Die 3 wichtigsten Probleme mit VFD-Störungen und wie man sie entschärft
Einführung in VFD-Störungen und ihre Auswirkungen auf Automatisierungssysteme
Bei VFD-Störungen handelt es sich im Wesentlichen um hochfrequentes Rauschen, das durch die Schaltvorgänge von leistungselektronischen Geräten - den IGBT-Modulen in VFD-Antriebe Tausende Male pro Sekunde ein- und ausschalten (entsprechend dem Funktionsprinzip des VFD), was zu zwei Arten von Verschmutzung führt: leitungsgebundene EMI vom VFD, die über Kabel in das Stromnetz gelangt, und abgestrahltes elektrisches Rauschen vom VFD, das aus dem VFD-Bedienfeld Gehäuse. Die Gefährdungen verursachen unmittelbar PLC-Fehlfunktionen, Sensorsignalverzerrungen und Systemausfallzeiten, und kein Industriestandort ist dagegen gefeit. In diesem Artikel werden drei zentrale Herausforderungen behandelt: Wie sich VFD-Störungen auf Mikrocomputer-Steuerplatinen auswirken, wie VFDs externen und internen elektrischen Störungen widerstehen und wie schlechte Netzqualität zu VFD-Fehlfunktionen führt, wobei eine umfassende Lösung von den Störquellen bis zu den Ausbreitungspfaden geboten wird.
Wie sich VFD-Störungen auf Mikrocomputer-Steuerplatinen auswirken
In Kontrollsystemen, die mit Antriebe mit variabler Frequenz (VFDs), Mikrocomputer oder PLCs werden üblicherweise eingesetzt. Bei der Systemauslegung oder Nachrüstung muss besonders auf Folgendes geachtet werden VFD-Störung Auswirkungen auf die Steuerplatinen. Da viele kundenspezifisch gefertigte Mikrocomputer-Steuerplatinen schlecht konstruiert sind und nicht den internationalen EMV-Normen entsprechen, führt die Einführung eines VFD häufig zu vfd emi Probleme - sowohl leitungsgebundene als auch gestrahlte -, die ein abnormales Systemverhalten verursachen können. Daher sind geeignete Gegenmaßnahmen unerlässlich.
1. ordnungsgemäße Erdung
Die Erdungsdrähte von Motoren und anderen Leistungskomponenten müssen zuverlässig über eine Erdungsschiene verbunden sein. Die Erdung der Abschirmung der Mikrocomputer-Steuerplatine sollte vorzugsweise an eine unabhängige Erdung angeschlossen werden. In Umgebungen mit starker vfd-Lärmfragen, Es wird empfohlen, die Abschirmung von Sensoren und E/A-Schnittstellen mit der Steuermasse der Platine zu verbinden.
2.Filterung des Stromeingangs
Installation eines emi-filter für vfd, Gleichtaktdrosseln oder Hochfrequenz-Ferritringe am Leistungseingang der Steuerplatine sind eine kostengünstige Möglichkeit, die vfd EMI-Unterdrückung. In Bereichen mit starken Strahlungsstörungen - wie in der Nähe von GSM- oder Mobilfunk-Basisstationen - können Metallgitterabschirmungen um die Steuerplatine herum angebracht werden.
3.Eingangs- und Ausgangsfilterung für den VFD
Hinzufügen eines emi-filter für vfd am VFD-Eingang kann leitungsgebundene Emissionen in das Stromnetz unterdrücken. Die Installation von AC- und DC-Eingangsdrosseln (L1, L2) verbessert den Leistungsfaktor und reduziert die Oberwellenbelastung. In Fällen, in denen der Motor mehr als 100 Meter vom VFD entfernt ist, wird eine AC-Ausgangsdrossel (L3) empfohlen, um Ableitströme zu vermeiden, die durch die verteilten Parameter zwischen den Ausgangskabeln und der Erde verursacht werden, und um die externen Strahlungsemissionen zu minimieren. Eine sehr effektive Methode ist die Verwendung von Stahlrohr oder vfd abgeschirmtes Kabel, mit zuverlässiger Erdung des Kabelrohrs oder der Kabelabschirmung. Wenn jedoch keine Ausgangsdrossel (L3) installiert ist, kann die Verwendung von Stahlpanzerrohr oder vfd abgeschirmtes Kabel kann die verteilte Kapazität gegen Erde erhöhen und zu Überstromfehlern führen. In der Praxis werden in der Regel eine oder mehrere dieser Methoden je nach Systemanforderungen ausgewählt.
4.Abschirmung und Isolierung von Analogsignalen
Analoge Sensoreingänge und Steuersignale sollten ordnungsgemäß abgeschirmt und elektrisch isoliert sein. Es wird empfohlen, die Verwendung von analogen Signalen in VFD-Systemen zu vermeiden, insbesondere wenn die Steuerdistanz mehr als 1 Meter beträgt oder mehrere Schränke durchquert. VFDs unterstützen in der Regel Multidrehzahl-Einstellungen und digitale Frequenzregelung, was für die meisten Anwendungsfälle ausreichend ist. Wenn eine analoge Steuerung erforderlich ist, sollten Sie Folgendes verwenden vfd abgeschirmtes Kabel und legen Sie eine Ein-Punkt-Erdung entweder auf der Sensor- oder der VFD-Seite an. Wenn VFD-Störung fortbesteht, ist eine DC/DC-Isolierung erforderlich. Dies kann durch die Verwendung von Standard-DC/DC-Modulen oder durch die Umwandlung des analogen Signals in eine Frequenz mittels V/F-Wandlung, anschließender Isolierung durch Optokoppler und Einspeisung des Signals in die Frequenzeingangsklemme erreicht werden.
Wie VFDs externen und internen elektrischen Interferenzen widerstehen
Wenn hochfrequente Impulslasten wie Schweißmaschinen, galvanische Stromversorgungen oder elektrolytische Stromversorgungen in der Nähe des VFD-Stromversorgungssystems platziert sind - oder wenn Schleifringläufermotoren verwendet werden -, müssen die folgenden Punkte beachtet werdenVFD-Störung können leicht dazu führen, dass der VFD Schutzfehler auslöst. Zur Verringerung der Auswirkungen von vfd emi, werden die folgenden Maßnahmen empfohlen:
1.Hinzufügen von Filterkomponenten auf der Eingangsseite
Installieren Sie Induktivitäten und Kondensatoren auf der Eingangsseite des Frequenzumrichters, um ein LC-Filternetzwerk zu bilden. Dies bildet eine Basis vfd rfi filter Einrichtung, die den VFD vor externen Hochfrequenzstörungen schützt.
2.Isolieren Sie die VFD-Stromversorgung
Stellen Sie sicher, dass der VFD direkt von der Niederspannungsseite des Transformators gespeist wird. Diese Vorgehensweise erhöht die Zuverlässigkeit der vfd-Einbau und vermeidet gemeinsame Leitungen mit lärmerzeugenden Lasten.
3.Verwenden Sie nach Möglichkeit einen dedizierten Transformator
Wenn die Bedingungen es zulassen, verwenden Sie einen separaten Transformator ausschließlich für den VFD. Dies hilft bei der Isolierung VFD-Störung auf der Ebene der Stromquelle.
4.Abschirmung Externe Steuerverdrahtung
Wenn Sie externe digitale Steuerklemmen für Schaltsignale verwenden und die Verdrahtung der vfd-Steuerung lang ist, sollten immer abgeschirmte Kabel verwendet werden. Wenn sowohl Steuer- als auch Stromleitungen im selben Kabelgraben verlegt werden, müssen die Steuerleitungen abgeschirmt sein, und die Hauptstromleitungen sollten durch Stahlrohre verlegt werden, um gegenseitige Störungen zu minimieren und Fehlfunktionen des Frequenzumrichters aufgrund von VFD-Störung.
5.Unterdrückung von Störungen am Analogeingang
Wenn analoge Steuerklemmen verwendet werden und der Verdrahtungsabstand weniger als 1 Meter beträgt, sind abgeschirmte Kabel mit Ein-Punkt-Erdung auf der VFD-Seite ausreichend. In längeren oder geräuschintensiven Umgebungen, wo vfd analoge eingangsstörung wahrscheinlich ist, fügen Sie DC/DC-Isolationsmodule auf der VFD-Seite hinzu, oder verwenden Sie einen V/F-Wandler, um Frequenz-Eingangsbefehle anstelle einer analogen Spannungs-/Stromsteuerung zu liefern.
6.Verbesserung der Kommunikationszuverlässigkeit
Verwenden Sie für externe Kommunikationsanschlüsse abgeschirmte, paarweise verdrillte Kabel und schließen Sie die VFD-seitige Abschirmung an PE an. Wenn VFD-Störung bleibt, ist die Erdung der Abschirmung an der Masse der Steuerspannungsversorgung (GND) ebenfalls eine Option.
Bei der RS232-Kommunikation sollte die Steuerleitung nicht länger als 15 Meter sein. Wenn größere Entfernungen erforderlich sind, reduzieren Sie die Baudrate; für eine Kommunikation über 100 Meter sind beispielsweise normalerweise Geschwindigkeiten unter 600 bps erforderlich.
Bei der RS485-Kommunikation müssen die Abschlusswiderstände berücksichtigt werden. Unter digitale Steuerung vfd Systeme, die mit Hochgeschwindigkeits-Feldbuskommunikation arbeiten, verwenden spezielle Kommunikationskabel und eine Mehrpunkt-Erdung, um eine höhere Zuverlässigkeit und bessere EMI-Immunität zu gewährleisten.
Wie schlechte Stromnetzqualität zu VFD-Fehlfunktionen führt
In industriellen Umgebungen, in denen Hochfrequenz-Impulslasten wie Schweißmaschinen, galvanische Stromversorgungen oder elektrolytische Stromversorgungseinheiten vorhanden sind, sind Spannungsschwankungen und Flicker üblich, was zu ernsthaften vfd-Stromnetzfragen. Wenn Hunderte von Frequenzumrichtern und anderen kapazitiven Gleichrichterlasten gleichzeitig in einer Werkstatt arbeiten, kommt es im System zu schweren vfd-Oberschwingungen, die die Stromqualität erheblich beeinträchtigen und auf Geräteebene zu erheblichen VFD-Störung. In leichten Fällen funktionieren die Systeme nicht kontinuierlich, in schweren Fällen kann der Eingangsstromkreis der Geräte beschädigt werden.
Abschwächen VFD-Störung, werden die folgenden Maßnahmen empfohlen:
1.Statische Blindleistungskompensatoren hinzufügen
In Umgebungen mit hochfrequenten Impulslasten wird den Benutzern empfohlen, Blindleistungskompensationsanlagen zu installieren, wie z. B. vfd pfc Systeme, um den Leistungsfaktor zu verbessern und die Netzqualität vfd Leistung.
2.Zentralisierte Gleichrichtung und gemeinsame Nutzung des DC-Busses verwenden
Für Werkstätten mit einer hohen Konzentration von Frequenzumrichtern werden eine zentrale Gleichrichtung und eine gemeinsame DC-Zwischenkreisversorgung empfohlen. Eine 12-Puls-Gleichrichterkonfiguration ist zu bevorzugen, da sie die vfd-Oberschwingungen, Das spart Energie und ist besonders für Anwendungen mit häufigem Bremsen, Fahren und Regenerieren geeignet. Dieser Ansatz hilft bei der Unterdrückung VFD-Störung bei dynamischen Lastwechseln.
3.Passive Oberwellenfilter installieren
Hinzufügen einer passiver Oberwellenfilter (LC-Filter) auf der Eingangsseite des Frequenzumrichters ist eine kostengünstige, zuverlässige Lösung zur Unterdrückung von Eingangsoberschwingungen und zur Verbesserung des Leistungsfaktors. Er ist besonders effektiv bei der Reduzierung vfd-Stromnetzfragen und Begrenzung VFD-Störung auf der Angebotsebene.
4.Aktive PFC-Geräte verwenden
Für Anwendungen, die eine höhere Stromqualität erfordern, können die Benutzer aktive vfd pfc Ausrüstung am VFD-Eingang. Obwohl diese Lösung teurer ist, bietet sie die beste Leistung bei der Beseitigung von VFD-Störung und die Gewährleistung einer hohen Systemstabilität - ideal für Szenarien mit strengen Netzqualität vfd Anforderungen.
Schlussfolgerung - Aufbau von EMI-resistenten VFD-Systemen
In komplexen elektromagnetischen Umgebungen ist der Aufbau von EMI-resistenten VFD-Systemen unerlässlich. Die Installation eines passiver Oberwellenfilter und VFD-Netzdrossel auf der Eingangsseite unterdrückt effektiv VFD-Oberschwingungen und erhöht die Netzstabilität. Implementierung von VFD PFC Geräte verbessert den Leistungsfaktor weiter und minimiert Oberwellenstörungen an der Quelle. Ordnungsgemäße Erdung, analoge Signalisolierung und Abschirmungstechniken tragen zur Reduzierung von VFD-Störungen Risiken. Für hochfrequente Stoßbelastungen oder zentralisierte Stromversorgungssysteme ist es wichtig, die VFD-Stromnetzprobleme sorgt systematisch für einen stabilen und effizienten Gerätebetrieb.
