มาตรการป้องกันการรบกวนสำหรับระบบควบคุมความเร็วความถี่แปรผัน

ผู้จำหน่ายอุปกรณ์สนับสนุนตัวแปลงความถี่ขอเตือนว่าตามหลักการพื้นฐานของแม่เหล็กไฟฟ้า สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ต้องมีองค์ประกอบสามประการ ได้แก่ แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า เส้นทางสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า และระบบที่ไวต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อป้องกันการรบกวน สามารถใช้ฮาร์ดแวร์ป้องกันการรบกวนและซอฟต์แวร์ป้องกันการรบกวนได้ ในบรรดาอุปกรณ์เหล่านี้ ฮาร์ดแวร์ป้องกันการรบกวนถือเป็นมาตรการป้องกันการรบกวนขั้นพื้นฐานและสำคัญที่สุดสำหรับระบบแอปพลิเคชัน โดยทั่วไป การรบกวนจะถูกระงับจากสองด้าน ได้แก่ การป้องกันการรบกวนและการป้องกัน หลักการทั่วไปคือการระงับและกำจัดแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน ตัดช่องสัญญาณรบกวนที่เชื่อมต่อกับระบบ และลดความไวของสัญญาณรบกวนของระบบ มาตรการเฉพาะทางวิศวกรรมอาจรวมถึง การแยก การกรอง การป้องกัน การต่อลงดิน และวิธีการอื่นๆ

1. การแยกสัญญาณรบกวน หมายถึง การแยกแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนออกจากส่วนที่ไวต่อสัญญาณรบกวนของวงจร เพื่อไม่ให้มีการสัมผัสทางไฟฟ้า ในระบบส่งสัญญาณควบคุมความเร็วความถี่แปรผัน มักใช้หม้อแปลงแยกบนสายส่งไฟฟ้าระหว่างแหล่งจ่ายไฟและวงจรขยายสัญญาณเพื่อป้องกันการรบกวนที่นำไฟฟ้า หม้อแปลงแยกสัญญาณรบกวนสามารถใช้เป็นหม้อแปลงแยกกำลังไฟฟ้าได้

2. วัตถุประสงค์ของการติดตั้งตัวกรองในวงจรระบบคือเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนที่ส่งจากตัวแปลงความถี่ผ่านสายไฟไปยังแหล่งจ่ายไฟจากมอเตอร์ เพื่อลดสัญญาณรบกวนและการสูญเสียสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถติดตั้งตัวกรองเอาต์พุตที่ด้านเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่ เพื่อลดการรบกวนทางไฟฟ้า สามารถติดตั้งตัวกรองอินพุตที่ด้านอินพุตของตัวแปลงความถี่ หากมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อสัญญาณรบกวนในวงจร สามารถติดตั้งตัวกรองสัญญาณรบกวนไฟฟ้าบนสายไฟเพื่อป้องกันการรบกวน ในวงจรอินพุตและเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่ นอกจากส่วนประกอบฮาร์มอนิกต่ำที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ยังมีกระแสฮาร์มอนิกความถี่สูงจำนวนมากที่จะแพร่กระจายพลังงานในรูปแบบต่างๆ ก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนไปยังอุปกรณ์อื่นๆ ตัวกรองเป็นวิธีการหลักที่ใช้ในการลดทอนส่วนประกอบฮาร์มอนิกความถี่สูง สามารถแบ่งตามตำแหน่งการใช้งานที่แตกต่างกันได้ดังนี้:

(1) โดยทั่วไปมีตัวกรองอินพุตสองประเภท:

ก. ตัวกรองแบบไลน์ประกอบด้วยขดลวดเหนี่ยวนำเป็นหลัก ตัวกรองแบบไลน์จะลดกระแสฮาร์มอนิกความถี่สูงโดยการเพิ่มอิมพีแดนซ์ของวงจรที่ความถี่สูง

ข. ตัวกรองรังสีประกอบด้วยตัวเก็บประจุความถี่สูงเป็นหลัก ซึ่งจะดูดซับส่วนประกอบฮาร์มอนิกความถี่สูงที่มีพลังงานที่แผ่ออกมา

(2) ตัวกรองเอาต์พุตยังประกอบด้วยขดลวดเหนี่ยวนำ ซึ่งสามารถลดองค์ประกอบฮาร์มอนิกลำดับสูงในกระแสเอาต์พุตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่เพียงแต่จะช่วยป้องกันสัญญาณรบกวนเท่านั้น แต่ยังช่วยลดแรงบิดเพิ่มเติมที่เกิดจากกระแสฮาร์มอนิกลำดับสูงในมอเตอร์ได้อีกด้วย สำหรับมาตรการป้องกันการรบกวนที่ปลายเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่ ควรคำนึงถึงประเด็นต่อไปนี้:

ก. ห้ามต่อขั้วเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่เข้ากับตัวเก็บประจุ เพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างกระแสไฟชาร์จ (หรือปล่อยประจุ) สูงสุดขนาดใหญ่ในขณะที่หลอดอินเวอร์เตอร์เปิด (ปิด) ซึ่งอาจทำให้หลอดอินเวอร์เตอร์เสียหายได้

ข、 เมื่อตัวกรองเอาต์พุตประกอบด้วยวงจร LC ด้านข้างของตัวกรองที่เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุจะต้องเชื่อมต่อกับด้านมอเตอร์

3. การป้องกันแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการป้องกันการรบกวน โดยปกติแล้วตัวแปลงความถี่จะมีเปลือกหุ้มเหล็กเพื่อป้องกันการรั่วไหลของสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า การป้องกันสายสัญญาณขาออกด้วยท่อเหล็กเป็นวิธีที่ดีที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อควบคุมตัวแปลงความถี่ด้วยสัญญาณภายนอก สายสัญญาณควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (โดยทั่วไปไม่เกิน 20 เมตร) และสายสัญญาณควรมีการป้องกันด้วยแกนคู่และแยกออกจากสายไฟหลัก (AC380V) และสายควบคุม (AC220V) อย่างสมบูรณ์ ห้ามติดตั้งในท่อหรือท่อร้อยสายเดียวกัน และควรมีการป้องกันสายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อสัญญาณโดยรอบด้วย เพื่อให้การป้องกันมีประสิทธิภาพ ฝาครอบป้องกันจะต้องต่อลงดินอย่างน่าเชื่อถือ

4. การต่อสายดินที่เหมาะสมสามารถยับยั้งสัญญาณรบกวนจากภายนอกในระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดการรบกวนจากอุปกรณ์สู่ภายนอก ในระบบที่ใช้งานจริง การเชื่อมต่อสายกลางของระบบไฟฟ้า (สายกลาง) สายดิน (สายดินป้องกัน, สายดินระบบ) และสายดินป้องกันระบบควบคุม (สายดินป้องกันสัญญาณควบคุม และสายดินป้องกันวงจรหลัก) จะทำให้เสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของระบบลดลงอย่างมาก

สำหรับตัวแปลงความถี่ การต่อสายดินที่ถูกต้องของขั้ววงจรหลัก PE (E, G) เป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพในการลดสัญญาณรบกวนของตัวแปลงความถี่ ดังนั้นจึงควรให้ความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานจริง โดยทั่วไปพื้นที่หน้าตัดของสายดินของตัวแปลงความถี่ไม่ควรน้อยกว่า 2.5 ตารางมิลลิเมตร และความยาวควรควบคุมให้ไม่เกิน 20 เมตร ขอแนะนำให้แยกจุดต่อสายดินของตัวแปลงความถี่ออกจากจุดต่อสายดินของอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ และไม่ควรใช้ร่วมกับผู้อื่น

5. การใช้เครื่องปฏิกรณ์

สัดส่วนของส่วนประกอบฮาร์มอนิกความถี่ต่ำ (ฮาร์มอนิกที่ 5, ฮาร์มอนิกที่ 7, ฮาร์มอนิกที่ 11, ฮาร์มอนิกที่ 13 ฯลฯ) ในกระแสอินพุตของตัวแปลงความถี่นั้นสูงมาก นอกจากอาจรบกวนการทำงานปกติของอุปกรณ์อื่นแล้ว ส่วนประกอบเหล่านี้ยังกินกำลังรีแอคทีฟจำนวนมาก ซึ่งลดค่าตัวประกอบกำลังของสายลงอย่างมาก การต่อรีแอคเตอร์แบบอนุกรมเข้ากับวงจรอินพุตเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดกระแสฮาร์มอนิกต่ำ โดยพิจารณาจากตำแหน่งการเดินสายที่แตกต่างกัน มีสองประเภทหลักๆ ดังนี้

(1) เครื่องปฏิกรณ์เชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่างแหล่งจ่ายไฟและด้านอินพุตของตัวแปลงความถี่ หน้าที่หลักประกอบด้วย:

ก. โดยการระงับกระแสฮาร์มอนิก จะทำให้ค่ากำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็น (0.75-0.85)

ข. ลดผลกระทบของกระแสไฟกระชากในวงจรอินพุตบนตัวแปลงความถี่

c、 ลดผลกระทบจากความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ

(2) รีแอคเตอร์กระแสตรงเชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่างสะพานเรียงกระแสและตัวเก็บประจุกรอง หน้าที่ของมันค่อนข้างง่าย คือ ลดทอนส่วนประกอบฮาร์มอนิกอันดับสูงในกระแสอินพุต แต่มีประสิทธิภาพมากกว่ารีแอคเตอร์กระแสสลับในการปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า โดยมีค่าถึง 0.95 และมีข้อดีคือโครงสร้างเรียบง่ายและขนาดเล็ก

6. การเดินสายไฟที่เหมาะสม

สำหรับสัญญาณรบกวนที่แพร่กระจายผ่านการเหนี่ยวนำ สามารถลดความแรงของสัญญาณได้โดยใช้สายไฟที่เหมาะสม วิธีการเฉพาะมีดังนี้:

(1) สายไฟฟ้าและสายสัญญาณของอุปกรณ์ควรอยู่ห่างจากสายอินพุตและเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่

(2) สายไฟและสายสัญญาณของอุปกรณ์อื่นควรหลีกเลี่ยงการขนานกับสายอินพุตและเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่