摘要 :本文介绍了变频器在发酵行业DCS系统上的应用,滤波器件的选择,及安装时应注意的事项。
关键词:变频器 电磁干扰 电磁兼容
Abstract:This article introduces the application of inverter in the yeast- industry DCS system, the choice of the filter, and some items in installation should pay attention to.
Key words: Inverter EMI EMC
1 引言
发酵行业是现代生物工程重要组成部分,特别是制药、味精、柠檬酸、黄原胶等新型发酵行业,近几年来得到迅速的发展,由于生产的是原料药,所以都离不开发酵罐这一核心,随着产品产量和新品种的不断增加,对发酵罐的搅拌速度也要求不一,不同时段需要不同的调整。针对大的负载比较多、耗电量比较大、发酵周期比较长的情况下,近几年来我们在全国发酵行业做了不少设备改造,即满足了生产工艺要求,又节省了不少资源。
变频器在发酵罐上的应用日益普及,为该行业的工业自动化控制提供了良好的生产及工艺效益。但随着自动化程度的不断提高,自动化设备对电源污染的程度也越来越深,相应的对自动控制系统的干扰也越来越强,对电源滤波、净化,取得相对稳定的绿色电源的要求也越来越高。
随着电力电子技术的发展,家用电器,工业电器和计算机网络的日益发达,电磁环境日益复杂和恶化,使得电气电子产品的电磁兼容性EMC,电磁干扰EMI与电磁抗EMS问题受到各国政府和生产企业的重视,电子电气产品的电磁兼容性EMC是一项非常重要的质量指标,它不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性,而且还可能影响到其它设备和系统的正常工作,关系到电磁环境的保护问题.为了保证电子设备稳定可靠的工作,减小电磁污染,越来越多的国家开始执行EMC标准,尤其是在欧洲国家,EMC的性能已经成为法律性的指标,成为电子产品厂商必须通过的指标之一.
国际上对电磁兼容(EMC或EMI)的设计及应用已有比较明确的法律及法规,对电子设备的干扰及被干扰、电源的谐波含量都有明确的规定。由于我国EMC技术起步较晚,无论是理论,技术水平还是相关产品(测试仪器,屏蔽材料,滤波器等)制造,都与发达国家相差甚远,因此在实践方面也相对落后.但是,在一些工业生产自动化程度相对较高的场合,电磁兼容的意义已相对明显,有些电子设备对电磁干扰非常的敏感,已至于无法正常工作.
2 噪音的类型及对策
1)干扰传播的途径主要是传导和辐射
传导干扰:干扰的根源是电压/电流产生不必要的变化,这种变化通过导线直接传递给其他设备造成危害。
辐射干扰:现象的产生是与天线分不开的,根据“天线原理”,如果导线的长度与波长相等,很容易产生电磁波。
总之,当设备和导线的长度比波长短时,主要的问题是传导干扰,当它们的尺寸比波长长时,主要的问题是辐射干扰。
另外,环境中还存在着一些短暂的高能脉冲干扰,这些干扰对电子设备危害很大,一般称这种干扰为瞬态干扰,瞬态干扰可以通过电缆进入设备,也可以以宽带辐射干扰的形式对设备造成影响。
2)电压/电流的变化通过导线传输时有两种状态,即共模和差模。
设备的电源线、信号线等的通信线、与其他设备或外围设备相互交换的通信线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路的输送电力或信号,但在这两根导线之间还有另一种导线地线。
干扰电压电流有两种方式:
一种两根导线分别作为往返线路传输即为差模;
另一种是两根导线做去路,地线做返回传输即为共模。
对于差模电压,一根导线上是(线间电压)/2,而另一根导线上是(线间电压)/2,因而是平衡的。但共模电压,两根导线上相同。当两种模式同时存在时,两根导线对地的电压不同,
因此,当两根导线对地线电压或电流不同时,可通过下列方法求出两种模式的成分:
UN=(U1-U2)/2UC=(U1+U2)/2
IN=(I1-I2)/2IC=(I1+I2)/2
3)接地是电子设备的一个重要问题:
1、接地使整个电路系统中的所有电路都有一个公共的参考零电位,也就是各个电路的地之间没有电位差,保证电路系统能稳定的工作。
2、防止外界电磁场的干扰,机壳接地为瞬态干扰提供了泄放通道,也可使因静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放,另外,对于电路的屏蔽体,若选择合适的接地,可获得良好的屏蔽效果。
3、保证安全运行,当发生直接雷电的电磁感应时,可避免电子设备损坏,当设备绝缘不好造成设备接地时,可避免人为触电。
总之,接地是抑制噪声、防止干扰的主要办法之一。设计良好的接地系统是以很低的成本防止不希望有的干扰和发射。
4)电缆是高效的电磁波接收天线和辐射天线,同时也是干扰的良好通道。使用屏蔽电缆也许是能解决电缆辐射的问题,但是在使用屏蔽电缆的情况下,屏蔽层合理的接地是解决电缆干扰的重要问题,不正确的接地点选择等问题都将使屏蔽线出现干扰问题。