变频器如何抗干扰.docx

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变频器如何抗干扰

变频器如何抗干扰

怎样减少变频器对PLC与外围设备通讯的干扰？

plC应用中需要注意的问题

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。

然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

因此在使用中应注意以下问题：

1．工作环境

（1）温度

PLC要求环境温度在0~55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。

（2）湿度

为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。

（3）震动

应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。

当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

（4）空气

避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。

对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。

（5）电源

PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。

在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。

一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。

因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

2．控制系统中干扰及其来源

现场电磁干扰是PLC控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。

因此必须知道现场干扰的源头。

（1）干扰源及一般分类

影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。

通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。

共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。

共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流。

差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

（2）PLC系统中干扰的主要来源及途径

强电干扰

PLC系统的正常供电电源均由电网供电。

由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。

尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。

柜内干扰

控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。

来自信号线引入的干扰

与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。

此干扰主要有两种途径：

一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。

由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。

正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

来自PLC系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

变频器干扰

一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。

3．主要抗干扰措施

（1）电源的合理处理，抑制电网引入的干扰

对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:

1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。

2）安装与布线

●动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。

将PLC的IO线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。

●PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。

在柜内PLC应远离

动力线（二者之间距离应大于200mm）。

与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。

●PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。

模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

●交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

（3）I/O端的接线

输入接线

●输入接线一般不要太长。

但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。

●输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。

●尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

输出连接

●输出端接线分为独立输出和公共输出。

在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。

但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

●由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。

●采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。

●PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。

（4）正确选择接地点，完善接地系统

良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。

接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。

完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。

接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。

例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。

若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。

PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机

。

模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

●安全地或电源接地

将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。

如电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害。

●系统接地

PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。

接地电阻值不得大于4Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

●信号与屏蔽接地

一般要求信号线必须要有唯一的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点。

（5）对变频器干扰的抑制

变频器的干扰处理一般有下面几种方式：

加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。

使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。

使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。

12:

352012-1-13？

有什么解决方法

通过调低载波，加磁环滤波器等方法赞同

1、为变频器做单独的良好接地；

2、调整载波频率；

3、加变频器专用滤波器，或者是电抗器；赞同

变频器干扰案例问题分析及其处理1引言2011-08-0520:

49:

40

2变频器干扰分析

变频器的干扰问题一般分为变频器自身干扰；外界设备产生的电磁波对变频器干扰；变频器对其它弱电设备干扰3类情况。

变频器本身就是一个干扰源,众所周知,

变频器由主回路和控制回路两大部分组成，变频器主回路主要由整流电路，逆变电路，控制电路组成，其中整流电路和逆变电路由电力电子器件组成,电力、电子器件具

有非线性特性，当变频器运行时，它要进行快速开关动作，因而产生高次谐波，这样变频器输出波形除基波外还含有大量高次谐波。

无论是哪一种干扰类型，高次谐波

是变频器产生干扰的主要原因。

，变频器本身就是谐波干扰源，所以对电源侧和输出侧的设备会产生影响。

与主回路相比，变频器的控制回路却是小能量、弱信号回路，

极易遭受其它装置产生的干扰。

因此，变

频器在安装使用时，必须对控制回路采取抗干扰措施。

3变频器干扰案例问题分析及其处理

3.1怎样来判定变频器出现干扰问题

变频器的干扰问题主要体现在电机的运行情况上。

例如电机在运行过程中突然挺停机,电机运行时快时慢,运行速度不稳定.电机停不下来,按钮不起任何作用等等,这些

都是变频器受到干扰情况的体现。

3.2第三种方式接地

干扰问题的一般处理方法是要保证良好的接地,接地端子的一般要求为:

接地端子以“第三种方式”接地（单独接地）,接地线愈短愈好,而且必须接地良好;控制回路线使用

屏蔽线，而且屏蔽线远端屏蔽层悬空，近端接地;根据产品要求,合理布线,强电和弱电分离,保持一定距离,避免变频器动力线与信号线平行布线,应分散布线;增加抗无线干

扰滤波器，变频器输入和输出抗干扰滤波器或电抗器;采取防止电磁感应的屏蔽措施，甚至可将变频器用金属铁箱屏蔽起来;适当降低载波频率;若用[通讯功能，rs485通讯

线用双绞线。

下面,我将以在实际使用中针对不同的干扰情况做具体分析。

3.3三相五线制供电

曾经遇到过这样一种情况,变频器一直运转,按停止按钮不起作用,经检查发现变频器的地线只与变压器的中性线相连接,而变压器的中性线没有连接到大地,将变压器

的中性线接地后变频器恢复正常.现在的很多小型工厂里面一般不重视地线的连接.机床出厂时，按照国家电工法规定的标准,地线与中性线是严格分开的，配电柜里中性

线有专用接线端子，地线有专用接地螺钉。

由于该用户从变压器过来三根相线和一根中性线，只把中性线接到“n”端子上，而地线没有和中性线相连，虽说控制线使用了广能机械

屏蔽线，屏蔽层也接到了接地螺钉，但没有和大地相连,起不到屏蔽作用，导致了变频器因干扰失控电机停不下来。

把配电柜里中性线和地线连接后即恢复正常，也可以

把配电柜里地线直接接到大地。

许多用户都是采取把地线与中性线相连的办法，但是采用这种办法存在弊端，就是假如中性线断开,启动机床某一动作,可能使机床带电,

对人身造成安全危胁。

这种干扰属于变频器本身干扰类型。

3.4外界设备对变频器的干扰案例

（1）现象。

电机偶尔停不下来，经检查屏蔽层接地正确良好，降低载波频率不起作用。

变频器输入侧及输出侧加磁环滤波器不起作用。

（2）分析。

安装变频器的配电柜与动力配电室相距太近,配电室配电柜有大电流流过，在电流周围有较强磁场，干扰了变频器正常工作，把配电柜远离配电室后即

恢复正常，这属于外界设备对变频器干扰。

3.5变频器对外界设备的干扰案例

（1）现象

。

起动变频器后，电机不动作。

（2）分析。

变频器由外部4-20ma给定运转频率,4-20ma的直流信号由变送器送入,看显示板,频率显示为0.00。

用电流表量测量变送器的输出端,发现无输出。

在变

送器的输出端子并上一102电容后,再启动,设备恢复正常，说明信号源受到干扰。

在工程实践中一个简单的信号线并联电容解决了大问题是经常有效的实用方法。

这属于

变频器对外部设备的干扰。

变频器载波频率的大小对电动机和变频器的影响是什么？

检举|2010-4-2315:

47最佳答案载波频率较高,此时电流输出波形比较理想,低频时转矩大,并且电机噪音小.在需要低频输出大转矩及静音的场所适用.但此时主元器件的开关损耗较大,整机发热较多,效率下降,出力减小.与此同时无线电干扰较大,高载波频率运用时的另一个问题就是电容性漏电流增大,装有漏电保护器时可能引起其误动作,也可能引起过电流的发生,导致变频器过热保护.

低载波频率运用时,与上述现象大体相反,过低的载波频率将引起低频运行不稳,转矩降低甚至振荡的出现.

变频器的基频是2-10千赫，载波频率是0-400赫兹【常用0-50赫兹】，上述两种频率都是可调的。

基频由大往小调节电机扭力会增加，载波频率由小往大调节电机在单位时间内输出的功增加，电机增热，变频器温升不明显。