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中達電通公司 成都機電業務處                袁賢才

Yuan Xiancai

 

摘  要：來自機電集成自動化工程一線的經驗總結。重點討論解決變頻器抗干擾運行的工程實踐。

關鍵詞：變頻器抗干擾 接地 信號

    交流感應異步電動機變頻器調速是20世紀電氣傳動領域劃時代的技術進步。隨著變頻器的廣泛應用，變頻器日益成為工廠自動化領域最大的電磁污染源。可以經常的看到在一間設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集成工程中不僅污染工廠供電系統，還直接對自動化工程項目干擾，引起測控系統失準失靈，嚴重破壞大系統的穩定性，甚至變頻器自身受到干擾引發“自舉”式的調速故障。盡管國際標準對電氣設備EMC（IEC61000系列電磁兼容設計）有嚴格的規范，并且中國國家質量技術監督局已決定在國內“等同”采用，同時，中國國家標準電能質量公用電網諧波GB/T 14549-93已經生效14年之久，但是國家經濟技術的飛速發展使得功率電子開關器件的污染控制已經刻不容緩。

    本文作者來自自動化集成工程一線。在近年的客服中經常遇到變頻器的干擾問題,造成設備誤動作,使得工廠的生產線不能運行,而且這一類問題的原因查找起來也比較困難,經過查閱有關資料,再結合工作中處理問題的一些經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。

    變頻器的干擾問題一般分為變頻器自身干擾；外界設備產生的電磁波對變頻器干擾；變頻器對其它弱電設備干擾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，當變頻器運行時，它要進行快速開關動作，因而產生高次諧波，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，所以對電源側和輸出側的設備會產生影響。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。

    變頻器的干擾問題主要體現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。

    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；根據產品要求，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；采取防止電磁感應的屏蔽措施，甚至可將變頻器用金屬鐵箱屏蔽起來； 適當降低載波頻率； 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

    曾經遇到過這樣一種情況，變頻器一直運轉，按停止按鈕不起作用，經檢查發現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正常。現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，按照國家電工法規定的標準，地線與中性線是嚴格分開的，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。

    （1）現象。電機偶爾停不下來，經檢查屏蔽層接地正確良好，降低載波頻率不起作用。變頻器輸入側及輸出側加磁環濾波器不起作用。

    （2）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正常，這屬于外界設備對變頻器干擾。

    （1）現象。起動變頻器后，電機不動作。

    （2）分析。變頻器由外部4-20ma給定運轉頻率,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,發現無輸出。在變送器的輸出端子并上一102電容后，再啟動，設備恢復正常，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電容解決了大問題是經常有效的實用方法。這屬于變頻器對外部設備的干擾。
4 結束語

    隨著工業自動化的快速發展，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。