Поставщики оборудования для поддержки преобразователей частоты напоминают, что, согласно основным принципам электродинамики, электромагнитные помехи (ЭМП) должны включать три элемента: источник электромагнитных помех, путь распространения электромагнитных помех и систему, чувствительную к электромагнитным помехам. Для предотвращения помех могут использоваться аппаратные и программные средства защиты от помех. Аппаратная защита от помех является наиболее базовой и важной мерой защиты от помех для прикладных систем. Как правило, подавление помех осуществляется двумя способами: подавление помех и предотвращение. Основной принцип заключается в подавлении и устранении источников помех, отключении каналов связи помех с системой и снижении чувствительности сигналов помех системы. Конкретные меры в инженерии могут включать изоляцию, фильтрацию, экранирование, заземление и другие методы.
1. Так называемая помехоизоляция подразумевает изоляцию источника помех от восприимчивых частей цепи таким образом, чтобы исключить их электрический контакт. В системах передачи с частотным регулированием скорости на линиях электропередачи между источником питания и усилителем обычно используются разделительные трансформаторы для предотвращения кондуктивных помех. В качестве силовых разделительных трансформаторов могут использоваться помехоизоляционные трансформаторы.
2. Целью установки фильтров в цепи системы является подавление помех, передаваемых от преобразователя частоты по линии электропередачи к источнику питания от двигателя. Для снижения электромагнитных помех и потерь на выходе преобразователя частоты может быть установлен выходной фильтр; для снижения помех по питанию на входе преобразователя частоты может быть установлен входной фильтр. Если в цепи есть чувствительные электронные устройства, на линии электропередачи может быть установлен фильтр подавления помех по питанию для предотвращения кондуктивных помех. Во входных и выходных цепях преобразователя частоты, помимо упомянутых выше низших гармонических составляющих, присутствует также множество высокочастотных гармонических токов, которые распространяют свою энергию различными путями, формируя помехи для других устройств. Фильтры являются основным средством ослабления высокочастотных гармонических составляющих. В зависимости от области применения их можно разделить на:
(1) Обычно существует два типа входных фильтров:
а. Сетевые фильтры состоят в основном из индуктивных катушек. Они ослабляют высокочастотные гармонические токи, увеличивая импеданс цепи на высоких частотах.
b、 Фильтры излучения состоят в основном из высокочастотных конденсаторов. Они поглощают высокочастотные гармонические составляющие излучаемой энергии.
(2) Выходной фильтр также состоит из индуктивных катушек. Он может эффективно ослаблять высшие гармонические составляющие выходного тока. Он не только обладает помехоустойчивым эффектом, но и может ослабить дополнительный крутящий момент, вызванный высшими гармоническими составляющими тока в двигателе. Для обеспечения помехоустойчивости на выходе преобразователя частоты необходимо учитывать следующие аспекты:
а. Выходную клемму преобразователя частоты нельзя подключать к конденсатору, чтобы избежать возникновения большого пикового тока зарядки (или разрядки) в момент включения (выключения) инверторной трубки, что может привести к ее повреждению;
б. Если выходной фильтр состоит из LC-цепи, сторона фильтра, подключенная к конденсатору, должна быть подключена к стороне двигателя.
3. Экранирование источников помех является наиболее эффективным способом подавления помех. Обычно сам преобразователь частоты экранируется железным кожухом для предотвращения утечки электромагнитных помех; выходную линию лучше всего экранировать стальными трубами, особенно при управлении преобразователем частоты внешними сигналами. Сигнальная линия должна быть максимально короткой (обычно не более 20 м), экранированной двухжильным кабелем и полностью отделенной от основной линии питания (380 В переменного тока) и линии управления (220 В переменного тока). Линия не должна прокладываться в том же трубопроводе или кабельном канале, что и окружающие линии чувствительного электронного оборудования. Для обеспечения эффективного экранирования экранирующая оболочка должна быть надежно заземлена.
4. Правильное заземление эффективно подавляет внешние помехи в системе и снижает уровень помех, создаваемых самим оборудованием. В системах практического применения хаотичное подключение нейтрального провода питания системы (нейтрального провода), линии заземления (защитного заземления, системного заземления) и экранирующего заземления системы управления (экранирующего заземления управляющих сигналов и экранирующего заземления силовых цепей) значительно снижает устойчивость и надежность системы.
Для преобразователей частоты правильное заземление клемм главной цепи PE (E, G) является важным средством повышения помехоустойчивости преобразователя частоты и снижения уровня помех. Поэтому оно должно быть высоко оценено на практике. Площадь поперечного сечения заземляющего провода преобразователя частоты, как правило, должна быть не менее 2,5 мм², а длина — не более 20 м. Рекомендуется, чтобы заземление преобразователя частоты было отделено от точек заземления другого силового оборудования и не использовалось совместно с ним.
5. Использование реакторов
Доля низкочастотных гармонических составляющих (5-я, 7-я, 11-я, 13-я и т.д.) во входном токе преобразователя частоты очень высока. Помимо того, что они могут мешать нормальной работе другого оборудования, они также потребляют большую реактивную мощность, значительно снижая коэффициент мощности линии. Включение реактора последовательно во входную цепь является эффективным методом подавления токов низших гармоник. В зависимости от схемы подключения, различают два основных типа реакторов:
(1) Реактор подключается последовательно между источником питания и входом преобразователя частоты. Его основные функции включают:
а. За счет подавления гармонических токов коэффициент мощности увеличивается до (0,75-0,85);
б. Ослабить влияние импульсного тока во входной цепи на преобразователь частоты;
в、 Ослабить влияние дисбаланса напряжения электропитания.
(2) Дроссель постоянного тока подключается последовательно между выпрямительным мостом и фильтрующим конденсатором. Его функция относительно проста и заключается в ослаблении высших гармонических составляющих входного тока. Однако он эффективнее, чем реакторы переменного тока, повышает коэффициент мощности, достигая 0,95, и обладает преимуществами простоты конструкции и компактности.
6. Рациональная проводка
Сигналы помех, распространяющиеся посредством индукции, можно ослабить с помощью разумной проводки. К конкретным методам относятся:
(1) Силовые и сигнальные линии оборудования должны располагаться вдали от входных и выходных линий преобразователя частоты;
(2) Силовые и сигнальные линии других устройств не должны располагаться параллельно входным и выходным линиям преобразователя частоты;