4-20мА аспаптық шеңберлердегі VFD гармоникалық кедергісі: ABB ACS880 және Schneider Altivar 630 көмегімен диагноз қою және басу

VFD-лер аналогтық шеңберлерге шуды қалай енгізеді

Айнымалы жиілікті драйверлер (VFD) DC автобусының кернеуін 2-ден 16 кГц-ке дейін IGBT транзисторларын пайдаланып ауыстырады. Әр ауысу оқиғасы жоғары жиілікті токты қуат сымдарына және қоршаған электромагниттік ортаға енгізеді. Төрт жұптастыру механизмі бұл энергияны көршілес аспап шеңберлеріне таратады.

Біріншіден, сыйымдылық жұптастыру қуат сымдарынан аспап сымдарына жоғары жиілікті кернеуді таратады, олар бірдей сөреде орналасқан. 300 мм арақашықтық сыйымдылық жұптастыруды шамамен 20 дБ-ке азайтады. Екіншіден, индуктивті жұптастыру ұзын параллель сымдар трансформатор тәрізді геометрияны құрғанда пайда болады. Үшіншіден, жалпы импеданс жұптастыру аспап сымдарының экрандары VFD корпусының жер нүктесімен ортақ болғанда орын алады. Төртіншіден, өткізілген эмиссия ортақ сөрелер арқылы таралып, 24 В тұрақты ток аспап қуат рельстерін бүлдіреді.

ABB ACS880 драйверлері ауысу жиіліктерін 4-тен 16 кГц-ке дейін шығарады. ABB NDCU-11C Drive Control Unit Inverter ACS880 сериялы орнатуларда қолданылатын ABB драйвер платформасының архитектурасын көрсетеді. Schneider Altivar 630 драйверлері әдепкі бойынша 2,5 кГц жиілікте жұмыс істейді, гармондықтар 100 кГц-ке дейін созылады. Екеуі де IEC 61800-3 C2 категориясына сәйкес келеді. Алайда, C2 сәйкестігі аналогтық шеңбердегі кедергіні жоймайды — 250 Ω HART жүктеме резисторлары бар аспаптар C2 шегінен төмен жиіліктерге антенна ретінде әрекет етеді.

Алты қадамдық алаңдық диагностика процедурасы

Шешім қабылдамас бұрын VFD ауысуының нақты шу көзі екенін растаңыз.

• 1-қадам: Fluke 289 құралын AC миллиампер режимінде күдікті шеңберді өлшеңіз. Қалыпты HART шеңберлері 0,02 мА-дан аз AC толқын көрсетеді. 0,05 мА-дан жоғары көрсеткіштер сыртқы кедергіні білдіреді.
• 2-қадам: Ең жақын VFD-ны уақытша өшіріп, шеңбер токын бақылаңыз. Егер AC толқын дереу төмендесе, VFD растаулы көзі болып табылады.
• 3-қадам: Аспап сымын өріс құрылғысынан жинақтау шкафына дейін жүріп өтіңіз. VFD қуат сымдарына 300 мм-ден аз арақашықтықта 1 м-ден артық параллель өтетін барлық сымдарды белгілеңіз.
• 4-қадам: Экранның жерге қосылуын тексеріңіз. Сым экраны тек бір ұшында — жинақтау шкафы жағында жерге қосылуы тиіс. Megger құралымен 500 В тұрақты токта экранның кедергісін өлшеңіз. Өріс ұшында 1 МОм-нан төмен мәндер екі жерге қосылған шеңберді көрсетеді, бұл кедергіні күшейтеді.
• 5-қадам: ACS880 немесе Altivar 630 корпусының мотор сымының экран аяқталуын тексеріңіз. 360 градус EMC қысқышын пайдаланыңыз, пигтейл сымын емес. Пигтейл жерге қосу 5-тен 10 нГн индуктивтілік қосады және жоғары жиілікті экрандауды 15-тен 20 дБ-ке нашарлатады.
• 6-қадам: VFD ішкі EMC сүзгісінің белсенді екенін растаңыз. ACS880-де сүзгі күйін параметр тобы 95, параметр 95.02-де тексеріңіз. IT қуат жүйелерінде сүзгі конденсаторлары жер ақауының өшуін болдырмау үшін ажыратылуы мүмкін — бұл драйверді өткізілген эмиссияны басусыз қалдырады.

Басу әдістері және Altivar 630 EMC параметрлері

Түзетулерді ең төменгі шығыннан бастап ең көп бұзатынға дейін қолданыңыз. Біріншіден, аспап сымына 10 кГц-де 100 мкГн импедансты ферриттік бөлінген ортақ режимді орам орнатыңыз. Бұл ортақ режимді шуды 30 дБ-ке азайтады және әр шеңберге 15 минуттан аз уақыт алады. Екіншіден, аспап сымдарын VFD қуат сымдарынан кемінде 300 мм қашықтыққа қайта бағыттаңыз. Қуат және сигнал сымдарын қиылысатын жерлерде 90 градус бұрышпен қиылыстырыңыз.

Үшіншіден, ACS880 кірісіне 3% импедансты желілік реактор қосыңыз. Бұл бесінші және жетінші гармоникалық токтарды 50-тен 70%-ға дейін азайтады және трансформатордың нейтрал жүктемесін қорғайды. Schneider 75 кВт-тан жоғары Altivar 630 драйверлері үшін VW3A4552 гармоникалық азайту модулін ұсынады.

Altivar 630-да SoMove бағдарламасына өтіп, басқару режимі параметрі MAC-ты SVC V (Сенсорсыз векторлық басқару) етіп орнатыңыз. Бұл ток толқынын азайтады және гармоникалық эмиссияны шамамен 12% қысқартады, скалярлық V/f басқарумен салыстырғанда. Сонымен қатар, тұрақты жылдамдықтағы сорғы қолданбаларында ауысу жиілігі параметрі SFr-ді 4 кГц-тен 2 кГц-ке дейін төмендетіңіз. Мотордың қызуы 1-ден 3°C-қа дейін артады — бұл F классының жылулық шектерінде екеніне көз жеткізіңіз. Драйверден моторға дейінгі сым ұзындығы 50 м-ден асатын болса, dV/dt сүзгі параметрі dVFt-ті қосыңыз. Бұл кернеудің көтерілу жылдамдығын 500 В/мкс дейін шектейді және көршілес аспап сымдарына жұптасатын шағылысқан толқындардың өтпелі әсерін жояды.

Қорытынды және іс-шаралар бойынша кеңес

4–20 мА шеңберлеріндегі VFD гармоникалық кедергісі болжамды және шешілетін мәселе. Аппараттық шығындарға дейін алты қадамдық алаңдық диагностикадан бастаңыз. Көп жағдайда экранның дұрыс жерге қосылуы және ферриттік ортақ режимді орам кедергіні бір сағат ішінде жояды. SIS шеңберлері бар тығыз VFD орталарында кабель жолдарын жобалау кезеңінде бөлуге инвестиция жасаңыз — орнатудан кейін түзету он есе қымбатқа түседі. Кез келген аспап шеңберінің жанындағы драйверді іске қосар алдында ACS880 EMC сүзгі күйін параметр 95.02-де және Altivar 630 ауысу жиілігін әрқашан тексеріңіз.

Автор: Чен Хао — PLC, DCS және басқару жүйелерінде 10 жылдан астам тәжірибесі бар өнеркәсіптік автоматтандыру инженері.