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蘇州中航長風線切割機床解析變頻器產生的干擾及預防

      目前，電火花數控線切割機（）的應用越來越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產效率高，具有很多的優點。但由于技術越來越先進、復雜，對機床所用各零部件要求越來越高。本文就機床所用變頻器產生的干擾問題及解決方案做簡要闡述：
      采用變頻器驅動的電動機系統因其節能效果明顯、調節方便、維護簡單、網絡化等優點而被越來越多的應用。但是，由于變頻器特殊的工作方式帶來的干擾越來越不容忽視。變頻器干擾主要有：一是變頻器中普遍使用了晶閘管或者整流二極管等非線性整流器件，其產生的諧波對電網將產生傳導干擾，引起電網電壓畸變（電壓畸變率用THDv表示，變頻器產生諧波引起的THDv在10~40%左右），影響電網的供電質量；二是變頻器的輸出部分一般采用的是IGBT等開關器件，在輸出能量的同時將在輸出線上產生較強的電磁輻射干擾，影響周邊電器的正常工作。
一、諧波和電磁輻射對電網及其它系統的危害：
1．諧波使電網中的電器元件產生了附加的諧波損耗，降低了輸變電及用電設備的效率。
2．諧波可以通過電網傳導到其它的用電器，影響了許多電氣設備的正常運行，比如諧波會使變壓器產生機械振動，使其局部過熱，絕緣老化，壽命縮短，以至于損壞；還有傳導來的諧波會干擾電器設備內部軟件或硬件的正常運轉。
3．諧波會引起電網中局部的串聯或并聯諧振，從而使諧波放大。
4．諧波或電磁輻射干擾會導致繼電器保護裝置的誤動作，使電氣儀表計量不準確，甚至無法正常工作。
5．電磁輻射干擾使經過變頻器輸出導線附近的控制信號、檢測信號等弱電信號受到干擾，嚴重時使系統無法得到正確的檢測信號，或使控制系統紊亂。
一般來講，變頻器對電網容量大的系統影響不十分明顯，這也就是諧波不被大多數用戶重視的原因。但對系統容量小的系統，諧波產生的干擾就不能忽視。
二、減少變頻器諧波對其它設備影響的方法
1．增加交流/直流電抗器
采用交流/直流電抗器后，進線電流的THDv大約降低30%~50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。
2．多相脈沖整流
在條件具備，或者要求產生的諧波限制在比較小的情況下，可以采用多相整流的方法。12相脈沖整流THDv大約為10%~15%，18相脈沖整流的THDv約為3%~8%，滿足EN61000-3-12和IEEE519-1992嚴格標準的要求。缺點是需要變壓器和整流器，不利于設備改造，價格較高。
3．無源濾波器
采用無源濾波器后，滿載時進線中的THDv可降至5%~10%，滿足EN61000-3-12和IEEE519-1992的要求，技術成熟，價格適中。適用于所有負載下的THDv<30%的情況。缺點是輕載時功率因數會降低。
4．輸出電抗器
也可以采用在變頻器到電動機之間增加交流電抗器的方法，主要目的是減少變頻器的輸出在能量傳輸過程中，線路產生的電磁輻射。該電抗器必須安裝在距離變頻器zui近的地方，盡量縮短與變頻器的引線距離。如果使用鎧裝電纜作為變頻器與電動機的連線時，可不使用這方法，但要做到電纜的鎧在變頻器和電動機端可靠接地，而且接地的鎧要原樣不動接地，不能扭成繩或辨，不能用其它導線延長，變頻器側要接在變頻器的地線端子上，再將變頻器接地。
三、減少或削弱變頻器諧波及電磁輻射對設備干擾的方法
上面介紹的方法是減少變頻器工作時對外設備的影響，但并不是消除了變頻器的對外干擾，如果想進一步提高其它設備對變頻器諧波和電磁輻射的免疫能力，尤其是在變頻器（品牌不同，產生的干擾程度可能不一樣）干擾較嚴重的場合中常用的方法通常有以下幾種：
1．使用隔離變壓器
使用隔離變壓器主要是應對來自于電源的傳導干擾。使用具有隔離層的隔離變壓器，可以將絕大部分的傳導干擾阻隔在隔離變壓器之前。同時還可以兼有電源電壓變換的作用。隔離變壓器常用于控制系統中的儀表、PLC，以及其它低壓小功率用電設備的抗傳導干擾。
2．使用濾波模塊或組件
目前市場中有很多專門用于抗傳導干擾的濾波器模塊或組件，這些濾波器具有較強的抗干擾能力，同時還具有防止用電器本身的干擾傳導給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對各類用電設備有很多好處。
3．選用具有開關電源的儀表等低壓設備
一般開關電源的抗電源傳導干擾的能力都比較強，因為在開關電源的內部也都采用了濾波器。

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