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变频调速系统布线的抗干扰设计

发布日期:2017-11-14 浏览次数:285
 1. 接地设计

在大地电位变化较大的场所,系统将受到共模干扰,且容易转变为差模干扰,因此系统的接地系统设计就尤为重要。系统的接地方式一般采用独立接地方式,接地时应注意:
 
①接地线应尽量短且截面积应大于2mm2。
 
②接地点应尽量靠近变频器机柜(距离不大于50m)。
 
③接地线应尽量避开强电回路和主回路的导线,无法避开时应垂直相交。
 
④接地电阻应小于1Ω。
 
外部配线之间存在着互感和分布电容,进行信号传送时会产生窜扰。为了防止或减少外部配线的干扰,屏蔽电缆的处理方法如图3-4所示。对于300m以上长距离配线时,则可用中间继电器转换信号,或使用远程I/O通道。
 
 
2. 电源线布线
 
电动机电缆应独立于其他电缆走线,其最小距离为500mm。同时应避免电动机电缆与其他电缆长距离平行走线,这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉,应尽可能使它们按90度角交叉。
 
①变频器的电源线和I/O线应分别配线,电源线应采用屏蔽电力电缆。将变频器电源线与I/O线分开走线,不同类型的线应分别装入不同的电缆管和电缆槽中,并使其尽可能有大的空间距离。
 
②交流线与直流线应分别使用不同的电缆,分开捆扎交流线、直流线,并分槽走线最好,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到最低限度。
 
3.输入、输出线布线

变频器的输入接线,一般指外部沙龙365与输入端口的接线。变频器一般接受的开关量信号对电缆无严格要求,故可选用一般电缆。若信号传输较远,可选用屏蔽电缆;模拟信号和高速信号线应选用屏蔽电缆。传输模拟输入、输出信号的屏蔽线,其屏蔽层应一端接地,为了泄放高频干扰,数字信号线的屏蔽层应并联电位均恒线,或只考虑抑止低频干扰时,也可以一端接地。不同的信号线最好不用同一插接件转接,如必须用同一个插接件,要用备用端子或地线端子将它们分割开,以减少相互干扰。
 
当模拟量输入、输出信号距变频器较远时,应采用4~20mA或0~10mA的电流传输方式,而不是电压传送方式。传送模拟信号的屏蔽线,其屏蔽层应一端接地。输入、输出信号线应穿入专用电缆管或独立的线槽中敷设,专用电缆管或独立的线槽的敷设路径应尽量靠近地线或接地的金属导体。若在输入触点电路串联二极管,在串联二极管上的电压应小于4V。若使用带发光二极管的舌簧开关,串联二极管的数目不能超过两只。另外,输入、输出接线还应特别注意以下几点:
 
①输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。
 
②输入、输出线不能用同一根电缆,变频器的输入与输出线应分开走线,开关量与模拟量信号线也要分开敷设。
 
③变频器的输入、输出回路配线,必须使用压接端子或单股线,不宜用多股绞合线直接与变频器的接线端于连接,否则容易出现火花。
 
4.通信线布线

变频器与控制站之间的通信电缆传送的信号小、频率高,很容易受干扰,不能与其它的传输线敷设在同一线槽内,应单独敷设,以防止外界信号的干扰。通信电缆要求可靠性高,有的通信电缆的信号频率很高(如上MHZ),一般应选用变频器生产厂家提供的专用电缆(如光纤电缆),在要求不高或信号频率较低时,也可以选用带屏蔽的多芯电缆或双绞线电缆。
 
为了提高抗干扰能力,对变频器的外部信号、变频器和计算机之间的串行通信信息,可以考虑用光纤来传输和隔离,或采用带光电耦合器的通信接口。
 
5. 变频器柜内的布线

变频调速系统机柜通常作为变频调速系统内部控制系统的参考电位,因此,必须尽量减小流过用于安装变频调速系统的机柜背板中的噪声电流,防止出现变频调速系统的PE端与本系统中远端的相关变频调速系统参考电位之间的噪声电压,以保证系统的可靠性。
 
 
图3-5为一个包含PLC和变频器同柜的布线实例,在图3-5(a)中,变频器输出电缆被安装在靠近PLC背板的正上方,电缆屏蔽层接在机柜上方,变频器输入采用非屏蔽且不带电缆导管的三相三线电缆,变频器的PE母排在靠近PLC背板的下方与TE相连。对于这样一个布线系统,由于变频器产生的共模电流将通过电缆屏蔽层及电缆中线流回到机柜,并通过系统中的PE通路经TE及供电变压器副边中点X0最后返回到变频器的输入侧。因此有大量噪声电流流过用于安装PLC背板,将严重干扰PLC的正常工作。
 
改进后的布线如图3-5(b)所示,变频器的输出电缆被安装在靠近PLC背板的正上方,输出电缆中线接到变频器的PE端。同时,变频器输入也采用三相四线屏蔽电缆,并且,变频器PE母排与TE相连接点被放在靠近PLC背板的下方。布线改进后,有效地减少了流过用于安装PLC背板的噪声电流。
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