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在采用变频器控制系统中接地问题的研究(2)

时间:2016-08-23 15:48来源:未知 作者:y930712 点击:
由于变频器通信控制信号一般低于100kHz,所以一般不用带状电缆,而采用屏蔽电缆或者双绞线。但是,在实际应用过程中,由于接地不当,经常出现接地比

由于变频器通信控制信号一般低于100kHz,所以一般不用带状电缆,而采用屏蔽电缆或者双绞线。但是,在实际应用过程中,由于接地不当,经常出现接地比不接地通信误码率高的现象,从而使人产生了屏蔽电缆要不要接地,如果要接地,是采用一点、两点还是多点接地的疑惑。据有关资料和实践证明,在通信速率低于100kHz时,选用一点接地效果较好,对于采用Profibus,Modbus总线控制的高速率通信控制电缆的屏蔽层应该选用多点接地,最少也应该两端接地,并且采取在通信线路较长时在网络的终端加终端匹配电阻等抗干扰措施。对于电缆的多点接地,一个附加的好处是可以减少屏蔽层的静电耦合。另外,还有一个根据传输信号的波长来判别接地方式的参考标准。以传输信号的波长λ的1/4为界,通信传输线长度小于λ/4时采用一点接地;长度大于λ/4时,由于屏蔽层也能起到天线作用,应采用多点接地,在多点接地时,最理想的情况是每隔0.05~0.1λ有一个接地点。

另外,在传输上升下降沿非常陡峭的信号时,也应按照变频信号来处理,实施多点接地。最后要说明的一点;如果从干扰角度讲,低频干扰严重时采用屏蔽单点接地,在高频干扰情况下要多点接地,同时建议在通讯电缆中提供一根等电位线将各节点的通讯地串起来,以提高抗干扰能力。

3.2传感器信号屏蔽接地问题

在采用变频器调速的高精度快速响应控制系统中,一般要安装速度传感器(如脉冲编码器、旋转变压器)来进行速度或位置闭环,或者在生产线和设备上安装压力、温度、张力、线速度等检测传感器。这些传感器的一个共同特点是:为了提高抗干扰能力,信号线均采用屏蔽线,而且屏蔽线在传感器内部与传感器壳体接在一起。当传感器安装在电机、管道或者生产线上时,屏蔽层就与这些设备相连接;而在传感器与变频器或其他控制设备连接时,屏蔽层又连接至PE端子。如果此时变频器或外部设备接地不良(RE、RG大于接地标准最大电阻或者严重不等),就会出现通过屏蔽层接地的情况,如图4所示,形成对地电流IE,对系统工作的可靠性产生很大影响;严重时,系统将无法工作。因此,在采用外部传感器的闭环控制系统中,距离较远时,一定要保证外部设备和变频器的可靠独立接地,或者选用传感器外壳不与控制屏蔽层连接的传感器,在变频器侧实施一点接地;距离较近时,可采用公共接地母排接地,保证传感器与控制设备接地点之间电位差近似为零,从而消除地环流形成的干扰。

3.3模拟信号屏蔽层接地

实践证明,双绞线或双绞屏蔽线对磁场的屏蔽效果明显优于单芯屏蔽线,对于采用标准4~20mA/0~10V/1~5V模拟信号控制变频器频率/转速的系统,一定要采用双绞线或屏蔽电缆。由于模拟信号频带较窄,原则上在接地的控制器或变频器一侧实施接地。控制装置之间的信号电缆应在线路对地分布电容大的一端接地,这样能够减少信号电缆对地分布电容的影响。实际系统中,一般在信号电缆数量多的控制装置一侧接地。另外,对于抗干扰要求非常高的场合,可采用双重静电屏蔽的电缆,此时,外屏蔽层接至屏蔽地线,内屏蔽层接至系统地线。系统地线可以是变频器外部控制隔离地、模拟控制地,或者是系统独立的接地线。对于共模干扰严重的场合,可通过添加共模电感来消除共模干扰,如图5(a)所示;对于多点地电位浮动频繁的场合,可采用DC/DC隔离模块来实现电气隔离,如图5(b)所示,彻底杜绝干扰。 (责任编辑:admin)

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