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變頻技術(shù)中常出現(xiàn)的問題及對(duì)策

時(shí)間:2006-04-21 14:58:00來源:0

導(dǎo)語:?為了減少漏電流和高次諧波噪音的干擾,對(duì)變頻器控制電梯設(shè)備的設(shè)計(jì)、施工及測定時(shí)所應(yīng)考慮的問題。
由于VVVF控制方式具有高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)領(lǐng)域,特別是電氣設(shè)備上得以廣泛應(yīng)用。電梯領(lǐng)域采用VVVF控制方式為時(shí)較早,目前電梯行業(yè)幾乎都已采用這種控制方式,其優(yōu)點(diǎn)是很明顯的,但從原理上講,這類系統(tǒng)依然存在著漏電流和高次諧波噪音。 作為一種對(duì)策,現(xiàn)在比較有效的方法是在變頻器上設(shè)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(duì)變頻器控制電梯設(shè)備的設(shè)計(jì)、施工及測定時(shí)所應(yīng)考慮的問題。 1 漏電流的產(chǎn)生原理 變頻器控制方法采用的是高速開關(guān)PWM脈寬調(diào)制。在控制系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)曳引電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)線圈和外殼之間、在電動(dòng)機(jī)引出線和大地之間存在著寄生電容(其靜電電容量會(huì)因設(shè)置條件和機(jī)器的不同而大副變化),因此寄生電容就會(huì)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(fā)時(shí)的電壓變化也大,也會(huì)有脈沖漏電流流產(chǎn)生,但在單相1個(gè)周期中,脈沖不會(huì)超過2次,設(shè)60Hz地區(qū)可知1秒的開關(guān)觸發(fā)次數(shù)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(jì)。而使用變頻器的PWM方式,其開關(guān)觸發(fā)次數(shù)可達(dá)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(jīng)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(bào)警器來檢測其中所含變頻器產(chǎn)生的高頻漏電流。 2 漏電流斷路器、漏電報(bào)警器的選擇與漏電流的測定方法 漏電流斷路器、漏電報(bào)警器等是以防止人體觸電和因短路造成的火災(zāi)為目的。對(duì)于機(jī)電設(shè)備而言,設(shè)置漏電流斷路器或漏電報(bào)警器的目的就是為了在絕緣老化而發(fā)生短路時(shí),檢測出直接流向接地端的工頻電源頻率,并切斷電源。當(dāng)測定變頻器控制電梯時(shí),應(yīng)使用與變頻器相應(yīng)的漏電電流計(jì)。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(yīng)型號(hào)的漏電電流計(jì)。與變頻器相應(yīng)型號(hào)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(guān)于漏電流斷路器或漏電報(bào)警器的設(shè)定值 在變頻器控制的電梯中使用與變頻器相應(yīng)的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器的同時(shí),對(duì)于每一臺(tái)電梯還應(yīng)設(shè)定以下的靈敏度電流作為目標(biāo)基準(zhǔn)。 當(dāng)由電氣設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、勞動(dòng)安全規(guī)則等對(duì)額定工作電流有所規(guī)定時(shí),對(duì)每一臺(tái)電梯都要備有漏電流斷路器或漏電報(bào)警器。 靈敏度電流的目標(biāo)設(shè)定值:1.一般電梯200MA 2. 家用電梯 30MA 4 高頻漏電流問題的對(duì)策 在變頻器控制的電梯中,如前所述,會(huì)產(chǎn)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(bào)警器,它對(duì)于電梯以及設(shè)備的影響很小。 4.1 關(guān)于其它設(shè)備的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器不動(dòng)作的問題 若漏電流斷路器或漏電報(bào)警器置于變頻器控制的動(dòng)力線,電梯運(yùn)行,對(duì)于電梯以外的其它設(shè)備的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器有發(fā)生不能動(dòng)作的可能。 如圖2所示,設(shè)于電梯動(dòng)力用變壓器分路中的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器,因不是與變頻器相應(yīng)的型號(hào),由于流經(jīng)接地線的高頻漏電流作用,以至不能動(dòng)作。作為對(duì)策,應(yīng)把其它設(shè)備上用的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器更換為變頻器相應(yīng)型號(hào)。 由此,對(duì)于和變頻器控制電梯使用同一變壓器的設(shè)備,可推薦使用與變頻器相應(yīng)型號(hào)的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器。 4.2 使用臨時(shí)電源時(shí),漏電流斷路器或漏電報(bào)警器不動(dòng)作的問題 在大樓建設(shè)過程中,用臨時(shí)電源驅(qū)動(dòng)電梯,設(shè)在臨時(shí)電源上的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器有不動(dòng)作的情況發(fā)生。例如,這時(shí)的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器不一定是與變頻器相應(yīng)型號(hào),所以,由于高頻漏電流的影響,以至不動(dòng)作。這時(shí)尤其是當(dāng)漏電流斷路器或漏電報(bào)警器的設(shè)定值很低的情況,因此也必須選用與變頻器相應(yīng)的型號(hào)。再者,推薦在每一臺(tái)電梯上設(shè)置漏電流斷路器或漏電報(bào)警器。 4.3電梯更新時(shí)漏電流斷路器或漏電報(bào)警器不動(dòng)作的問題 在把老式電梯更新為變頻器控制電梯時(shí),漏電流斷路器或漏電報(bào)警器會(huì)不動(dòng)作。如原有電梯用的不是與變頻器相適應(yīng)的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器,繼續(xù)使用則可能發(fā)生不動(dòng)作。因此推薦更新為與變頻器相對(duì)應(yīng)的漏電流斷路器或漏電報(bào)警器。 5 關(guān)于高次諧波噪音的對(duì)策: 5.1 高次諧波噪音的發(fā)生原理 產(chǎn)生高次諧波噪音的原理與漏電流流是一樣的。由于驅(qū)動(dòng)曳引電動(dòng)機(jī)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(huì)產(chǎn)生高次諧波噪音。其路線如圖3所示。 變頻器控制電梯產(chǎn)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(dòng)機(jī)的輸出線和進(jìn)入變頻器裝置的輸入線之間的空間內(nèi)存在電磁波,這就產(chǎn)生了輻射噪音。如圖3中所示的①、②、③。這種噪音就成了對(duì)通訊設(shè)備天線和信號(hào)線的噪音障礙 (2) 電磁感應(yīng)噪音 由于進(jìn)入電動(dòng)機(jī)的輸出線以及進(jìn)入變頻器的輸入線的電流會(huì)形成一個(gè)磁場,使其和接近的設(shè)備信號(hào)線發(fā)生感應(yīng)而產(chǎn)生噪音。如圖3中的④。 (3) 靜電感應(yīng)噪音 由于進(jìn)入電動(dòng)機(jī)的輸出線以及進(jìn)入變頻器的輸入線之間存在電位差(即電場),感應(yīng)與其接近的設(shè)備信號(hào)線而產(chǎn)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(jìn)入設(shè)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(duì)策: 由變頻器控制的電梯產(chǎn)生的高次諧波噪音一般集中在100KHz——3MHz之內(nèi)。在該頻帶內(nèi)受影響最低大的是調(diào)幅(MA)無線電。對(duì)于高次諧波噪音具有敏感影響的還有某些通訊設(shè)備和運(yùn)算放大器(OA)設(shè)備等弱電設(shè)備。變頻器控制的電梯中裝有濾波器,以便在開關(guān)元件開、關(guān)狀態(tài)下可以抑制觸發(fā)電涌,并減少高次諧波噪音的產(chǎn)生。但是對(duì)于高次諧波敏感的設(shè)備,諸如通訊設(shè)備和OA設(shè)備而言,還應(yīng)采取以下對(duì)策: (1) 對(duì)于輻射噪音,要限制噪音發(fā)生源和可能受其影響的設(shè)備的距離;或者對(duì)噪音源和會(huì)受其影響的設(shè)備做好屏蔽。 (2) 對(duì)于電磁感應(yīng)噪音和靜電感應(yīng)噪音,要盡可能遠(yuǎn)離噪音源和會(huì)施給影響的設(shè)備。 (3) 對(duì)于由電源線直接影響設(shè)備的噪音,要作到:電梯動(dòng)力線、接地線和設(shè)備的電源線、接地線相互分離。 以上基本對(duì)策是一般的,下面介紹具體對(duì)策: (1) 對(duì)電源線感應(yīng)噪音對(duì)策 為了防止由電梯動(dòng)力線形成的電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)噪音對(duì)弱電設(shè)備的信號(hào)線和電源線的感應(yīng),應(yīng)采取以下措施 a. 電梯動(dòng)力線和弱電設(shè)備的電源線之間不能平行配線。如果交叉配線時(shí),其間距離應(yīng)在1m以上。 b. 電梯動(dòng)力線和弱電設(shè)備的電源線不能平行配線。如果交叉配線時(shí)其間距離應(yīng)在1m以上。若分離比較困難,則弱電設(shè)備的電源線要加用金屬軟管。如圖4所示。 (2) 對(duì)電源變壓器感應(yīng)噪音的對(duì)策 供給弱電設(shè)備電源和電梯電源是統(tǒng)一變壓器時(shí),電梯產(chǎn)生的噪音會(huì)通過電源線干擾弱電設(shè)備。這種情況下,應(yīng)使電梯電源的變壓器和弱電設(shè)備的變壓器分離。參見圖5。 (3) 關(guān)于接地線對(duì)弱電設(shè)備干擾噪音的對(duì)策 由于弱電設(shè)備的接地線和電梯上的接地線相連,電梯產(chǎn)生的噪音經(jīng)由接地線產(chǎn)生干擾。為此,應(yīng)使電梯的接地線與弱電設(shè)備的接地線分離。參見圖6。 a. 應(yīng)避免電梯與弱電設(shè)備的采用公用接地線,一定要各自獨(dú)立配線,獨(dú)立接地。 b. 電梯電源變壓器的接地線要做專用接地,獨(dú)立配線。 (4) 對(duì)于弱點(diǎn)設(shè)備應(yīng)考慮的事項(xiàng) 對(duì)于通訊設(shè)備或OA設(shè)備,在與具有電磁兼容性的設(shè)備共同使用時(shí),為了防止輻射噪音及電源線產(chǎn)生的噪音干擾,應(yīng)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(jī)房及動(dòng)力線附近不能設(shè)置無線電及其它通訊設(shè)施的天線。 b. 對(duì)易受噪音干擾的設(shè)備,應(yīng)在設(shè)備電源線上設(shè)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(duì)小型電話交換機(jī)、音響設(shè)備、有線和無線廣播設(shè)施,事先就應(yīng)考慮到這個(gè)問題。 c. 當(dāng)需要設(shè)置安全保密傳感器的時(shí)候,應(yīng)事先與生產(chǎn)廠家做好協(xié)商,對(duì)電梯的防噪音干擾采取特別的措施。 (5) 其他 在電源及設(shè)備上若不能實(shí)施上述(1)—(4)說明的對(duì)策措施時(shí),應(yīng)事先與電梯制造廠妥善協(xié)商。

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