3 principali problemi di interferenza dei VFD e come attenuarli

Introduzione all'interferenza VFD e al suo impatto sui sistemi di automazione

L'interferenza dei VFD è essenzialmente un rumore ad alta frequenza generato dalle azioni di commutazione dei dispositivi elettronici di potenza, come i moduli IGBT in Azionamenti VFD si accendono e si spengono migliaia di volte al secondo (secondo il principio di funzionamento del VFD), provocando due tipi di inquinamento: l'EMI condotto dal VFD che entra nella rete elettrica attraverso i cavi e il rumore elettrico irradiato dal VFD che fuoriesce dalla rete elettrica. Pannello VFD abitazioni. I pericoli causano direttamente Malfunzionamenti del PLC, La distorsione del segnale del sensore e i tempi di inattività del sistema, e nessun sito industriale ne è immune. Questo articolo affronta tre sfide fondamentali: Come le interferenze dei VFD influenzano le schede di controllo dei microcomputer, Come i VFD resistono alle interferenze elettriche esterne e interne e Come la scarsa qualità della rete elettrica porta a malfunzionamenti dei VFD, fornendo una soluzione completa dalle fonti di rumore ai percorsi di propagazione.

Come l'interferenza VFD influisce sulle schede di controllo dei microcomputer

Nei sistemi di controllo che utilizzano azionamenti a frequenza variabile (VFD), microcomputer o PLC. Durante la progettazione o il retrofit del sistema, è necessario prestare particolare attenzione a interferenze vfd che interessano le schede di controllo. Poiché molte schede di controllo per microcomputer costruite su misura hanno pratiche di progettazione inadeguate e non sono conformi agli standard EMC internazionali, l'introduzione di un VFD spesso porta a vfd emi sia condotti che irradiati, che possono causare un comportamento anomalo del sistema. Pertanto, è essenziale adottare contromisure adeguate.

1. Messa a terra adeguata

I fili di messa a terra dei motori e di altri componenti di potenza devono essere collegati in modo affidabile tramite una barra di messa a terra. La massa dello schermo della scheda di controllo del microcomputer deve essere preferibilmente collegata a una massa indipendente. In ambienti con gravi Problemi di rumore dei vfd, Si raccomanda di collegare lo strato di schermatura dei sensori e delle interfacce di I/O alla massa di controllo della scheda.

2.Filtraggio dell'ingresso di potenza

Installazione di un filtro emi per vfd, induttori di modo comune o anelli di ferrite ad alta frequenza sull'ingresso di alimentazione della scheda di controllo è un modo economicamente vantaggioso di ottenere Soppressione delle emi vfd. Nelle aree con forti interferenze irradiate, ad esempio in prossimità di stazioni base GSM o wireless, è possibile aggiungere delle schermature in rete metallica intorno alla scheda di controllo.

3.Filtraggio in ingresso e in uscita per il VFD

Aggiunta di un filtro emi per vfd all'ingresso del VFD può sopprimere le emissioni condotte nella rete elettrica. L'installazione di reattanze CA e CC in ingresso (L1, L2) migliora il fattore di potenza e riduce l'inquinamento armonico. Nei casi in cui il motore si trovi a più di 100 metri dal VFD, si consiglia di installare una reattanza CA in uscita (L3) per eliminare le correnti di dispersione causate dai parametri distribuiti tra i cavi di uscita e la terra e per ridurre al minimo le emissioni esterne irradiate. Un metodo molto efficace è l'utilizzo di guaine in acciaio o cavo schermato vfd, con l'involucro della guaina o la schermatura del cavo collegata a terra in modo affidabile. Tuttavia, se non è installata una reattanza di uscita (L3), l'utilizzo di una guaina in acciaio o di uno schermo per cavi è possibile. cavo schermato vfd può aumentare la capacità distribuita verso terra e può provocare guasti da sovracorrente. In pratica, uno o più di questi metodi vengono scelti in base alle esigenze del sistema.

4.Schermatura e isolamento dei segnali analogici

Gli ingressi dei sensori analogici e i segnali di controllo devono essere adeguatamente schermati e isolati elettricamente. Si consiglia di evitare l'uso di segnali analogici nei sistemi VFD, soprattutto quando la distanza di controllo supera 1 metro o attraversa più armadi. I VFD di solito supportano impostazioni a più velocità e il controllo digitale della frequenza, che sono sufficienti per la maggior parte dei casi d'uso. Se è necessario un controllo analogico, assicurarsi di usare cavo schermato vfd e applicare una messa a terra a punto singola sul lato del sensore o del VFD. Se interferenze vfd persiste, è necessario l'isolamento CC/CC. Questo può essere ottenuto utilizzando moduli DC/DC standard o convertendo il segnale analogico in frequenza tramite la conversione V/F, isolando poi tramite optoaccoppiatori e alimentando il segnale nel terminale di ingresso della frequenza.

Come i VFD resistono alle interferenze elettriche esterne e interne

Quando carichi impulsivi ad alta frequenza, come saldatrici, alimentatori galvanici o elettrolitici, si trovano in prossimità del sistema di alimentazione del VFD o quando si utilizzano motori a collettore rotante.interferenze vfd possono facilmente causare l'attivazione di guasti di protezione da parte del VFD. Per ridurre l'impatto di vfd emi, Si raccomanda di adottare le seguenti misure:

1.Aggiunta di componenti di filtraggio sul lato di ingresso

Installare induttori e condensatori sul lato di ingresso del VFD per formare una rete di filtro LC. In questo modo si forma una rete di base filtro vfd rfi che aiuta a schermare il VFD dai disturbi esterni ad alta frequenza.

2.Isolare l'alimentazione del VFD

Assicurarsi che il VFD riceva l'alimentazione direttamente dal lato a bassa tensione del trasformatore. Questa pratica aumenta l'affidabilità di Installazione vfd ed evitare linee condivise con carichi che generano rumore.

3.Utilizzare un trasformatore dedicato quando possibile

Se le condizioni lo consentono, utilizzare un trasformatore separato esclusivamente per il VFD. Questo aiuta a isolare interferenze vfd a livello di sorgente di alimentazione.

4.Schermatura Cablaggio di controllo esterno

Quando si utilizzano i terminali di controllo digitale esterni per i segnali di commutazione, e la cablaggio del controllo vfd è lungo, è necessario utilizzare sempre cavi schermati. Se le linee di controllo e di alimentazione vengono posate nella stessa trincea per cavi, le linee di controllo devono essere schermate e le linee di alimentazione principali devono essere instradate attraverso guaine in acciaio per ridurre al minimo le interferenze reciproche ed evitare malfunzionamenti del VFD a causa di interferenze vfd.

5.Soppressione delle interferenze dell'ingresso analogico

Quando si utilizzano terminali di controllo analogici, se la distanza di cablaggio è inferiore a 1 metro, sono sufficienti cavi schermati con messa a terra a punto singola sul lato VFD. In ambienti lunghi o ad alta rumorosità, dove interferenza dell'ingresso analogico vfd è probabile, aggiungere moduli di isolamento CC/CC sul lato VFD o utilizzare un convertitore V/F per fornire comandi di ingresso in frequenza invece del controllo analogico di tensione/corrente.

6.Migliorare l'affidabilità della comunicazione

Per i terminali di comunicazione esterni, utilizzare cavi schermati a coppie intrecciate e collegare lo strato di schermatura del lato VFD a PE. Se interferenze vfd Se il problema è ancora grave, è possibile collegare lo schermo alla massa dell'alimentazione di controllo (GND).

Per le comunicazioni RS232, mantenere la linea di controllo sotto i 15 metri. Se sono necessarie distanze maggiori, ridurre la velocità in baud; ad esempio, la comunicazione a 100 metri richiede in genere velocità inferiori a 600 bps.

Per la comunicazione RS485, è necessario considerare le resistenze di adattamento dei terminali. In controllo digitale vfd I sistemi che utilizzano la comunicazione fieldbus ad alta velocità, utilizzano cavi di comunicazione specializzati e messa a terra multipunto per garantire una maggiore affidabilità e una migliore immunità alle EMI.

Come la scarsa qualità della rete elettrica porta a malfunzionamenti dei VFD

In ambienti industriali in cui sono presenti carichi impulsivi ad alta frequenza, come saldatrici, alimentatori per galvanotecnica o unità di potenza elettrolitiche, le fluttuazioni di tensione e il flicker sono comuni e portano a gravi conseguenze. problemi di rete elettrica vfd. Quando centinaia di VFD e altri carichi raddrizzanti capacitivi funzionano simultaneamente in un'officina, il sistema è soggetto a gravi armoniche vfd, inquinando in modo significativo la qualità dell'energia e causando un notevole inquinamento delle apparecchiature. interferenze vfd. In casi lievi, i sistemi non funzionano in modo continuo; in casi gravi, il circuito di ingresso delle apparecchiature può essere danneggiato.

Per mitigare interferenze vfd, Si raccomanda di adottare le seguenti misure:

1.Aggiungere dispositivi di compensazione reattiva statica

In ambienti con carichi impulsivi ad alta frequenza, si consiglia agli utenti di installare dispositivi di compensazione della potenza reattiva, come ad esempio vfd pfc sistemi, per migliorare il fattore di potenza e potenziare qualità dell'energia vfd prestazioni.

2.Utilizzare il raddrizzamento centralizzato e la condivisione del bus CC

Per le officine con un'elevata concentrazione di VFD, si consiglia un raddrizzamento centralizzato e un'alimentazione del bus CC condivisa. È preferibile una configurazione con raddrizzatore a 12 impulsi, in quanto riduce in modo significativo il consumo di energia. armoniche vfd, Il risparmio energetico è particolarmente indicato per le applicazioni che prevedono frequenti frenate, accelerazioni e rigenerazioni. Questo approccio aiuta a sopprimere interferenze vfd durante le transizioni di carico dinamico.

3.Installare filtri passivi per le armoniche

Aggiunta di un filtro armonico passivo (filtro LC) all'ingresso del VFD è una soluzione economica e affidabile per sopprimere le armoniche in ingresso e migliorare il fattore di potenza. È particolarmente efficace per ridurre problemi di rete elettrica vfd e limitando interferenze vfd a livello di fornitura.

4.Utilizzare dispositivi PFC attivi

Per le applicazioni che richiedono una qualità dell'alimentazione superiore, gli utenti possono installare un sistema attivo di vfd pfc all'ingresso del VFD. Anche se più costosa, questa soluzione offre le migliori prestazioni nell'eliminare interferenze vfd e garantendo un'elevata stabilità del sistema, ideale per gli scenari con qualità dell'energia vfd requisiti.

Conclusione - Costruire sistemi VFD resilienti alle EMI

In ambienti elettromagnetici complessi, la costruzione di sistemi VFD resistenti alle EMI è essenziale. L'installazione di un filtro armonico passivo e Reattanza di linea VFD sul lato di ingresso sopprime efficacemente Armoniche del VFD e migliora la stabilità della rete. L'implementazione VFD PFC migliorano ulteriormente il fattore di potenza e riducono al minimo le interferenze armoniche alla sorgente. Un'adeguata messa a terra, l'isolamento dei segnali analogici e le tecniche di schermatura contribuiscono a ridurre le interferenze armoniche. Interferenza VFD rischi. Per i carichi d'impatto ad alta frequenza o per le configurazioni di potenza centralizzate, affrontare Problemi della rete elettrica VFD garantisce sistematicamente un funzionamento stabile ed efficiente dell'apparecchiatura.