變頻器在玻璃鋼化爐中選型配置方法

(3)輸出濾波器
當(dāng)變頻器與電動機(jī)之間的連線很長時，電線間的分布電容會產(chǎn)生較大的高頻電流，可能造成變頻器過電流跳閘、漏電流增加、電流顯示精度變差等。輸出濾波器的作用就是為了抑制以上問題的出現(xiàn)。
在鋼化爐中使用變頻器需要注意的問題就是將變頻器與電機(jī)的連線控制在50 m以內(nèi)，超出50 m需要選配輸出濾波器。而風(fēng)機(jī)系列變頻器應(yīng)把長度控制在100 m以內(nèi)，否則也需要選配輸出濾波器。
6 變頻器諧波的治理
在玻璃鋼化控制系統(tǒng)中，干擾是困擾人們最大的問題。由于控制系統(tǒng)大量采用變頻器驅(qū)動，使得非線性負(fù)載顯著增加，即當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，形成了非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波，如圖3所示。

諧波的危害在于它可以使電網(wǎng)中的電氣元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，使輸變電及用電設(shè)備的效率顯著降低，另外還會引起電網(wǎng)中局部的串聯(lián)或并聯(lián)諧振，從而使諧波放大化。諧波通過電網(wǎng)傳導(dǎo)可影響電氣設(shè)備的正常工作，如使變壓器產(chǎn)生機(jī)械震動、局部過熱、絕緣老化、減少使用壽命、繼電器保護(hù)裝置誤動作、儀表顯示出現(xiàn)偏差等一系列問題。
鋼化爐主要靠雙向晶閘管或固態(tài)繼電器2種電力電子元件進(jìn)行調(diào)功，而這2種元件的觸發(fā)信號均為弱電信號。諧波對弱電信號的干擾尤為嚴(yán)重，它會通過電網(wǎng)傳導(dǎo)到觸發(fā)源進(jìn)行干擾，使其部分非正常觸發(fā)，導(dǎo)致加熱系統(tǒng)紊亂，不受系統(tǒng)控制。所以針對鋼化爐的電源環(huán)境從以下方面對諧波進(jìn)行了治理。
(1)調(diào)節(jié)變頻器載波比
增加交流/直流電抗器可以增加供電電源的內(nèi)阻抗，減小諧波分量。另外還可以對變頻器的載波比進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高變頻器的載波比，可以有效地抑制低次諧波。特別是參考波幅值與載波幅值＜1時，13次以下的奇數(shù)諧波將不再出現(xiàn)。但由于載波比的提高會加大電機(jī)噪聲的產(chǎn)生，所以要適當(dāng)對載波比進(jìn)行調(diào)節(jié)。
(2)使用隔離變壓器
使用隔離變壓器是降低電源傳導(dǎo)干擾的有效措施。隔離變壓器的隔離層可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾隔離在一側(cè)。在鋼化控制系統(tǒng)中常用于PLC、繼電器、電磁閥等低壓小功率電氣設(shè)備的抗傳導(dǎo)干擾。
(3)選用開關(guān)電源
在鋼化系統(tǒng)中的典型表現(xiàn)是采用普通電源對編碼器、傳感器等進(jìn)行供電，可能由于電源內(nèi)存在諧波電流，導(dǎo)致傳感器出現(xiàn)微導(dǎo)通現(xiàn)象，使得PLC接收到錯誤的輸入信號，產(chǎn)生誤動作。
為了解決此種干擾，采用開關(guān)電源對元件進(jìn)行供電，利用其內(nèi)部的濾波組件設(shè)計所產(chǎn)生的強(qiáng)抗干擾能力進(jìn)行干擾抑制，同時還具有防止因電器本身的干擾傳導(dǎo)給電源的功能。
(4)增加鐵氧體磁環(huán)
檢測信號和控制信號的傳輸均由信號線做為載體，做好信號線上的抗干擾工作能確保整個控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性。
一般信號線上的干擾主要來自空間的電磁輻射，可以采用雙絞線傳輸改變導(dǎo)線電磁感應(yīng)e的方向，從而使其感應(yīng)互相抵消，降低共模干擾。使用鐵氧體磁環(huán)抑制信號線上的干擾是非常實用的選擇，鐵氧體磁環(huán)又稱“吸收磁環(huán)”，尤其對于高頻噪聲有很好的抑制作用，并且在不同的頻率下呈現(xiàn)不同的阻抗特性。
鐵氧體磁環(huán)的選擇及使用應(yīng)遵循以下幾點：
①電路阻抗：電路的阻抗越低，則鐵氧體磁環(huán)（磁珠）的濾波效果越好；鐵氧體材料的阻抗越大，濾波效果也越好。
②電流的影響：在電源線上使用時，可以將電源線與電源回流線同時同向穿過磁環(huán)，匝數(shù)越多對頻率較低的干擾抑制效果越好，而對頻率較高的噪聲抑制作用較弱。以盲目增加匝數(shù)達(dá)到增加衰減量是常見的錯誤，由于寄生電容增加，高頻的阻抗會減小。
③鐵氧體材料：根據(jù)抑制干擾的頻率不同，選擇不同磁導(dǎo)率的鐵氧體材料。鐵氧體材料的磁導(dǎo)率越高，低頻的阻抗越大，高頻的阻抗越小。一般鐵氧體磁環(huán)均為（Mn－Zn）材料制成。
④鐵氧體磁環(huán)尺寸：磁環(huán)的內(nèi)外徑差越大，軸向越長，阻抗越大。因此，要獲得大的衰減，內(nèi)徑必須包緊導(dǎo)線，盡量使用體積較大的磁環(huán)。
⑤鐵氧體磁環(huán)的安裝位置：盡量靠近干擾源。對于鋼化設(shè)備電控柜上的電纜，磁環(huán)應(yīng)盡量靠近柜體電纜的進(jìn)出口處。
⑥鐵氧體磁環(huán)在鋼化爐中的應(yīng)用：在鋼化爐系統(tǒng)應(yīng)用中，根據(jù)干擾信號頻帶較寬的特點，在PLC與觸摸屏的通訊電纜上分別套2個磁環(huán)，并且線纜穿過每個磁環(huán)同向繞2匝和3匝，這樣分別抑制了高頻干擾和低頻干擾。
另外，在風(fēng)機(jī)變頻器三相電源輸入側(cè)，每2相分別套1個磁環(huán)，以增加低頻阻抗，抑制部分干擾信號。
(5)良好的接地系統(tǒng)
接地是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地系統(tǒng)可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，所以必須確保鋼化系統(tǒng)電控柜中的所有設(shè)備接地良好。要求使用短、粗的接地線（建議采用金屬網(wǎng)，因其在高頻時阻抗較低）連接到公共地線上，與變頻器相連的控制設(shè)備要與其共地。且要求接地電阻小于4 Ω，否則需要增加接地極進(jìn)行改善。
通過以上措施的實施，基本改善了鋼化爐控制系統(tǒng)的電源環(huán)境，保證了設(shè)備的正常運行。