7 façons de résoudre les interférences de l'entraînement à fréquence variable qui causent des problèmes de relais

Introduction

Aujourd'hui, j'aimerais vous faire part d'un cas réel d'interférence d'un VFD que j'ai rencontré sur place : un Entraînement à fréquence variable (EFV) de 200 kW provoquait le dysfonctionnement d'un relais en cours de fonctionnement en raison d'interférences électromagnétiques (IEM). Comment résoudre ce problème ?

Avant de plonger dans la réponse technique, permettez-moi d'insister sur un point essentiel : Les problèmes d'interférence des variateurs de vitesse sur site sont très complexes et peuvent rarement être éliminés par une seule mesure. Ils sont systémiques par nature, et souvent causés par une combinaison de facteurs - allant de l'agencement de la construction civile, du positionnement de l'équipement, de l'acheminement des câbles, de la séparation des lignes d'alimentation et de signal, de la conception de la mise à la terre, à la qualité du matériel de l'EFV et au câblage de la boucle de contrôle.

Lorsqu'un problème d'interférence électromagnétique survient, il peut être extrêmement difficile à diagnostiquer et à résoudre sans l'aide d'une personne expérimentée. Ayant passé des décennies sur le terrain, j'ai traité d'innombrables problèmes similaires - et de nombreuses grandes et moyennes entreprises font souvent appel à moi pour obtenir de l'aide. Dans ce cas, j'aimerais vous présenter mon approche pratique et mes techniques testées sur le terrain, en espérant qu'elles apporteront des éclaircissements et de vraies solutions à ceux qui sont confrontés à des problèmes similaires.

1. l'EFV lui-même est une source d'énergie. Interférence VFD

Ce point est incontestable.

• Du côté de l'entrée : Le pont redresseur du VFD ne conduit que pendant une partie de l'onde sinusoïdale AC, injectant de grandes quantités de distorsion harmonique 5ème et 7ème, ainsi que du bruit de commutation, dans le réseau électrique - dégradant ainsi la qualité de l'énergie.
• Du côté de la sortie : Le module IGBT à l'intérieur de l'EFV fonctionne comme un commutateur à grande vitesse, générant des harmoniques à haute fréquence (2kHz, 4kHz, 6kHz, jusqu'à 16kHz) à chaque commutation. Ces perturbations se propagent le long du chemin de sortie et dans les systèmes connectés, devenant une cause importante d'interférence de l'EFV.

C'est pourquoi, une fois qu'un variateur de vitesse est en service, des interférences électromagnétiques inattendues dues au variateur de vitesse apparaissent souvent d'une manière que les non-spécialistes peuvent difficilement anticiper.

2.7 Mesures pratiques pour supprimer les interférences de l'EFV (du plus simple au plus complexe)

2.1.Mise à la terre des câbles blindés - Toujours mettre à la terre la couche de blindage

La contre-mesure la plus fondamentale et la plus efficace consiste à mettre correctement à la terre le câble blindé entre le Panneau VFD, Le système d'entraînement et le moteur.

On l'oublie souvent, mais un mauvais blindage ou une mauvaise mise à la terre est l'une des causes les plus courantes des interférences électromagnétiques persistantes des variateurs de vitesse dans les systèmes industriels.

2.2 Mise à la terre séparée de l'armoire à relais ; relier le négatif 24V à la terre

Veillez à ce que le châssis de l'armoire à relais soit solidement mis à la terre. En outre, reliez le côté négatif de l'alimentation de commande 24 V à la terre. Cette configuration permet à tout bruit haute fréquence ou harmonique induit de se décharger en toute sécurité, réduisant ainsi les interférences du relais et les faux déclenchements causés par les interférences de l'entraînement à fréquence variable.

2.3. isoler les systèmes de mise à la terre de l'alimentation et de la commande

Entraînements VFD et les moteurs fonctionnent dans le domaine de la haute puissance et génèrent des bruits électriques à haute fréquence. Les automates et les circuits de relais fonctionnent dans le domaine de la faible puissance et sont sensibles à ces perturbations.

Ne jamais laisser les systèmes de commande et d'alimentation partager la même terre. Établir une terre de protection séparée pour les circuits de commande, les isolant des chemins de retour à haute fréquence qui aggravent les interférences de l'entraînement à fréquence variable et facilitant un diagnostic plus rapide des défaillances.

2.4.Séparer l'acheminement des câbles d'alimentation et de signal ; maintenir une distance minimale de 40 cm

Les câbles d'alimentation (sortie VFD, fils du moteur) et les câbles de commande (E/S PLC, capteurs) doivent être acheminés séparément. Toutes les lignes de commande doivent être blindées.

• Norme japonaise : ≥10 cm
• Norme européenne : ≥22 cm
• Ma recommandation : ≥40 cm pour plus de sécurité

Cette séparation minimise le couplage des radiations et les problèmes d'EMI, réduisant ainsi l'impact des interférences de l'EFV sur la logique du relais et la précision du capteur.

2.5.RC Circuits Snubber à travers les bobines de relais

Installez un snubber RC sur chaque borne de la bobine du relais. Cela supprime les pointes de tension nuisibles et les harmoniques à haute fréquence à leur source - une méthode puissante pour éliminer les bruits de relais ou les faux fonctionnements dus à l'EMI de l'entraînement à fréquence variable.

2.6.Réduire la fréquence porteuse - mais seulement si le moteur reste stable

L'abaissement de la fréquence porteuse PWM de l'EFV réduit les harmoniques de sortie, ce qui permet de limiter les interférences électromagnétiques. Mais cette mesure est assortie d'une mise en garde : le moteur doit rester exempt de vibrations.

Diminuer progressivement la fréquence porteuse tout en surveillant le moteur. Si des vibrations ou des bruits apparaissent, revenez immédiatement à la valeur stable précédente. Une réduction plus importante peut entraîner des problèmes mécaniques ou opérationnels - et ne pas contrôler efficacement les interférences de l'EFV.

2.7.Ajouter des réacteurs de ligne à l'entrée et à la sortie

• Réactance d'entrée : Filtre le bruit du réseau entrant et la distorsion de la tension, stabilise la tension du bus CC.
• Réactance de sortie : Amortit le bruit de commutation à haute fréquence des modules IGBT, protégeant ainsi les enroulements du moteur et réduisant la propagation des interférences du VFD.

Ces composants sont essentiels pour les installations de haute puissance, améliorant la compatibilité électromagnétique (CEM) et la résilience globale du système contre les interférences électromagnétiques induites par l'entraînement à fréquence variable.

Conclusion

Ce cas met en évidence toute l'étendue du diagnostic et de l'atténuation des problèmes d'interférence électromagnétique induits par l'entraînement à fréquence variable. Comme vous pouvez le constater, les interférences dues aux variateurs de vitesse ne sont pas un bogue logiciel ni un relais défectueux. Il s'agit d'un défi complexe au niveau du système qui implique la conception électrique, la mise à la terre, l'architecture du câblage et le réglage des paramètres.

Ce n'est qu'en effectuant des diagnostics complets à l'échelle du système que nous pourrons résoudre complètement les problèmes d'interférence électromagnétique causés par les variateurs de vitesse. J'espère que ce guide vous sera utile dans vos propres projets. Si vous êtes électrotechnicien ou ingénieur de maintenance, intégrez ces principes à votre boîte à outils - ils peuvent vous aider à éviter des temps d'arrêt coûteux et à garantir la fiabilité à long terme du système.