1. 變頻調速系統布線規則及原則
(1)抗變頻調速系統布線規則
規則1:接地原則,也稱抗干擾接地。所有柜體金屬部分必須通過最大可能表面積進行連接,柜門必須通過盡可能短的接地線同柜子相連。安裝接地是電氣設備一項根本保護措施,但是在傳動系統中,它將影響噪聲發射和抗擾度。一般系統采用星形方法接地,或采用每個單元電路單獨接地,應用中應優先采用單獨接地系統。
規則2:信號電纜和動力電纜必須分開敷設(為了消除耦合噪聲),最小間隔20cm。在動力電纜和信號電纜之間設計隔板,隔板沿其長度上必須有幾個接地點。
規則3:柜中接觸器、繼電器、電磁操作機構的電磁線圈,必須使用抑制元件,如RC、二極管、壓敏電阻,這些抑制元件必須直接接在線圈上。
規則4:在同一電路中(出口和入口導體)的非屏蔽電纜必須絞接,或在出口和入口導體間的表面盡可能小,以防止不必要的耦合作用。
規則5:消除不必要的電纜長度,以降低耦合電容和耦合電感。
規則6:將備用電纜兩端接地,以獲得附加的屏蔽效果。
規則7:在一般情況下,線路電纜要靠近接地的柜子,用安裝板可減少耦合噪聲。因此,導線敷設應盡量靠近柜子外殼和安裝板,而不能隨意通過柜子。
規則8:控制裝置必須通過屏蔽電纜進行連接,屏蔽層必須在控制裝置端或變頻器端接地。屏蔽層不能中斷。
規則9:數字信號電纜屏蔽層應使其兩端接地(發送器和接收器),為了減少屏蔽電流,在屏蔽連接之間缺乏等電位連接時,屏蔽層應并聯在一個截面為10mm2的附加等電位連接導體上,屏蔽層接地點可有數處,甚至柜外殼。
規則10:模擬信號電纜的屏蔽層在具有很好等電位連接情況下,應兩端接地。遵守規則1,可獲的很好的等電位接地。
規則11:信號電纜應從柜的一側進入柜中。
規則12:變頻器的電源應與系統的控制電源分開,若共用一個電源,會引起電源耦合效應。
規則13:防止通過電源耦合可能產生的噪聲,與規則12一樣,如遇變頻器和其它自動化裝置裝于一個柜體中,如僅有一個公共電源,應采用隔離變壓器。
規則14:噪聲抑制濾波器通常應靠近干擾源,濾波器的外殼要通過一個大截面銅導線連接到柜體安裝板,這樣使電氣接觸是通過安裝板形成的,以確保良好的電接觸。
規則15:為了限制噪聲發射,所有引向電動機的電纜要用屏蔽電纜。要采用銅屏蔽,不要用鋼管屏蔽。
規則16:進線電抗器應裝在輻射干擾抑制濾波器和變頻裝置之間。
規則17:進線電纜同電動機電纜在空間上應隔離。
規則18:電動機與變頻器的屏蔽層不應由于安裝輸出電抗器、濾波器、熔斷器、接觸器等元件而中斷。元件都應裝于一個公共底板上,它的作用相當于電動機進出電纜屏蔽層的連接。
規則19:為了限制輻射干擾,不僅電源進線,所有從外部連接到柜中的電纜都需屏蔽。
變頻調速系統的傳輸導線之間形成相互耦合是產生干擾的主要原因之一,它們主要表現為公共阻抗耦合、電容性耦合、電感性耦合、電磁場耦合和輻射幾種形式。
(2)變頻調速系統布線原則
為了減少動力電纜輻射的電磁干擾,可采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜,以降低了動力線產生的電磁干擾。不同類型的信號分別由不同電纜傳輸,在信號電纜敷設時應按傳輸信號種類分層敷設,嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送不同類別的信號,并應避免信號線與動力電纜靠近平行敷設,以減少電磁干擾。
信號傳輸線之間的相互干擾主要來自導線間分布電容、電感引起的電磁耦合,防止干擾的有效方法首先是電纜的正確選擇,應選用金屬鎧裝屏蔽型的控制、信號電纜,一方面減少了噪聲干擾,另一方面也培增強了電纜的機械強度;其次,電纜的敷設施工也是一重要的工作,施工時應將動力電纜和控制電纜分開。同時還要盡量把變頻器電源線、I/O電源線、輸入信號線、輸出信號線、交流線、直流線分別使用各自的電纜,且盡量分開布線,開關量信號線和模擬量信號線也應盡量分開布線。而且,模擬量信號線應采用屏蔽電纜,并要將屏蔽層接地。數字傳輸線也要采用屏蔽電纜,并要將屏蔽層接地。當交流和直流的輸入和輸出信號線不得不使用同一配線管時,直流輸入、輸出信號線要使用屏蔽電纜,并要將屏蔽層接地。
通?刂齐娎|的屏蔽層應在變頻器的內部接地,另一側通過一個高頻小電容(例如3.3nF/3000V)接地。當屏蔽層兩端的差模電壓不高和連接到同一地線上時,也可以將屏蔽層的兩端直接接地。信號線和它的返回線絞合在一起,能減小感性耦合引起的干擾。絞合越靠近端子越好。模擬信號的傳輸線應使用雙屏蔽的雙絞線。不同的模擬信號線應該獨立走線,有各自的屏蔽層,以減少線間的耦合。不要把不同的模擬信號置于同一個公共返回線。低壓數字信號線最好使用雙屏蔽的雙絞線,也可以使用單屏蔽的雙絞線。選擇導線是根據傳輸信號電平或功率電平,頻率范圍,敏感情況,隔離要求確定,只有分析信號電平與波形,才能正確選用傳輸電纜。選用傳輸電纜的一般原則如下:
①低頻信號線,并對隔離要求很嚴格的多點接地和單點接地線路,用屏蔽雙絞線。
②單點接地的音頻線路和內部電源線,用雙絞線。
③發射射頻脈沖、高頻、寬頻帶內阻抗匹配等信號,應選擇同軸電纜。
④數字電路,脈沖電路,用絞合屏蔽電纜,有時需要單獨屏蔽。
⑤高電平電源線應穿鋼管敷設。
⑥多點接地的音頻或電源線,需采用屏蔽線。
⑦對低頻儀表,可用單芯、單屏蔽導線。在傳輸中等信號電平并有良好接地系統時,效果比較好。
2. 變頻調速系統布線中干擾抑制
(1)布線中電場耦合的抑制
造成電場耦合干擾的原因是兩根導線之間的分布電容產生的耦合,當兩導線形成電場耦合干擾時,導線1在導線2上產生的對地干擾電壓UN為:

式中:U1和ω是干擾源導線1的電壓和角頻率;R和C2G是被干擾導線2的對地負載電阻和總電容;C12是導線1和導線2之間的分布電容。通常C12<
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