การควบคุมเสียงรบกวนของไดรฟ์ 22kW บนสายกราเวียร์ความเร็วสูง

คำบรรยาย: เมื่อการปรับปรุงระบบความเร็วแปรผันทำให้เกิดสัญญาณรบกวน กลยุทธ์การระงับสามชั้นได้กู้คืนการลงทะเบียนการพิมพ์และลดของเสียให้เหลือน้อยที่สุด

ความท้าทาย: ความแม่นยำพบกับมลพิษ

โรงงานบรรจุภัณฑ์ปริมาณมากได้อัปเกรดสายการพิมพ์แบบกราเวียร์ด้วยไดรฟ์ AC ขนาด 22 กิโลวัตต์ เพื่อทดแทนการทำงานด้วยความเร็วคงที่แบบเดิม ภายในไม่กี่วันหลังจากการติดตั้งใช้งาน ชั้นโรงงานผลิตพบกับความผิดปกติทางไฟฟ้าที่คุกคามทั้งปริมาณงานและคุณภาพ

อาการที่ปรากฏชัดเจนคือ:การลงทะเบียนการพิมพ์เริ่มเลื่อนระหว่างสถานีสี ทำให้เกิดการไม่ตรงกันของสีที่มองเห็นได้บนม้วนที่เสร็จสมบูรณ์เซ็นเซอร์แสงที่รับผิดชอบในการตรวจจับขอบเว็บและเครื่องหมายเริ่มสร้างการกระตุ้นที่ผิดพลาดและการอ่านพลาดตัวนับดิจิทัลที่ติดตามความยาวเชิงเส้นที่ผลิตได้ค่ารวมที่ผิดปกติ ทำให้การรายงานการผลิตไม่น่าเชื่อถือ ปัญหาเหล่านี้รวมกันทำให้เปอร์เซ็นต์ของเสียของสายการผลิตอยู่ในระดับที่ไม่ยั่งยืน

การวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริงชี้ไปที่ผู้กระทำผิดเพียงรายเดียว: การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่มีการควบคุมจากการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากระบบไดรฟ์ใหม่ที่เชื่อมต่อกับวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าต่ำ

การวินิจฉัย: ฮาร์มอนิกของไดรฟ์ยึดวงจรที่ละเอียดอ่อนได้อย่างไร

ไดรฟ์ความถี่แปรผันสลับที่ความถี่พาหะสูง สร้างขอบแรงดันไฟฟ้าที่สูงชัน (dv/dt สูง) และรูปคลื่นเอาต์พุตที่อุดมด้วยฮาร์มอนิก หากไม่มีการบรรเทาที่เหมาะสม ส่วนประกอบพลังงานเหล่านี้จะแพร่กระจายไปตามสายเคเบิลมอเตอร์และแผ่รังสีผ่านอากาศ โดยจะเข้าไปใน:

• สายป้อนกลับของตัวเข้ารหัสและตัวหมุน

• สายเซ็นเซอร์ 24 VDC

• บัสสื่อสาร PLC

• วงจรควบคุมการลงทะเบียนแบบอนาล็อก

ในการติดตั้งนี้ สายไฟและสายสัญญาณถูกเดินผ่านรางร่วมกัน ทำให้เกิดเส้นทางการเชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำและแบบคาปาซิทีฟที่เพิ่มระดับเสียงรบกวนทั่วทั้งเครื่องจักร

การแก้ไข: กลยุทธ์การป้องกันสามชั้น

วิศวกรภาคสนามของเราได้ใช้โปรโตคอลการระงับที่เป็นระบบ แทนที่จะจัดการกับอาการแยกกัน

ชั้นที่ 1 — การปรับปรุงโครงสร้างสายเคเบิล

เราได้ออกแบบเส้นทางการเดินสายใหม่เพื่อบังคับใช้การแยกทางไฟฟ้าอย่างเข้มงวดการแยกทางไฟฟ้าตัวนำเฟสของมอเตอร์ (U/V/W) ถูกนำออกจากท่อร่วมและเดินในรางโลหะเฉพาะพร้อมการต่อสายดินอย่างต่อเนื่อง สายควบคุมและเซ็นเซอร์ถูกย้ายไปยังรางป้องกันที่วางห่างจากเส้นทางพลังงานอย่างน้อย 30 ซม. ในกรณีที่หลีกเลี่ยงการตัดกันไม่ได้ จะถูกจัดเรียงที่มุม 90 องศาเพื่อลดพื้นที่วงและลดการรับสัญญาณแบบเหนี่ยวนำ

ชั้นที่ 2 — การกรองแบบเหนี่ยวนำฝั่งโหลด

ตัวกรองแบบเหนี่ยวนำสามเฟสตัวกรองแบบเหนี่ยวนำสามเฟส(ตัวเหนี่ยวนำสาย) ถูกปรับขนาดและติดตั้งที่ขั้วต่อมอเตอร์ของไดรฟ์ ตัวเหนี่ยวนำนี้ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบปรับกระแสให้เรียบ ลดอัตราการเปลี่ยนแปลงกระแสและลดทอนกระแสฮาร์มอนิกความถี่สูงก่อนที่จะถึงสายเคเบิลมอเตอร์ ผลลัพธ์คือรูปคลื่นกระแสไซน์ที่สะอาดขึ้นพร้อมเนื้อหาความถี่สูงที่ลดลงอย่างมาก

ชั้นที่ 3 — การระงับแรงดันไฟฟ้าสูงสุด

เครือข่าย RC snubberเครือข่าย RC snubber

(ตัวเก็บประจุดูดซับจับคู่กับตัวต้านทานหน่วง) ถูกติดตั้งที่โหนดสำคัญ — โดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้กับกล่องรวมสายเซ็นเซอร์และที่บล็อกขั้วต่อมอเตอร์ เครือข่ายเหล่านี้จะบายพาสแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวที่รวดเร็วและสไปค์ dv/dt ไปยังกราวด์ ป้องกันไม่ให้เข้าถึงอินพุตเซมิคอนดักเตอร์ที่ละเอียดอ่อน

ผลลัพธ์: ข้อบกพร่องเกือบเป็นศูนย์ ความเสถียรกลับคืนมา

การตรวจสอบหลังการปรับปรุงยืนยันว่าอาการรบกวนทั้งหมดได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ การลงทะเบียนสีกลับมาอยู่ในช่วงความคลาดเคลื่อน ±0.05 มม. เซ็นเซอร์แสงสร้างเอาต์พุตดิจิทัลที่สะอาดและไม่สั่น ตัวนับความยาวติดตามความยาวเว็บด้วยความแม่นยำ 100%ที่สำคัญที่สุดคือ ปัจจัยของเสียของสายการผลิตลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ปัจจัยของเสียลดลงจนเกือบเป็นศูนย์

กู้คืนกำลังการผลิตที่สูญเสียไปกับการทำงานซ้ำและการทิ้งเศษม้วน

โปรโตคอลการแก้ไขปัญหาภาคสนามสำหรับ EMI ที่เกี่ยวข้องกับไดรฟ์

หากเครื่องพิมพ์ เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ หรือเครื่องจักรแปรรูปของคุณแสดงอาการคล้ายกันหลังจากการปรับปรุง VFD ให้ใช้ขั้นตอนการวินิจฉัยอย่างรวดเร็วนี้

วิกฤต

การแก้ไขภาคสนามทีละขั้นตอนขั้นตอนที่ 1 — ตรวจสอบโครงสร้างสายเคเบิล

ตรวจสอบว่าสายไฟมอเตอร์ใช้ราง ท่อ หรือสายรัดร่วมกับสายเซ็นเซอร์ ตัวเข้ารหัส หรือสายสื่อสารหรือไม่ หากเป็นเช่นนั้น ให้แยกออกทันที รักษาระยะห่างอากาศอย่างน้อย 20 ซม. หรือใช้แผ่นกั้นเหล็กที่มีการต่อสายดินขั้นตอนที่ 2 — ตรวจสอบความสมบูรณ์ของกราวด์ยืนยันว่าไดรฟ์ โครงมอเตอร์ และตู้ควบคุมใช้จุดอ้างอิงกราวด์เดียวที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ ตรวจสอบว่าชีลด์สายเคเบิลเชื่อมต่อที่ปลายด้านเดียวเท่านั้น (โดยทั่วไปคือด้านตู้) เพื่อหลีกเลี่ยงกระแสไฟกราวด์ลูป วัดความต่อเนื่องของ PE ควรแสดงค่า

<1 Ω.ขั้นตอนที่ 3 — ติดตั้งฮาร์ดแวร์ระงับ

• หากอาการยังคงอยู่หลังจากการแยกและการต่อสายดิน:เพิ่มตัวกรองแบบเหนี่ยวนำที่เอาต์พุตของไดรฟ์ตัวกรองแบบเหนี่ยวนำ

• ปรับขนาดให้ตรงกับกระแสที่กำหนดของไดรฟ์ติดตั้งตัวเก็บประจุ snubber ที่บล็อกขั้วต่อมอเตอร์เพื่อคลิปสไปค์แรงดันไฟฟ้าตัวเก็บประจุ snubber

• พิจารณาตัวกรองอินพุต EMI ที่ด้านสายของไดรฟ์ หากสงสัยว่ามีสัญญาณรบกวนจากกริดตัวกรองอินพุต EMIกฎ "S-G-R-C" สำหรับการอ้างอิงอย่างรวดเร็ว

แยก

พลังงานออกจากสัญญาณกราวด์
ครั้งเดียว และกราวด์ให้ดีตัวกรองแบบเหนี่ยวนำ
ที่เอาต์พุตตัวเก็บประจุ
ที่โหลดองค์ประกอบ

การออกแบบ:

• ระบุไดรฟ์ที่มี DC choke ในตัวหรือ active front end เมื่องบประมาณเอื้ออำนวยการติดตั้ง:

• ใช้สายเคเบิลแบบมีชีลด์และแบบบิดเกลียวสำหรับวงจรควบคุมและป้อนกลับทั้งหมด ต่อชีลด์ด้วยแคลมป์โลหะ 360 องศาการทดสอบการใช้งาน:

• ทดสอบภายใต้สภาวะไม่มีโหลด, โหลดบางส่วน และโหลดเต็ม ขณะตรวจสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณเซ็นเซอร์ด้วยออสซิลโลสโคปการบำรุงรักษา:

• ตรวจสอบการเชื่อมต่อกราวด์และโมดูลตัวกรองทุกปี เปลี่ยนฮาร์ดแวร์ตัวกรองแบบเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุที่แสดงการเปลี่ยนสีจากความร้อนหรือการบวม