Wie geht man mit Frequenzumrichter-Störungen um?

Einführung

Frequenzumrichter, auch bekannt als Antriebe mit variabler Frequenz (VFD) oder drehzahlvariable Antriebesind entscheidende Komponenten in modernen industriellen Anwendungen. Sie ermöglichen eine präzise Steuerung von Motordrehzahl und -drehmoment und verbessern so Effizienz und Leistung. Das Funktionsprinzip von Frequenzumrichtern erzeugt naturgemäß starke elektromagnetische Störungen. In diesem Artikel werden die Funktionsprinzipien von Frequenzumrichtern erörtert und wirksame Methoden zur Entschärfung von Störungen beschrieben.

Harmonische Interferenz auspacken

Frequenzumrichter wandeln einen Wechselstromeingang mit fester Frequenz in einen Ausgang mit variabler Frequenz um, um die Motordrehzahl zu steuern. Dieser Prozess erzeugt Oberwellen, die ein Vielfaches der Grundfrequenz sind. Oberschwingungsstörungen können Spannungs- und Stromwellenformen verzerren, was zu einem geringeren Wirkungsgrad und möglichen Schäden an empfindlichen Geräten führt.

1. Erkennungs- und Überwachungsinstrumente:

Herkömmliche Messgeräte wie Strom- und Spannungsmesser erfüllen ihren Zweck, aber die Integration digitaler Anzeigen wie Tachometer verbessert die Überwachungsmöglichkeiten durch die Umwandlung analoger Größen in digitale Werte. Dies hilft bei der Identifizierung und Quantifizierung von Oberschwingungsfrequenzen.

2. Kontrollgeräte für präzises Management:

Um eine präzise Steuerung angesichts von Oberwellenstörungen zu gewährleisten, kommen Analog-Digital-Module (AD) und speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) ins Spiel. Diese Geräte wandeln analoge Größen effektiv in digitale Rückmeldungen um und ermöglichen so differenzierte Steuerungs- und Minderungsstrategien.

3. VFD Einstellungen:

Die Feinabstimmung der Wechselrichtereinstellungen erweist sich als entscheidend für die Abschwächung von Oberschwingungsstörungen. Die Benutzer können Ausgangsparameter wie Spannungs- oder Stromsignale wählen, was die Anpassung an spezifische betriebliche Anforderungen ermöglicht. Diese Flexibilität ist entscheidend für die Anpassung der des Frequenzumrichters Leistung für unterschiedliche Anforderungen.

Bekämpfung von Störungen durch leitungsgebundene Funkfrequenzemissionen

Leitungsgebundene Emissionen treten auf, wenn sich das vom Wechselrichter erzeugte Hochfrequenzrauschen entlang von Stromleitungen und anderen Leitern ausbreitet. Diese Art von Störung kann den Betrieb von Geräten in der Nähe beeinträchtigen, die an dieselbe Stromversorgung angeschlossen sind, und zu Fehlfunktionen oder sogar Schäden führen.

1. Kommunikationsprotokolle:

Die Nutzung fortschrittlicher Kommunikationsmethoden wie MODBUS, PROFIBUS oder PROFINET bietet eine umfassende Lösung für Störungen durch leitungsgebundene Hochfrequenzemissionen. Diese Protokolle ermöglichen die Datenerfassung und -steuerung in Echtzeit und minimieren die Auswirkungen von Störungen auf Geräte, die das gleiche Stromnetz nutzen.

2. Verdrahtungspraktiken:

Um Störungen zu minimieren, ist eine sorgfältige Verdrahtung unerlässlich. Eine klare Trennung zwischen Strom- und Signalleitungen und deren Abstand zu den Eingangs- und Ausgangsleitungen des Umrichters minimiert das Störungspotenzial, unabhängig von der Entfernung zwischen den Geräten und dem Frequenzumrichter.

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Umgang mit Hochfrequenzstrahlungsstörungen

Abgestrahlte Störungen entstehen, wenn die vom Frequenzumrichter erzeugten Hochfrequenzsignale als elektromagnetische Wellen in die Umgebung abgestrahlt werden. Diese Wellen können den Betrieb von elektronischen Geräten in der Nähe stören, insbesondere von solchen mit empfindlichen Hochfrequenzkomponenten.

1. Wirksame Abschirmungsmaßnahmen:

Während Frequenzumrichter sind in der Regel mit Eisenmänteln zur Abschirmung versehen, so dass zusätzliche Maßnahmen zur Vermeidung von Strahlungsstörungen erforderlich sind. Die Abschirmung der Ausgangsleitungen mit Stahlrohren verstärkt den Schutz vor elektromagnetischen Störungen und gewährleistet minimale Auswirkungen auf elektronische Geräte in der Nähe.

2. Überlegungen zur Entfernung:

Die Einhaltung eines beträchtlichen Abstands zwischen den Signalleitungen und den Hauptstromkreisen sowie den Steuerleitungen ist von entscheidender Bedeutung. Diese Trennung minimiert Kreuzinterferenzen und schafft eine kontrolliertere Umgebung für elektronische Geräte, die in der Nähe von den Frequenzumrichter.

3. Erdung für verbesserte Abschirmung:

Die Wirksamkeit von Abschirmschichten zur Vermeidung von Strahlungsstörungen hängt von einer zuverlässigen Erdung ab. Die Sicherstellung der Erdung von Abschirmschichten verbessert deren Fähigkeit, elektromagnetische Strahlung zu neutralisieren, und macht die Abschirmungsmaßnahmen robuster.

Was sind die wichtigsten Schritte zur Behebung von Interferenzen vor Ort?

1. Ergreifung von Maßnahmen zur Bekämpfung von Software-Eingriffen

Die Implementierung von Softwarelösungen wie adaptive Filterung, Fehlerkorrekturalgorithmen und Rauschunterdrückungstechniken kann die Auswirkungen von Störungen erheblich reduzieren. Diese Maßnahmen können dabei helfen, zwischen tatsächlichen Signalen und Rauschen zu unterscheiden, was die Zuverlässigkeit des Systems verbessert.

2.Korrekte Erdung durchführen

Eine ordnungsgemäße Erdung ist wichtig, um Störungen durch Frequenzumrichter zu verringern. Stellen Sie sicher, dass alle Komponenten korrekt geerdet sind, damit unerwünschte Störungen sicher abgeleitet werden können. Die Erdung trägt auch dazu bei, Potenzialunterschiede zu verringern, die Störungen verursachen können.

• Die Hauptstromkreisklemme PE (E, G) des Wechselrichters muss geerdet sein.
• Das Erdungskabel des Wechselrichters sollte einen Querschnitt von mindestens 4 mm² haben und nicht länger als 20 Meter sein.
• Die Schutz- und Betriebserdung anderer elektrischer Geräte sollte getrennte Erdungspole haben und schließlich am Erdungspunkt des Verteilerschrankes zusammenlaufen.
• Abgeschirmte Erdungen für Steuersignale und Hauptstromkreisleitungen sollten ebenfalls getrennte Erdungspole haben und schließlich am elektrischen Erdungspunkt des Verteilerschranks zusammenlaufen.

3.blockieren Störquellen

Die Abschirmung des Wechselrichters und seiner Komponenten kann die Ausbreitung von Störungen verhindern. Verwenden Sie Metallgehäuse und Abschirmungsmaterialien, um zu verhindern, dass elektromagnetische Wellen austreten und andere Geräte beeinträchtigen. Ordnungsgemäß abgeschirmte Kabel und Komponenten können auch die leitungsgebundenen und abgestrahlten Emissionen minimieren.

4. vernünftige Verkabelung

Organisieren Sie die Verkabelung so, dass das Risiko von Interferenzen minimiert wird. Halten Sie Strom- und Signalkabel getrennt und verlegen Sie sie nicht parallel zueinander. Verwenden Sie paarweise verdrillte Kabel für Signalleitungen, um die Auswirkungen elektromagnetischer Felder zu verringern. Eine ordnungsgemäße Verkabelung kann sowohl leitungsgebundene als auch abgestrahlte Störungen erheblich reduzieren.

5.Isolierung von Interferenzen

Der Einsatz von Trenntransformatoren oder Optokopplern kann helfen, den Weg der Störungen zu unterbrechen. Diese Geräte sorgen dafür, dass Signale ohne direkte elektrische Verbindung übertragen werden können, wodurch die Möglichkeit der Ausbreitung von Störungen verringert wird.

6. Setzen von Filtern im Systemkreislauf

Filter werden zur Unterdrückung von Störsignalen verwendet, die über Stromleitungen geleitet werden:

• Eingabe-Filter: Reduzieren leitungsgebundene Störungen aus der Stromversorgung. Dazu gehören Netzfilter (bestehend aus Induktivitäten zur Erhöhung der Impedanz bei hohen Frequenzen) und Abstrahlungsfilter (bestehend aus Hochfrequenzkondensatoren zur Absorption hochfrequenter Oberwellenkomponenten).
• Ausgabe-Filter: Sie reduzieren die Oberschwingungsanteile im Ausgangsstrom. Sie mindern auch das zusätzliche Drehmoment, das durch Oberschwingungsströme in Motoren verursacht wird.

7. die Verwendung von Reaktoren

Drosselspulen können am Eingang und am Ausgang von Frequenzumrichtern eingesetzt werden, um die Geschwindigkeit der Spannungsänderung zu begrenzen und die Oberwellenverzerrung zu verringern. Drosselspulen tragen zur Glättung der Stromwellenform bei, wodurch Oberschwingungsstörungen minimiert und die Stromqualität insgesamt verbessert werden.

Schlussfolgerung

Die Beherrschung der von Frequenzumrichtern ausgehenden Störungen ist für die Aufrechterhaltung der Leistung und Zuverlässigkeit industrieller Systeme von entscheidender Bedeutung. Durch geeignete Maßnahmen wie Softwareanpassungen, ordnungsgemäße Erdung, Abschirmung, vernünftige Verkabelung, Isolierung, Filterung und den Einsatz von Drosseln können die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen erheblich reduziert werden, so dass der reibungslose Betrieb von Frequenzumrichtern und benachbarten elektronischen Geräten gewährleistet ist.