب تضعیف شوند. روشهای خاص عبارتند از:
(1) خطوط برق و سیگنال تجهیزات باید از خطوط ورودی و خروجی مبدل فرکانس دور نگه داشته شوند.
(2) خطوط برق و سیگنال سایر دستگاهها نباید با خطوط ورودی و خروجی مبدل فرکانس موازی باشند.