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变频调速系统布线的抗干扰设计1

发布日期:2017-11-14 浏览次数:188
 (一)变频调速系统布线规则及干扰抑制
 
1. 变频调速系统布线规则及原则

(1)抗变频调速系统布线规则

规则1:接地原则,也称抗干扰接地。所有柜体金属部分必须通过最大可能表面积进行连接,柜门必须通过尽可能短的接地线同柜子相连。安装接地是电气设备一项根本保护措施,但是在传动系统中,它将影响噪声发射和抗扰度。一般系统采用星形方法接地,或采用每个单元电路单独接地,应用中应优先采用单独接地系统。
 
规则2:信号电缆和动力电缆必须分开敷设(为了消除耦合噪声),最小间隔20cm。在动力电缆和信号电缆之间设计隔板,隔板沿其长度上必须有几个接地点。
 
规则3:柜中接触器、继电器、电磁操作机构的电磁线圈,必须使用抑制元件,如RC、二极管、压敏电阻,这些抑制元件必须直接接在线圈上。
 
规则4:在同一电路中(出口和入口导体)的非屏蔽电缆必须绞接,或在出口和入口导体间的表面尽可能小,以防止不必要的耦合作用。
 
规则5:消除不必要的电缆长度,以降低耦合电容和耦合电感。
 
规则6:将备用电缆两端接地,以获得附加的屏蔽效果。
 
规则7:在一般情况下,线路电缆要靠近接地的柜子,用安装板可减少耦合噪声。因此,导线敷设应尽量靠近柜子外壳和安装板,而不能随意通过柜子。
规则8:控制装置必须通过屏蔽电缆进行连接,屏蔽层必须在控制装置端或变频器端接地。屏蔽层不能中断。
 
规则9:数字信号电缆屏蔽层应使其两端接地(发送器和接收器),为了减少屏蔽电流,在屏蔽连接之间缺乏等电位连接时,屏蔽层应并联在一个截面为10mm2的附加等电位连接导体上,屏蔽层接地点可有数处,甚至柜外壳。
 
规则10:模拟信号电缆的屏蔽层在具有很好等电位连接情况下,应两端接地。遵守规则1,可获的很好的等电位接地。
 
规则11:信号电缆应从柜的一侧进入柜中。
 
规则12:变频器的电源应与系统的控制电源分开,若共用一个电源,会引起电源耦合效应。
 
规则13:防止通过电源耦合可能产生的噪声,与规则12一样,如遇变频器和其它自动化装置装于一个柜体中,如仅有一个公共电源,应采用隔离变压器。
 
规则14:噪声抑制滤波器通常应靠近干扰源,滤波器的外壳要通过一个大截面铜导线连接到柜体安装板,这样使电气接触是通过安装板形成的,以确保良好的电接触。
 
规则15:为了限制噪声发射,所有引向电动机的电缆要用屏蔽电缆。要采用铜屏蔽,不要用钢管屏蔽。
 
规则16:进线电抗器应装在辐射干扰抑制滤波器和变频装置之间。
 
规则17:进线电缆同电动机电缆在空间上应隔离。
 
规则18:电动机与变频器的屏蔽层不应由于安装输出电抗器、滤波器、熔断器、接触器等元件而中断。元件都应装于一个公共底板上,它的作用相当于电动机进出电缆屏蔽层的连接。
 
规则19:为了限制辐射干扰,不仅电源进线,所有从外部连接到柜中的电缆都需屏蔽。
 
变频调速系统的传输导线之间形成相互耦合是产生干扰的主要原因之一,它们主要表现为公共阻抗耦合、电容性耦合、电感性耦合、电磁场耦合和辐射几种形式。
 
(2)变频调速系统布线原则

为了减少动力电缆辐射的电磁干扰,可采用了铜带铠装屏蔽电力电缆,以降低了动力线产生的电磁干扰。不同类型的信号分别由不同电缆传输,在信号电缆敷设时应按传输信号种类分层敷设,严禁用同一电缆的不同导线同时传送不同类别的信号,并应避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,以减少电磁干扰。
 
信号传输线之间的相互干扰主要来自导线间分布电容、电感引起的电磁耦合,防止干扰的有效方法首先是电缆的正确选择,应选用金属铠装屏蔽型的控制、信号电缆,一方面减少了噪声干扰,另一方面也培增强了电缆的机械强度;其次,电缆的敷设施工也是一重要的工作,施工时应将动力电缆和控制电缆分开。同时还要尽量把变频器电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线分别使用各自的电缆,且尽量分开布线,开关量信号线和模拟量信号线也应尽量分开布线。而且,模拟量信号线应采用屏蔽电缆,并要将屏蔽层接地。数字传输线也要采用屏蔽电缆,并要将屏蔽层接地。当交流和直流的输入和输出信号线不得不使用同一配线管时,直流输入、输出信号线要使用屏蔽电缆,并要将屏蔽层接地。
 
通常控制电缆的屏蔽层应在变频器的内部接地,另一侧通过一个高频小电容(例如3.3nF/3000V)接地。当屏蔽层两端的差模电压不高和连接到同一地线上时,也可以将屏蔽层的两端直接接地。信号线和它的返回线绞合在一起,能减小感性耦合引起的干扰。绞合越靠近端子越好。模拟信号的传输线应使用双屏蔽的双绞线。不同的模拟信号线应该独立走线,有各自的屏蔽层,以减少线间的耦合。不要把不同的模拟信号置于同一个公共返回线。低压数字信号线最好使用双屏蔽的双绞线,也可以使用单屏蔽的双绞线。选择导线是根据传输信号电平或功率电平,频率范围,敏感情况,隔离要求确定,只有分析信号电平与波形,才能正确选用传输电缆。选用传输电缆的一般原则如下:
 
①低频信号线,并对隔离要求很严格的多点接地和单点接地线路,用屏蔽双绞线。
②单点接地的音频线路和内部电源线,用双绞线。
③发射射频脉冲、高频、宽频带内阻抗匹配等信号,应选择同轴电缆。
④数字电路,脉冲电路,用绞合屏蔽电缆,有时需要单独屏蔽。
⑤高电平电源线应穿钢管敷设。
⑥多点接地的音频或电源线,需采用屏蔽线。
⑦对低频仪表,可用单芯、单屏蔽导线。在传输中等信号电平并有良好接地系统时,效果比较好。

2. 变频调速系统布线中干扰抑制

(1)布线中电场耦合的抑制

造成电场耦合干扰的原因是两根导线之间的分布电容产生的耦合,当两导线形成电场耦合干扰时,导线1在导线2上产生的对地干扰电压UN为:


 
 
式中:U1和ω是干扰源导线1的电压和角频率;R和C2G是被干扰导线2的对地负载电阻和总电容;C12是导线1和导线2之间的分布电容。通常C12<
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