变频器(Variable Frequency Drive)和伺服驱动器(Servo Drive)是工业现场常用的电力驱动设备。它们可用于控制电动机的转速、转向和扭矩等,广泛应用于机床、印刷机、包装机、输送机、物料处理和成型机等生产领域。
变频器是将电源交流电转换为可变电压和可变频率的交流电,通过改变输出电压的幅值和频率,直接控制电动机的转速、转向和扭矩。
伺服驱动器则是通过控制电机的位置、速度、加速度和扭矩等参数,对电动机进行更精细的控制,能够精确地控制电机旋转的位置和速度,使其运动更加精准、平稳。
由于变频器和伺服驱动器的工作原理,它们通常会产生一些电磁干扰,对其他电子设备产生影响,这些干扰特点主要表现为:
①频率范围广、频率跳变频繁:变频器工作频率通常在几十到几千赫兹,频率也在不断变化,有时会跳变。伺服驱动器中的PWM控制信号频率更高,频率范围在几千到几万赫兹之间。
②干扰辐射范围大:变频器和伺服驱动器在工作时会产生电磁辐射,对周围的电子设备产生影响。辐射电磁波可以通过导线、空气、机器和设备的结构等途径传播,其干扰范围可能较大。
③干扰峰值高、时间短:干扰峰值一般在数百到数千伏特之间,峰值出现的时间很短,通常只有毫微秒至几微秒之间。
变频器和伺服驱动器产生干扰的原因主要包括以下几个方面:
①高频PWM控制信号:伺服驱动器中的PWM控制信号具有高频特性,会产生高频电磁辐射干扰。
②电源负载不平衡:在传统的交流调速系统中,电源端接有电阻性负载,随着负载大小的改变,负载与电源之间的电磁干扰也会发生变化。
③电源谐波:变频器在工作时,电源电流将出现谐波,谐波电流会带来大量的电磁干扰。
④地线电流:由于金属管道、管路等装置等接地电阻不一,地电流在路径间产生共模电流干扰,会对机器的各个部份和接口造成噪声干扰。
为了消除变频器和伺服驱动器产生的电磁干扰,可以采取以下措施:
①优化系统结构:合理布置电器设备和电缆,降低干扰源和受干扰设备之间的距离,减少电磁耦合。
②屏蔽措施:在电源和输出端对变频器和伺服驱动器进行屏蔽处理,以减少电磁干扰的辐射。
③地线处理:保证接地系统良好的接地能力和接地点的均匀性,降低共模电流产生的干扰。
④滤波器:在电缆端进行RC滤波器的设计,能够减少与电机相关的干扰。
总之,对于干扰源的抑制需要在设计调试和安装阶段综合考虑,利用优秀的设计和技术,采取合理、有效的措施消除电磁干扰,保障现场设备和工人的安全运行。