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1、前 言自动化与驱动产品主要包括 PLC、数控系统、变频器、低压电器、工控仪表等。在这些产品中每种产品都有自己的电磁兼容标准。所以在工控系统中对每种产品的电磁兼容的要求也不同。例如，传动系统的抗干扰性较强，但是它是一个主要的干扰源。然而对于仪表干扰信号较小，在系统设计时应主要考虑它的抗干扰性。在电动机的各种调速方式中，变频调速传动占有极其重要的地位，有强大的生命力。这类传动系统功率有回路简单、功率因数高、输出谐波小、启动平稳、调速范围宽等优点。变频器大多运行在恶劣的电磁环境，且作为电力电子设备，内部由电子元件、微处理芯片等组成，会受到外界的电磁干扰。另外，变频器的输入和输出侧的电压、电流含有高次
2、谐波。当变频器运行时，既要防止外界的电磁干扰又要防止变频器干扰外界其他设备，即所谓的电磁兼容性。国际电工委员会（IEC）对电磁兼容性的定义是“ 电磁兼容性是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能而不产生不能容忍的干扰” 。我国最近颁布的“电磁兼容性”国家标准中，对电磁兼容性作出如下定义：“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰” 。显然电磁兼容性含有双重含义：抗干扰性和干扰性。目前，随着我国经济的发展和科技的进步，工控设备的使用越来越广泛。特别是涉及到大的控制系统时，例如控制系统既有 PLC、数控系统、变频器又有仪表时。如果在系统设计和安
3、装时，没有充分考虑电磁兼容性问题，小则造成设备不能稳定运行，大则造成设备的损坏。目前 EMC已成为电气系统设计时必须重视的问题。一、 变频器的选型负载分类：恒转矩负载、恒功率负载和风机、变转矩（泵类负载） 。恒转矩负载负载转矩 T 和转速 N 无关，任何转速下 T 总保持恒定或基本恒定。例如：传送带、搅拌机、挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行，应考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。2 恒功率负载机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求
4、的转矩，大体与转速成正比，这就是所谓的恒功率负载。负载的功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的，当速度很低时，受机械强度的限制，T 不可能无限增大，在低速下变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，最大允许输出转矩不变，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最少。 变频器选型注意事项用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。在选择变频器时应注意以下几点注意事项：1. 根据负载特性选择变频器2. 选择变频器时应以实际电机电流
5、值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加 10而温升会增加20左右。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。3. 变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。4. 当变频器用于控制并联的几台电机时，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值，
6、要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为 V/F 控制方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。5. 对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一档选择。6. 使用变频器控制高速电机时，由于高速电动机的电抗小，会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。7. 变频器用于变极电动机时，应充分注意选择变频器的容量，使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下
7、。另外，在运行中进行极数转换时，应先停止电动机工作，否则会造成电动机空转，恶劣时会造成变频器损坏。8. 驱动防爆电动机时，变频器没有防爆构造，应将变频器设置在危险场所之外。9. 使用变频器驱动齿轮减速电动机时，使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时，在低速范围内设有限制；在超过额定转速以上的高速范围内，有可能发生润滑油用光的危险。因此，不要超过最高转速容许值。10. 变频器驱动绕线转子异步电动机时，大多是利用已有的电动机，绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比，绕线电动机绕组的阻抗小。因此容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象，所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于
8、飞轮力矩 GD2 较大的场合，在设定加减速时间应多注意。11. 变频器驱动同步电动机时，与工频电源相比，会降低输出容量 10-20，变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积。12. 对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下，如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话，有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此，应了解工频运行情况，选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器。13. 变频器驱动潜水泵电动机时，因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大，所以选择变频器时，其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。14. 当变频器控
9、制罗茨风机或特种风机时，由于其起动电流很大，所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。15. 选择变频器时，一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。16. 单相电动机不适用变频器驱动。变频器的安装与接线规范一、 安装环境为了变频器能稳定地工作，必须确保变频器的运行环境满足其所规定的允许环境。1安装场所电气室应湿汽少、无水浸。无爆炸性、燃烧性或腐蚀性气体和液体，粉尘少。维修检查容易进行。应备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量。2使用条件变频器的运行温度多为：040 度或-1050 度，要注意变频器柜体的通风性。变频器周围湿度为 90以
10、下，周围湿度过高，存在电气绝缘降低和金属部分的腐蚀问题。如果受安装场所的限制，变频器不得已安装在湿度高的场所，变频器的柜体应尽量采用密封结构。为了防止变频器停止时的结露，有时装置需回对流加热器。变频器周围不应有腐蚀性、爆炸性或燃烧性气体以及粉尘和油雾。变频器的安装周围如有爆炸性气体，同于变频器内有易产生火花的继电器和接触器，所以有时会引起火灾或爆炸事故。有腐蚀性气体时，金属部分产生腐蚀，影响变频器的长期运行。如果变频器周围存在粉尘和油雾时，这些气体在变频器内附着、堆积将导致绝缘降低。对于强迫风冷的变频器，同于过滤器堵塞将引起变频器内温度异常上升，致使变频器不能稳定运行。变频器的耐振性应机种的不
11、同而不同，振动超过变频器的容许值时，将产生部件紧固部分松动以及继电器和接触器等可动部分的器件误动作，往往导致变频器不能稳定运行。对于机床、船舶等事先能预见的振动场合，应考虑变频器的振动问题。变频器的标高多规定在 1000M 以下。标高高则气压下降，容易产生绝缘破坏。另外标高高冷却效果也下降，必须注意温升。电源及 EMC 标准SD 变频器符合下列电网标准。IEC/EN64000-4-4: 瞬变电压/ 噪声脉冲：4KV（VDE0847Part4-4）IEC/EN64000-4-5: 浪涌电压：4KV 共模（VDE0847Part4-5） 2KV 差分IEC/EN64000-4-11: 电压塌陷：3
12、0，60ms（VDE0847Part4-5） 10，100ms电压中断：95，5s电压波动：V rated10%IEC/EN64000-2-4: 工业环境低频干扰的兼容性（VDE0839Part2-4）级 3，10畸变系数（THD）EN61000-3-2 谐波电流的限定值EMC 规则1 级：普通工业环境EMC 电机传动标准 EN61800-32 级：具有滤波器的工业环境EMC 电机传动标准 EN80081-2 和 EN50082-2（VDE083981-2 部分和 VDE0839 部分 82-2）3 级：具有滤波器的民用、商业环境EMC 电机传动标准 EN50081-2 和 EN50082-2
13、(VDE083981-1 部分和 VDE0839 部分 82-1)，EN61000-3-23IP 防护等级IP 码定义了变频器的防护等级IP20/IP21（对应 NEMA1）意味着变频器必须安装在防护等级很高的柜子中以适应周围的环境。IP56（对应 NEMA4/12） ，IP56 的变频器有单独的机壳，可以安装在柜外。第一个数字IP Xxx0 无防护1 防护大于 50mm 的固体物质2 防护大于 12mm 的固体物质3 防护大于 2.5mm 的固体物质4 防护大于 1mm 的固体物质5 防护粉尘（有限侵入）6 防护粉尘（完全）第二个数字IP xXx0 无防护1 防护水垂直浇入2 防护水以 15
14、 度角直接喷洒3 防护水以 60 度角直接喷洒4 防护水以任何角度直接喷洒5 防护来自各个方向的低压喷射6 防护来自各个方向的低压喷射7 防护浸泡在 15cm 和 1m 以下8 防护浸泡在一定压力的水中注意：一定不要把 IP21 防护等级的变频器应用到不符合其防护规范的场合！二、 变频器 EMC 规则当各种工厂和设备采用变频调速时，在变频器的电源侧和电机侧都会产生谐波干扰，对供电电网和变频器周围的其它电气设备要产生 EMC 干扰。另外为也确保变频器长期可靠的运行，变频器的接线是非常重要的。1. 什么是 EMC？EMC 即是 “电磁兼容性” 。它是指电气设备在电磁环境中良好的工作能力，并且不能产
15、生在此环境中工作的其它设备所不以接受的电磁干扰。2. 噪场发射和抗扰度EMC 决定于电气设备有关的两个特性噪声发射和抗扰度。规定噪声发射和抗扰度的要限值取决于电气设备应用时所处的环境。一般分为第一类环境（民用环境）和第二类环境（工业环境） 。民用环境即当电气设备接至公共电源系统时对噪声发射具有严格规定，但可以要求有较低的抗扰度；相反，在工业环境中，对电气设备抗扰度要求很高，但对噪声发射要求却较低。如果电气设备是系统的一个组成部分，它不要求一开始就满足有关发射和抗扰度的任何要求，但是整个系统必须符合相关电磁兼容的要求。一般来说，电气设备必须同时具有对高频和低频干扰的抑制能力。其中高频干扰主要包括
16、静电放电(ESD)、脉冲干扰和发射性频率的电磁场等；而低频干扰主要是指电源电压波动、欠压和频率不稳定等。3. 变频器及其电磁兼容性通常变频器能够运行在一个可能存在着较高电磁干扰（EMI）的工业环境中，此时它即是噪声发射源，可能又是噪声接受器。1）变频器作为噪声发射源寄生电容 CP 存在于电机电缆和电机内部，因此变频器 PWM 输出电压波形的开关翼部通过寄生电容产生一个高频脉冲噪声电流 Is，使变频器成为一个噪声源。由于噪声电流 Is 的源是变频器，因此它一定要流回变频器。噪声电流流过大地阻抗和动力电缆与电地之间的阻抗所造成的电压降将影响到同一电网上的其它设备造成干扰。此外，变频器的整流部分也会产生低频谐波，导致电网电压产生畸为。当电网的短路阻抗小于 1时，建议加进线电抗
