1. 首页
  2. 新闻
  3. 企业
  4. 产品
  5. 供求
  6. 下载
  7. 论文
  8. 杂志
  9. 视频
  10. 研究
  11. 会展
  12. 方案
  13. 人才
  14. 更多
CA168首页 > 自动化新闻 > 独家原创 > 新闻详情

变频调速系统信号分类及信号传输线

发布日期:2017-11-14 浏览次数:332
  1.  信号分类

电缆的合理布设可以有效地减少外部环境对信号的干扰以及各种电缆之间的相互干扰,提高变频调速系统运行的稳定性。变频调速系统的信号分类如下:
 
Ⅰ类信号:热电阻信号、热电偶信号、毫伏信号、应变信号等低电平信号。
 
Ⅱ类信号:0~5V、1~5V、4~20mA、0~10mA模拟量输入信号;4~20mA、0~10mA模拟量输出信号;电平型开关量输入信号;触点型开关量输入信号;脉冲量输入信号;24VDC小于50mA的阻性负载开关量输出信号。
 
Ⅲ类信号:24V~48VDC感性负载或者电流大于50mA的阻性负载的开关量输出信号。
 
Ⅳ类信号:110VAC或220VAC开关量输出信号。
其中,Ⅰ类信号很容易被干扰,Ⅱ类信号容易被干扰,而Ⅲ和Ⅳ类信号在开关动作瞬间会成为强烈的干扰源,通过空间环境干扰附近的信号线。Ⅳ类信号的馈线可视作电源线处理布线。
 
  2.变频调速系统信号传输线
 
(1)屏蔽线
屏蔽线使用的三种情况如图2-1示出,图2-1(a)为单端接地方式,假设信号电流i1从芯线流入屏蔽线,流过负载电阻RL之后,再通过屏蔽层返回信号源。因为i1与i2大小相等方向相反,所以它们产生的磁场干扰相互抵消。这是一个很好的抑制磁场干扰的措施,同时也是一个很好的抵制磁场耦合干扰的措施。图2-1(b)为两端接地方式,由于中屏蔽层上流过的电流是i2与地环电流iG的迭加,所以它不能完全抵消信号电流所产生的磁场干扰。因此,它抑制磁场耦合干扰的能力也比图2-1(a)方式差。图2-1(c)为屏蔽层悬浮,它只有屏蔽电场耦合干扰能力,而无抑制磁场耦合干扰能力。
 
 
如果把图2-1(c)的抑制磁场干扰衰减能力定为0dB,当图2-1(a)、2-1(b)、2-1(c)的信号源内阻RS都为100Ω,负载电阻RL都为1MΩ,信号源频率在50kHz(高于该电缆屏蔽体截频的5倍)时,根据实验测定,图2-1 (a)具有80dB的衰减,即抑制磁场干扰能力很强。而图2-1(b)具有27dB的磁场干扰抑制能力。图2-1 (a)的单端接地方式抗干扰能力最好。其接地点的选择可以是图2-1 (a)中的情况,也可以选择负载电阻RL侧接地,而让信号源浮置。
 
(2)屏蔽电缆
屏蔽电缆是在绝缘导线外面再包一层金属薄膜,即屏蔽层。屏蔽层通常是铜丝或铝丝编织网,或无缝铅铂,其厚度远大于集肤深度。屏蔽层的屏蔽效能主要不是因反射和吸收所得到的,而是由屏蔽层接地所产生的。也就是说,屏蔽电缆的屏蔽层只有在接地以后才能起到屏蔽作用。例如,干扰源电路的导线对敏感电路的单芯屏蔽线产生的干扰是通过源导线与屏蔽线的屏蔽层间的耦合电容,和屏蔽线的屏蔽层与芯线之间的耦合电容实现的。如果把屏蔽层接地,则干扰被短路至地,不能再耦合到芯线上,屏蔽层起到了电场屏蔽的作用。但屏蔽电缆的磁场屏蔽则要求屏蔽层两端接地。例如,当干扰电流流过屏蔽线的芯线时,虽然屏蔽层与芯线间存在互感,但如果屏蔽层不接地或只有一端接地,屏蔽层上将无电流通过,电流经接地平面返回源端,所以屏蔽层不起作用,不会减少芯线的磁场辐射。如果屏蔽层两端接地,当频率较高时,芯线电流的回流几乎全部经由屏蔽层流回源端,屏蔽层外由芯线电流和屏蔽层回流产生的磁场大小相等、方向相反,因而互相抵消,达到了屏蔽的目的。但如果频率较低,则回流的大部分将流经接地平面返回,屏蔽层仍不能起到防磁作用。而且,当频率虽高,但屏蔽层接地点之间存在地电压时,将在芯线和屏蔽层中产生共模电流,而在负载端引起差模干扰。在这种情况下,需要采用双重屏蔽电缆或三轴式同轴电缆。
 
综上所述,对于低频电路,应单端接地,例如,信号源通过屏蔽电缆与一公共端接地的放大器相连,则屏蔽电缆的屏蔽层应直接接在放大器的公共端;而当信号源的公共端接地,放大器不接地,则屏蔽电缆屏蔽层应直接接在信号源的公共端。对于高频电路,屏蔽电缆的屏蔽层应双端接地,如果电缆长于1/20波长,则应每隔1/10波长距离接一次地。实现屏蔽层接地时,应使屏蔽电缆的屏蔽层和屏蔽电缆连接器的金属外壳呈360度良好焊接或紧密压在一起,电缆的芯线和连接器的插针焊接在一起,同时将连接器的金属外壳与屏蔽机壳紧密相连,使屏蔽电缆成为屏蔽机箱的延伸,才能取得良好的屏蔽效果。
 
(3)双绞线


 
双绞线的绞扭若均匀一致,所形成的小回路面积相等而法方向相反,因此,其磁场干扰可以相互抵消。当给双绞线加上屏蔽层后,其抑制干扰的能力将发生质的变化。双绞线的使用方法如图2-2所示,如果每2.54cm扭6个均匀绞扭,当采用图2-1中约定的参数时,根据实验测定,图2-2(a)采用单端接地方式,因此对磁场干扰具有高达55dB的衰减能力。可见,双绞线确实有很好的效果。而图2-2(b)由于两端接地,地线阻抗与信号线阻抗不对称,地环电流造成了双绞线电流不平衡,因此降低了双绞线抗磁场干扰的能力,所以图2-2(b)只有13dB的磁场干扰衰减能力。图2-2 (c)使用屏蔽双绞线,由于其屏蔽层一端接地,另一端悬空,因此屏蔽层上没有返回信号电流,所以它的屏蔽层只有抗电场干扰能力,而无抑制磁场耦合干扰能力。所以图2-2(c)与图2-2 (a)一样衰减55dB。图2-2(d)屏蔽层单端接地,而另一端又与负载冷端相连,因此具有同图2-2(a)的效果,但它的屏蔽层上的电流由于被双绞线中的一根分流,具有77dB的衰减。图2-2(e)的屏蔽层双端接地,具有一定的抑制磁场耦合干扰能力,加上双绞线本身的作用,因此具有63dB的衰减。图2-2(f)的屏蔽层和双绞线都两端接地,具有28dB衰减。
 
双绞线最好的应用是作平衡式传输线路,因为两条线的阻抗一样,自身产生的磁场干扰或外部磁场干扰都可以较好的抵消。同时,平衡式传输又独具很强的抗共模干扰能力,因此成为大多数变频调速系统的网络通信传输线。例如,物理层采用RS-422A或RS-485通信接口,就是很好的平衡传输模式。
 
  3.信号电缆选择与布线原则

①对于Ⅰ类信号电缆,必须采用屏蔽电缆,Ⅰ类信号中的毫伏信号、应变信号应采用屏蔽双绞电缆,还应保证屏蔽层只有一点接地,且要接地良好。这样,可以大大减小电磁干扰和静电干扰。
 
②对于Ⅱ类信号,也应采用屏蔽电缆,Ⅱ类信号中用于控制、联锁的模入模出信号、开入信号,必须采用屏蔽电缆,最好采用屏蔽双绞电缆。禁止采用一根多芯电缆中的部份芯线用于传输Ⅰ类或Ⅱ类的信号,另外部分芯线用于传输Ⅲ类或Ⅳ类信号。
 
③对于Ⅳ类信号严禁与Ⅰ、Ⅱ类信号捆在一起走线,应作为220V电源线处理,Ⅳ类信号电缆与电源电缆一起走线,应采用屏蔽双绞电缆。绝对禁止大功率的开关量输出信号线、电源线、动力线等电缆与变频调速系统的Ⅰ、Ⅱ类信号电缆并行捆绑。
 
④对于Ⅲ类信号,允许与220V电源线一起走线(即与Ⅳ类信号相同),也可以与Ⅰ、Ⅱ类信号一起走线。但Ⅲ类信号也必须采用屏蔽电缆,最好为屏蔽双绞电缆,且与Ⅰ、Ⅱ类信号电缆相距15cm以上。严禁同一信号的几芯线分布在不同的几条电缆中(如三线制的热电阻)。
 
在现场电缆敷设中,必须有效地分离Ⅲ、Ⅳ类信号电缆、电源线等易产生干扰的电缆,使其与现场布设的Ⅰ、Ⅱ类信号的电缆保持在一定的安全距离(如15cm以上)。
 
信号电缆和电源电缆应采用不同走线槽走线,在进入变频器柜时,也应尽可能相互远离。当这二种电缆无法满足分开走线要求时,它们必须都采用屏蔽电缆(或屏蔽双绞电缆),且应满足以下要求:
 
①如果信号电缆和电源电缆之间的间距小于15cm时,必须在信号电缆和电源电缆之间设置屏蔽用的金属隔板,并将隔板接地。
 
②当信号电缆和电源电缆垂直方向或水平方向分离安装时,信号电缆和电源电缆之间的间距应大于15cm.。对于某些干扰特别大的应用场合,如电源电缆上接有电压为220VAC,电流在10A以上感性负载,而且电源电缆不带屏蔽层时,那么要求它与信号电缆的垂直方向间隔距离必须在60cm以上。
 
③在两组电缆垂直相交时,若电源电缆不带屏蔽层,应用厚度在1.6mm以上的铁板覆盖交叉部分。
 
为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰,应将控制变频器的信号线与强电回路(主回路及顺控回路)分开走线。距离应在30cm以上。即使在控制柜内,同样要保持这样的接线规范。该信号电缆最长不得超过50m,保护信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处,以保证信号线与动力线的彻底分开。模拟量控制信号线应使用双绞合屏蔽线,电线规格为0.5~2mm2。在接线时其电缆剥线要尽可能的短(5~7mm左右),同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来,以防止屏蔽线与其它设备接触而引入干扰。
[新闻搜索] [] [告诉好友] [打印本文] [关闭窗口] [返回顶部]
0条 [查看全部]  网友评论

视觉焦点

  1. 世界,因您而变
  2. 地震启示:产业与生态的发
  3. 2012国际电子装备产业博览
  4. 反浪费、反腐败带来的正能
  5. 第九届变频器行业企业家论
  6. 人与机器的融合
  1. 返回首页
  2. 评论
  3. 相关链接
  4. 返回顶部
沙龙365