變頻技術中常出現的問題及對策
時間:2006-04-21 14:58:00來源:0
導語:?為了減少漏電流和高次諧波噪音的干擾,對變頻器控制電梯設備的設計、施工及測定時所應考慮的問題。
由于VVVF控制方式具有高效、節能等優點,在工業領域,特別是電氣設備上得以廣泛應用。電梯領域采用VVVF控制方式為時較早,目前電梯行業幾乎都已采用這種控制方式,其優點是很明顯的,但從原理上講,這類系統依然存在著漏電流和高次諧波噪音。
作為一種對策,現在比較有效的方法是在變頻器上設置有效的屏蔽回路。下面就說明為了減少漏電流和高次諧波噪音的干擾,對變頻器控制電梯設備的設計、施工及測定時所應考慮的問題。
1 漏電流的產生原理
變頻器控制方法采用的是高速開關PWM脈寬調制。在控制系統中,驅動曳引電動機的變頻器輸出電壓波形,由于高頻和高壓是急劇變化的,因而,在電動機線圈和外殼之間、在電動機引出線和大地之間存在著寄生電容(其靜電電容量會因設置條件和機器的不同而大副變化),因此寄生電容就會有高頻成分的漏電流流向大地
圖1所示的是變頻器與可控硅兩種控制方式的比較情況。在可控硅控制中,雖然可控硅觸發時的電壓變化也大,也會有脈沖漏電流流產生,但在單相1個周期中,脈沖不會超過2次,設60Hz地區可知1秒的開關觸發次數也就是360次(60Hz × 3相 × 2次)。其平均漏電流值很小,可以忽略不計。而使用變頻器的PWM方式,其開關觸發次數可達3—10KHz,因此與可控硅控制方式相比,變頻器控制方式的漏電流流是很大的。
這種漏電流流經寄生電容流向大地的僅是高頻部分,與因絕緣不良或短路形成的工頻(50/60Hz)漏電流是基本不同的,后者是直接流向大地的,與可控硅控制的電梯一樣,這種工頻漏電流值也是很小的。
由于漏電流中包含有高頻電流和工頻電流兩部分,所以可以用漏電流斷路器、漏電流繼電器或者漏電報警器來檢測其中所含變頻器產生的高頻漏電流。
2 漏電流斷路器、漏電報警器的選擇與漏電流的測定方法
漏電流斷路器、漏電報警器等是以防止人體觸電和因短路造成的火災為目的。對于機電設備而言,設置漏電流斷路器或漏電報警器的目的就是為了在絕緣老化而發生短路時,檢測出直接流向接地端的工頻電源頻率,并切斷電源。當測定變頻器控制電梯時,應使用與變頻器相應的漏電電流計。而檢測工頻電源頻率則是用不能檢測高頻漏電流電流的相應型號的漏電電流計。與變頻器相應型號的測定器,可把高頻的靈敏度從截止頻率(大約700HZ左右)降下來,有可能將測定范圍限定在工頻電源頻率附近。
3 關于漏電流斷路器或漏電報警器的設定值
在變頻器控制的電梯中使用與變頻器相應的漏電流斷路器或漏電報警器的同時,對于每一臺電梯還應設定以下的靈敏度電流作為目標基準。
當由電氣設備的技術標準、勞動安全規則等對額定工作電流有所規定時,對每一臺電梯都要備有漏電流斷路器或漏電報警器。
靈敏度電流的目標設定值:1.一般電梯200MA 2. 家用電梯 30MA
4 高頻漏電流問題的對策
在變頻器控制的電梯中,如前所述,會產生工頻電源頻率高的漏電流,因此,在電梯的電源部分要安裝漏電流斷路器或漏電報警器,它對于電梯以及設備的影響很小。
4.1 關于其它設備的漏電流斷路器或漏電報警器不動作的問題
若漏電流斷路器或漏電報警器置于變頻器控制的動力線,電梯運行,對于電梯以外的其它設備的漏電流斷路器或漏電報警器有發生不能動作的可能。
如圖2所示,設于電梯動力用變壓器分路中的漏電流斷路器或漏電報警器,因不是與變頻器相應的型號,由于流經接地線的高頻漏電流作用,以至不能動作。作為對策,應把其它設備上用的漏電流斷路器或漏電報警器更換為變頻器相應型號。
由此,對于和變頻器控制電梯使用同一變壓器的設備,可推薦使用與變頻器相應型號的漏電流斷路器或漏電報警器。
4.2 使用臨時電源時,漏電流斷路器或漏電報警器不動作的問題
在大樓建設過程中,用臨時電源驅動電梯,設在臨時電源上的漏電流斷路器或漏電報警器有不動作的情況發生。例如,這時的漏電流斷路器或漏電報警器不一定是與變頻器相應型號,所以,由于高頻漏電流的影響,以至不動作。這時尤其是當漏電流斷路器或漏電報警器的設定值很低的情況,因此也必須選用與變頻器相應的型號。再者,推薦在每一臺電梯上設置漏電流斷路器或漏電報警器。
4.3電梯更新時漏電流斷路器或漏電報警器不動作的問題
在把老式電梯更新為變頻器控制電梯時,漏電流斷路器或漏電報警器會不動作。如原有電梯用的不是與變頻器相適應的漏電流斷路器或漏電報警器,繼續使用則可能發生不動作。因此推薦更新為與變頻器相對應的漏電流斷路器或漏電報警器。
5 關于高次諧波噪音的對策:
5.1 高次諧波噪音的發生原理
產生高次諧波噪音的原理與漏電流流是一樣的。由于驅動曳引電動機變頻器裝置的輸出電壓波形也是高頻高壓,變化劇烈,因此會產生高次諧波噪音。其路線如圖3所示。
變頻器控制電梯產生的高次諧波噪音大體可分4種類型
(1) 輻射噪音
在變頻器及電動機的輸出線和進入變頻器裝置的輸入線之間的空間內存在電磁波,這就產生了輻射噪音。如圖3中所示的①、②、③。這種噪音就成了對通訊設備天線和信號線的噪音障礙
(2) 電磁感應噪音
由于進入電動機的輸出線以及進入變頻器的輸入線的電流會形成一個磁場,使其和接近的設備信號線發生感應而產生噪音。如圖3中的④。
(3) 靜電感應噪音
由于進入電動機的輸出線以及進入變頻器的輸入線之間存在電位差(即電場),感應與其接近的設備信號線而產生噪音,如圖3中的⑤、⑥。
(4) 電路傳播噪音
由電源線以及接地線直接進入設備的高次諧波噪音,如圖3中的⑦、⑧。
5.2高次諧波噪音的影響及對策:
由變頻器控制的電梯產生的高次諧波噪音一般集中在100KHz——3MHz之內。在該頻帶內受影響最低大的是調幅(MA)無線電。對于高次諧波噪音具有敏感影響的還有某些通訊設備和運算放大器(OA)設備等弱電設備。變頻器控制的電梯中裝有濾波器,以便在開關元件開、關狀態下可以抑制觸發電涌,并減少高次諧波噪音的產生。但是對于高次諧波敏感的設備,諸如通訊設備和OA設備而言,還應采取以下對策:
(1) 對于輻射噪音,要限制噪音發生源和可能受其影響的設備的距離;或者對噪音源和會受其影響的設備做好屏蔽。
(2) 對于電磁感應噪音和靜電感應噪音,要盡可能遠離噪音源和會施給影響的設備。
(3) 對于由電源線直接影響設備的噪音,要作到:電梯動力線、接地線和設備的電源線、接地線相互分離。
以上基本對策是一般的,下面介紹具體對策:
(1) 對電源線感應噪音對策
為了防止由電梯動力線形成的電磁感應和靜電感應噪音對弱電設備的信號線和電源線的感應,應采取以下措施
a. 電梯動力線和弱電設備的電源線之間不能平行配線。如果交叉配線時,其間距離應在1m以上。
b. 電梯動力線和弱電設備的電源線不能平行配線。如果交叉配線時其間距離應在1m以上。若分離比較困難,則弱電設備的電源線要加用金屬軟管。如圖4所示。
(2) 對電源變壓器感應噪音的對策
供給弱電設備電源和電梯電源是統一變壓器時,電梯產生的噪音會通過電源線干擾弱電設備。這種情況下,應使電梯電源的變壓器和弱電設備的變壓器分離。參見圖5。
(3) 關于接地線對弱電設備干擾噪音的對策
由于弱電設備的接地線和電梯上的接地線相連,電梯產生的噪音經由接地線產生干擾。為此,應使電梯的接地線與弱電設備的接地線分離。參見圖6。
a. 應避免電梯與弱電設備的采用公用接地線,一定要各自獨立配線,獨立接地。
b. 電梯電源變壓器的接地線要做專用接地,獨立配線。
(4) 對于弱點設備應考慮的事項
對于通訊設備或OA設備,在與具有電磁兼容性的設備共同使用時,為了防止輻射噪音及電源線產生的噪音干擾,應采取以下措施;
a. 為了避開電梯輻射噪音的干擾,在電梯的機房及動力線附近不能設置無線電及其它通訊設施的天線。
b. 對易受噪音干擾的設備,應在設備電源線上設置線路濾波器或噪音切斷裝置(即絕緣變壓器),以防止電源線的噪音干擾。特別對小型電話交換機、音響設備、有線和無線廣播設施,事先就應考慮到這個問題。
c. 當需要設置安全保密傳感器的時候,應事先與生產廠家做好協商,對電梯的防噪音干擾采取特別的措施。
(5) 其他
在電源及設備上若不能實施上述(1)—(4)說明的對策措施時,應事先與電梯制造廠妥善協商。
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