Der Lieferant des Energierückkopplungsgeräts weist darauf hin, dass der Frequenzumrichter im Betrieb noch immer einige unbefriedigende Eigenschaften aufweist, was zu einer verkürzten Lebensdauer und erhöhten Wartungskosten für seine Komponenten führt.
Durch die Analyse der Anwendungsumgebung, der Netzqualität, elektromagnetischer Störungen und anderer Aspekte von Frequenzumrichtern werden einige Punkte hervorgehoben, die beachtet werden sollten, sowie Verbesserungsvorschläge, die für alle hilfreich sein dürften.
Arbeitsumfeld
In der Praxis werden Frequenzumrichter meist direkt vor Ort installiert, um Kosten zu sparen. Dabei treten häufig Probleme mit hoher Staubbelastung, hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit auf. In manchen Industriezweigen kommen zudem Metallstaub, korrosive Gase usw. hinzu. Entsprechende Maßnahmen müssen daher je nach Situation vor Ort ergriffen werden.
1) Der Frequenzumrichter sollte im Schaltschrank installiert werden.
2) Es empfiehlt sich, den Frequenzumrichter in der Mitte des Schaltschranks zu installieren. Der Frequenzumrichter sollte vertikal installiert werden, und es sollte vermieden werden, dass große Bauteile, die den Abluft- und Zuluftstrom behindern könnten, direkt darüber und darunter installiert werden.
3) Der Mindestabstand zwischen der Ober- und Unterkante des Frequenzumrichters und der Oberseite, Unterseite, Trennwand oder erforderlichen großen Bauteilen des Schaltschranks sollte mehr als 300 mm betragen.
4) Falls spezielle Benutzer die Tastatur während des Gebrauchs entfernen müssen, muss die Tastaturöffnung auf der Wechselrichterplatte sorgfältig mit Klebeband abgedichtet oder durch eine Blindabdeckung ersetzt werden, um zu verhindern, dass große Mengen Staub in das Innere des Wechselrichters gelangen.
5) Die meisten Leiterplatten und metallischen Bauteile in Frequenzumrichtern sind nicht speziell gegen Feuchtigkeit, Schimmel und Mehltau behandelt. Bei längerer Einwirkung rauer Umgebungsbedingungen neigen diese Bauteile zur Rostbildung. Unter hohen Betriebstemperaturen korrodieren leitfähige Kupferleiterbahnen besonders stark, was die dünnen Kupferdrähte auf der Mikrocomputer-Steuerplatine und der Antriebsplatine beschädigen kann. Daher müssen für Anwendungen in feuchten und korrosiven Umgebungen bestimmte Anforderungen an die interne Konstruktion des verwendeten Frequenzumrichters gestellt werden.
6) Bei der Verwendung eines Frequenzumrichters in staubigen Umgebungen, insbesondere in Bereichen mit Mehrkomponentenstaub und flockigen Substanzen, ist es im Allgemeinen erforderlich, dass der Schaltschrank vollständig abgedichtet und speziell mit Luftein- und -auslässen zur Belüftung ausgestattet ist. Die Oberseite des Schaltschranks sollte ein Schutzgitter und eine Schutzabdeckung für den Luftauslass aufweisen. Die Unterseite des Schaltschranks sollte eine Grundplatte, Lufteinlass- und Kabeldurchführungsöffnungen besitzen und mit einem Staubschutzgitter versehen sein.
elektromagnetische Störungen
In modernen industriellen Steuerungssystemen kommt häufig Mikrocomputer- oder SPS-Steuerungstechnik zum Einsatz. Bei der Systementwicklung oder -modifizierung muss auf mögliche Störungen der Mikrocomputer-Steuerplatine durch Frequenzumrichter geachtet werden. Da einige für Frequenzumrichter ausgelegte Mikrocomputer-Steuerplatinen nicht den internationalen EMV-Normen entsprechen, können nach dem Einsatz des Frequenzumrichters leitungsgebundene und abgestrahlte Störungen auftreten, die häufig zu Fehlfunktionen des Steuerungssystems führen. Im Folgenden finden Sie hilfreiche Hinweise.
1) Durch die Installation eines EMV-Filters am Eingang des Frequenzumrichters lassen sich leitungsgebundene Störungen des Frequenzumrichters im Stromnetz wirksam unterdrücken. Der Einsatz von AC- und DC-Drosseln am Eingang verbessert den Leistungsfaktor, reduziert die Oberwellenbelastung und führt zu einer insgesamt guten Wirkung. Bei Entfernungen von mehr als 100 m zwischen Motor und Frequenzumrichter ist es erforderlich, zusätzlich eine AC-Ausgangsdrossel am Frequenzumrichter zu installieren, um den durch die Verteilungsparameter der Ausgangsleitung gegen Erde verursachten Ableitstrom zu minimieren und externe Strahlungsstörungen zu reduzieren.
One method is to thread steel pipes or shield cables, and reliably connect the steel pipe shell or cable shielding layer to the ground. Without adding an AC output reactor, using steel pipe threading or shielded cables will increase the distributed capacitance of the output to ground, which is prone to overcurrent.
2) Electrical shielding and isolation of analog sensor detection inputs and analog control signals. In the design process of the control system composed of frequency converters, it is recommended not to use analog control as much as possible, especially when the control distance is greater than 1m and installed across control cabinets. Because frequency converters generally have multiple speed settings and switch frequency input and output, they can meet the requirements. If analog control is necessary, it is recommended to use shielded cables and achieve a remote grounding point on the sensor or frequency converter side. If the interference is still severe, DC/DC isolation measures need to be implemented. Standard DC/DC modules can be used, or v/f conversion can be optically isolated and frequency input can be used.
3) Installing EMI filters, common mode inductors, high-frequency magnetic rings, etc. on the input power supply of the microcomputer control board can effectively suppress conducted interference. In addition, in situations where radiation interference is severe, such as when there are GSM or pager base stations around, a metal mesh shielding cover can be added to the microcomputer control board for shielding treatment.
4) Good grounding. The grounding wire of strong current control systems such as motors must be reliably grounded through a grounding busbar, and the shielding ground of the microcomputer control board should be grounded separately. For certain situations with severe interference, it is recommended to connect the sensor and I/O interface shielding layer to the control ground of the control board.
Power grid quality
Voltage flicker often occurs in impact loads such as welding machines, electric arc furnaces, steel mills, etc; In a workshop, when multiple variable frequency converters and other capacitive rectifier loads are in operation, the harmonics generated by them cause serious pollution to the quality of the power grid and have a considerable destructive effect on the equipment itself, ranging from being unable to operate continuously and normally to causing damage to the input circuit of the equipment. The following methods can be adopted to solve the problem.
1) It is recommended that users add reactive power static compensation devices to improve the power factor and quality of the power grid when dealing with impact loads such as welding machines, electric arc furnaces, and steel mills.
2) In Werkstätten mit vielen Frequenzumrichtern empfiehlt sich die Verwendung einer zentralen Gleichrichtung und einer gemeinsamen Gleichstromversorgung. Anwendern wird die 12-Puls-Gleichrichtung empfohlen. Vorteile sind geringe Oberschwingungen und Energieeinsparung, insbesondere bei häufigem Anfahren und Bremsen, wenn der Elektromotor sowohl im Stromerzeugungs- als auch im Energieerzeugungsbetrieb eingesetzt wird.
3) Durch den Einbau eines passiven LC-Filters auf der Eingangsseite des Frequenzumrichters werden die Eingangsoberwellen reduziert, der Leistungsfaktor verbessert, eine hohe Zuverlässigkeit erreicht und gute Ergebnisse erzielt.
4) Die Installation eines aktiven PFC-Geräts auf der Eingangsseite des Frequenzumrichters liefert die besten Ergebnisse, ist aber mit relativ hohen Kosten verbunden.
Ausgehend von den Problemen, die im praktischen Einsatz von Frequenzumrichtern auftreten, schlägt dieser Artikel gezielte Lösungen und Verbesserungsvorschläge vor, um den Einfluss von Störfaktoren wie externen Störungen, Einsatzumgebung und Netzqualität zu minimieren. Diese Lösungen können die Lebensdauer von Frequenzumrichtern effektiv verlängern und sind für die praktische Anwendung im Ingenieurwesen von Nutzen.
Selbstverständlich werden üblicherweise eine oder mehrere Methoden angewendet.