谈变频器的电磁兼容-振动-噪音及抗干扰措施

企业家天地2012年第9期中旬刊Technology技术概述变频器具有节能、高效、恒转矩输出、控制便捷、保护完善、自动化程度高等优点，但变频器投入电网运行时，本身输入侧是一个非线性整流电路，对电源的波形将有影响。变频器输出侧电压，电流中含有丰富的谐波，因此既要防止外界干扰又要防止干扰外界。研究内容电动机噪音产生的原因。1、变频器输出波形中含有谐波的影响。2、随着运转频率的变化，基波分量、谐波分量在很广范围内的变化，因此电机各部分的谐波增加———噪声。A、通风噪声：冷却风扇的叶片和通风的共鸣声为代表。B、机械噪声：是作用于定子、转子间的周期性脉动影响定子铁心，机壳和其它部分而产生的（滚动轴承）C、电磁噪声：相不平衡，气隙不平衡和槽隙谐波引起的电磁脉动。3、较低的谐波频率与转子固有频率的共振。4、谐波分量使铁心、机壳轴架的谐振在固有频率附近的噪音增大。电动机振动产生的原因。电磁原因：较低的谐波分量与转子的谐振固有频率附近的振动增加：由于谐波产生的脉动转矩的影响。机械原因：1、电动机轴占有外伸重量数，轴系统的固有频率降低时，如果电动机高速旋转，当旋转频率与轴系统固有频率接近，则振动加剧。2、转子残余不平衡引起的离心力与转速的二次方成正比例增大。电动机产生噪声、振动的对策。输出侧连接交流电抗器。如果转矩有裕量将U/f减少。采用特殊电机。采用正弦波或矢量控制。选择变频器容量的一般原则。变频器的额定输出电流≥（1.05～1.1）电动机的额定电流或电动机实际运行中的最大电流。各种电动机配套使用变频器的选择（笼异步电动机）。1、采用工频电源与变频器相比由于输出电压，电流中含谐波的影响。电动机的效率、功率因数将降低，电流增加。2、当电动机不是4级时，不能仅以电动机的容量来选择变频器的容量，必须用电流来校核，即使电动机电流在变频器额定电流之内也不能选择比电动机容量小很多的变频器，因为电机容量越大其脉动电流值就越大，有可能超过变频器的过电流耐量。3、标准电机采用u/f控制时，运转电流一样，主要是电动机铜损造成的温升，低速时由于电机散热效果变差，必须减小运转转矩（电流）各频率下的容许连续转矩各类电机容许最高频率范围。1、轴承的极限转速；2、风扇端子等的强度；3、转子的危险速度；4、其它特殊零件的强度。电机允许的最高频率如下表：变频器的电磁兼容。变频器投入电网运行时，需要考虑电网，电压是否对称，平衡、变压器容量的大小及配电母线上是否装有非线性设备，另外变频器本身输入侧是一个非线性整流电路，对电源的波形将有影响，变频器输出侧电压，电流中含有丰富的谐波，因此既要防止外界干扰又要防止干扰外界。不同电源网络电磁干扰的对策。1、配电变压器容量非常大的对策。当变频器使用在配电变压器容量大于500KVA是变压器容量大于变频器容量10倍以上时要在输入侧加装交流电抗器。2、电源三相电压不平衡的对策。当三相电压不平衡率大于3%时，变频器输入电流的峰值很大，会造成电线过热，变频器过电压或过电流，或损坏二极管及电解电容，而在交流侧加电抗器，直流侧加直流电抗器。3、配电变压器有功率因数补偿电容的对策。由于变频器的输入电流峰值变大，加重了二极管的负担，当配电系统的电感与电容发生谐振时，电容和配电系统将呈现最大电流，因此在补偿电容前加6%电抗值（损坏变频器及电容）。注：当变频器的输入侧接有电动机时不要接入补偿电容，因变频器的逆变部分处于高速开关状态，瞬态电压有急剧的变化会给电容很大的电流，使变频器和电容受到损害。被干扰设备的对策。电动机：10%-20%以下无大问题。电子开关：畸变10%误动作。仪表：10%（电压）10%（电流）误差1%以下。计算机：超过5%产生干扰。将电源系统分离，加装电源滤波器变频器输出侧谐波干扰的途径及危害。1、途径：传导和辐射2、与变频器输出线平行敷设的导线产生电磁耦合形成感应干扰，同时输出侧谐波又会辐射，对附近的无线电设备产生干扰。3、变压器：电流谐波将增加铜耗、铁损，变压器温度上升，影响其绝缘能力，容易裕度减小，同时绕组及线间电容共振到致铁心磁通饱和而产生噪音。4、电机:电机发热、温升加剧、绝缘降低、噪音加大。5、电力电容器：最大电流只容许38%的超载，当谐波产生时，电流增加（通高限低）当电容器与线路阻抗达到共振时，会产生短路，过电流及噪声。6、开关设备：di/dt增加暂态，恢复电压的峰值破坏绝缘（起动瞬间）引起无熔丝开关跳闸产生误动作，也容易使一些开关里的熔丝熔断。（无法消弧）7、保护电器：产生额外的转矩引起误动作，如三次谐波电流太大，零序保护跳闸。8、计量仪表：误差增加，降低精度。9、电子通信设备：元器件寿命恶化，引起误动作防止干扰的对策。变频器防止干扰的对策：变频器用铁壳屏蔽，输出线用钢管屏蔽。输入侧加隔离变压器、电源滤波，输入输出滤波器、电感。以上