臺達變頻器干擾案例問題分析及其處理

1 引言

　　交流感應(yīng)異步電動機變頻器調(diào)速是20世紀(jì)電氣傳動領(lǐng)域劃時代的技術(shù)進步。隨著變頻器的廣泛應(yīng)用，變頻器日益成為工廠自動化領(lǐng)域最大的電磁污染源?？梢越?jīng)常的看到在一間設(shè)備密集型工廠裝機幾十臺上百臺變頻器。變頻器直—交逆變器的非線性等效負荷使得變頻器在許多系統(tǒng)集成工程中不僅污染工廠供電系統(tǒng)，還直接對自動化工程項目干擾，引起測控系統(tǒng)失準(zhǔn)失靈，嚴(yán)重破壞大系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至變頻器自身受到干擾引發(fā)“自舉”式的調(diào)速故障。盡管國際標(biāo)準(zhǔn)對電氣設(shè)備 EMC（IEC61000系列電磁兼容設(shè)計）有嚴(yán)格的規(guī)范，并且中國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局已決定在國內(nèi)“等同”采用，同時，中國國家標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T 14549-93已經(jīng)生效14年之久，但是國家經(jīng)濟技術(shù)的飛速發(fā)展使得功率電子開關(guān)器件的污染控制已經(jīng)刻不容緩。

　　本文作者來自自動化集成工程一線。在近年的客服中經(jīng)常遇到變頻器的干擾問題，造成設(shè)備誤動作，使得工廠的生產(chǎn)線不能運行，而且這一類問題的原因查找起來也比較困難，經(jīng)過查閱有關(guān)資料，再結(jié)合工作中處理問題的一些經(jīng)驗來具體談一下變頻器干擾的來源，傳播方式以及一些針對實際應(yīng)用中遇到干擾問題的不同情況的處理，希望不同于教科書的教條說教。

2 變頻器干擾分析

　　變頻器的干擾問題一般分為變頻器自身干擾；外界設(shè)備產(chǎn)生的電磁波對變頻器干擾；變頻器對其它弱電設(shè)備干擾3類情況。 變頻器本身就是一個干擾源，眾所周知， 變頻器由主回路和控制回路兩大部分組成，變頻器主回路主要由整流電路，逆變電路，控制電路組成，其中整流電路和逆變電路由電力電子器件組成，電力、電子器件具有非線性特性，當(dāng)變頻器運行時，它要進行快速開關(guān)動作，因而產(chǎn)生高次諧波，這樣變頻器輸出波形除基波外還含有大量高次諧波。無論是哪一種干擾類型，高次諧波是變頻器產(chǎn)生干擾的主要原因。，變頻器本身就是諧波干擾源，所以對電源側(cè)和輸出側(cè)的設(shè)備會產(chǎn)生影響。與主回路相比，變頻器的控制回路卻是小能量、弱信號回路，極易遭受其它裝置產(chǎn)生的干擾。因此，變頻器在安裝使用時，必須對控制回路采取抗干擾措施。

3變頻器干擾案例問題分析及其處理

　　3.1 怎樣來判定變頻器出現(xiàn)干擾問題

　　變頻器的干擾問題主要體現(xiàn)在電機的運行情況上。例如電機在運行過程中突然挺停機，電機運行時快時慢，運行速度不穩(wěn)定。電機停不下來，按鈕不起任何作用等等，這些都是變頻器受到干擾情況的體現(xiàn)。

　　3.2 第三種方式接地

　　干擾問題的一般處理方法是要保證良好的接地，接地端子的一般要求為：接地端子以“第三種方式”接地（單獨接地）， 接地線愈短愈好， 而且必須接地良好; 控制回路線使用屏蔽線，而且屏蔽線遠端屏蔽層懸空，近端接地; 根據(jù)產(chǎn)品要求， 合理布線， 強電和弱電分離， 保持一定距離， 避免變頻器動力線與信號線平行布線， 應(yīng)分散布線; 增加抗無線干擾濾波器，變頻器輸入和輸出抗干擾濾波器或電抗器; 采取防止電磁感應(yīng)的屏蔽措施，甚至可將變頻器用金屬鐵箱屏蔽起來; 適當(dāng)降低載波頻率; 若用通訊功能，RS485通訊線用雙絞線。下面，我將以在實際使用中針對不同的干擾情況做具體分析。

　　3.3 三相五線制供電

　　曾經(jīng)遇到過這樣一種情況，變頻器一直運轉(zhuǎn)，按停止按鈕不起作用，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)變頻器的地線只與變壓器的中性線相連接，而變壓器的中性線沒有連接到大地， 將變壓器的中性線接地后變頻器恢復(fù)正?！，F(xiàn)在的很多小型工廠里面一般不重視地線的連接。 機床出廠時，按照國家電工法規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，地線與中性線是嚴(yán)格分開的，配電柜里中性線有專用接線端子，地線有專用接地螺釘。由于該用戶從變壓器過來三根相線和一根中性線，只把中性線接到“N”端子上，而地線沒有和中性線相連，雖說控制線使用了屏蔽線，屏蔽層也接到了接地螺釘，但沒有和大地相連， 起不到屏蔽作用，導(dǎo)致了變頻器因干擾失控電機停不下來。把配電柜里中性線和地線連接后即恢復(fù)正常，也可以把配電柜里地線直接接到大地。許多用戶都是采取把地線與中性線相連的辦法，但是采用這種辦法存在弊端，就是假如中性線斷開， 啟動機床某一動作， 可能使機床帶電， 對人身造成安全危脅。這種干擾屬于變頻器本身干擾類型。

　　3.4外界設(shè)備對變頻器的干擾案例

　?。?）現(xiàn)象。電機偶爾停不下來，經(jīng)檢查屏蔽層接地正確良好，降低載波頻率不起作用。變頻器輸入側(cè)及輸出側(cè)加磁環(huán)濾波器不起作用。

　?。?）分析。安裝變頻器的配電柜與動力配電室相距太近，配電室配電柜有大電流流過，在電流周圍有較強磁場，干擾了變頻器正常工作，把配電柜遠離配電室后即恢復(fù)正常，這屬于外界設(shè)備對變頻器干擾。

　　3.5變頻器對外界設(shè)備的干擾案例

　?。?）現(xiàn)象。起動變頻器后，電機不動作。

　?。?）分析。變頻器由外部4-20ma給定運轉(zhuǎn)頻率，4-20MA的直流信號由變送器送入，看顯示板，頻率顯示為0.00。用電流表量測量變送器的輸出端，發(fā)現(xiàn)無輸出。在變送器的輸出端子并上一102電容后，再啟動，設(shè)備恢復(fù)正常，說明信號源受到干擾。在工程實踐中一個簡單的信號線并聯(lián)電容解決了大問題是經(jīng)常有效的實用方法。這屬于變頻器對外部設(shè)備的干擾。

4 結(jié)束語

　　隨著工業(yè)自動化的快速發(fā)展，變頻器的使用也越來越普遍，變頻器的干擾問題也將會遇到很多，許多終端用戶在遇到這一問題的時候往往不知道如何解決，希望本文能給他們提供一些幫助。