תאימות אלקטרומגנטית בעת שימוש בממירי תדר

תאימות אלקטרומגנטית (EMC) זוהי היכולת של ציוד חשמלי או אלקטרוני לתפקד כרגיל בנוכחות שדות אלקטרומגנטיים. יחד עם זאת, אסור שהציוד יפריע לפעולת ציוד או מערכות אחרות בקרבת מקום.

הנחיית EMC של נציבות האנרגיה הבינלאומית (IEC) קובעת דרישות חסינות ופליטות לציוד חשמלי המשמש באזור הכלכלי האירופי. תקן EMC EN 61800-3 מכסה את הדרישות לממירי תדרים.

ממיר התדר שואב זרם מהמקור רק בתקופות בהן הערך המיידי של גל הסינוס של מקור הכוח גבוה ממתח הקישור DC, כלומר. באזור מתח מקור שיא. כתוצאה מכך, הזרם אינו זורם ברציפות, אלא לסירוגין, עם ערכי שיא גבוהים מאוד.

סוג זה של צורת גל זרם כולל, יחד עם מרכיבי התדר הבסיסי, שיעור גבוה פחות או יותר של רכיבים הרמוניים (הרמוניות אספקה).

בממירי תדר תלת פאזיים, הם מורכבים בעיקר מהרמוניות 5, 7, 11 ו-13. זרמים אלה גורמים לעיוות של צורת הגל של מתח האספקה, אשר משפיע על צרכני חשמל אחרים באותה רשת.

כמו כן, זרמים מתחלפים גורמים לתנודות מעגלי תיקון גורם הספק בתנאים קריטיים מסוימים שעלולים להוביל למתח יתר.

התנאים קריטיים כאשר:

• לפחות 10 - 20% מהספק של ההתקנה נוצר על ידי המהפך והמיישר הבלתי מבוקר של ממיר התדרים;

• מעגל הפיצוי פועל ללא הפרעה;

• שלב הפיצוי הנמוך ביותר יוצר מעגל תהודה יחד עם שנאי האספקה ​​ותדר תהודה קרוב ל-5 או 7 הרמוניות של 50 הרץ, כלומר. סביב 250 או 350 הרץ.

כתוצאה מהמעבר המהיר מאוד של טרנזיסטורי ההיפוך ב אפנון רוחב דופק נצפות השפעות אקוסטיות, שיש להן השפעה שלילית על רשת החשמל והמנוע החשמלי.

המיתוג המהיר של מתגי הטרנזיסטור של המהפך מביא לאות הפרעה בפס רחב המשפיע על הסביבה דרך כבלי המנוע. השינויים המתמשכים בהשראות הנגרמים על ידי מרווחי מתחי בקרת PWM ו-DTC מביאים לשינויים קלים באורך יריעות הליבה של המנוע (מגנטוסטריקציה), וכתוצאה מכך רעש מאופנן אופייני בערימת הליבה של סטטור המנוע.

מתח המוצא של ממיר התדרים הוא בתדר גבוה רכבת דופק מלבנית עם קוטביות ומשך שונים עם אותה משרעת.תלילות החזית של דופק המתח נקבעת על ידי מהירות המיתוג של מתגי הכוח של המהפך והיא שונה כאשר משתמשים במכשירי מוליכים למחצה שונים (לדוגמה: עבור טרנזיסטורי IGBT כלומר 0.05 - 0.1 μs).

מעבר של אות דופק עם חזית תלולה גורם לתהליכי גל בכבל ומוביל למתחי יתר במסופי המנוע.

אורך כבל המנוע תלוי באורך הגל בתדר הגבוה (חזית הדופק) המתפשט דרכו. קריטי הוא אורך כבל השווה למחצית מאורך הגל שבו מופעלים פולסי מתח על פיתולי מנוע האינדוקציה, שהם קרוב בגודל לפעמיים מתח קישור DC.

בכוננים חשמליים לדרגת מתח 0.4 קילו וולט, מתח היתר יכול להגיע ל-1000 וולט. בעיה זו נקראת בעיות בכבלים ארוכים.

דיאגרמת בלוקים של ממיר תדרים עם מסנני כניסה ויציאה

כדי לעמוד בדרישות של תקני EMC, משתמשים במשנקי קו ומסנני EMC בכוננים של ממירי תדרים.

מסנני EMC מפחיתים את הרעש האקוסטי הנפלט מהמתמר ועבור רוב סוגי המתמרים מובנים במפעל בתוך בית הבדיקה. כורי קו מתוכננים להפחית זרמי פריצה גבוהים ולפיכך הרמוניות של זרם הקו ולשפר את הגנת הנחשולים של כונן התדרים המוסדר.

הפתרון לבעיית "הכבל הארוך" הוא הצורך ליישם פתרונות טכניים להגבלת מתחי יתר וזרמי פריצה במסופים של המנוע החשמלי. אלה כוללים התקנת משנקי פלט, מסננים, מסננים סינוסואידיים.

דיאגרמת חיבור ממיר תדרים

משנקי מוצא משמשים בעיקר להגביל את זינוקי הזרם המתרחשים בכבלי מנוע ארוכים עקב טעינת יתר של שקעי הכבלים ומפחיתים מעט את עליית המתח במסופי המנוע, אך הם אינם מפחיתים את שיאי המתח במסופי המנוע.

חנק ליניארי

המסננים מגנים על בידוד המנוע על ידי הגבלת עליית המתח והפחתת שיאי המתח במסופי המנוע לערכים לא קריטיים, בעוד שהמסננים מפחיתים את שיאי הזרם המתרחשים כאשר מיכלי הכבלים נטענים מעת לעת.

מסנני EMC

מסננים סינוסואידיים מספקים מתח כמעט סינוסואידי במוצא הממיר.

בנוסף, מסננים סינוסואידים מפחיתים את קצב העלייה של מתח מסוף המנוע לערך, מסירים שיאי מתח, מפחיתים הפסדים נוספים במנוע ומפחיתים את רעשי המנוע.

עבור כבלי מנוע ארוכים, מסננים סינוסואידים מפחיתים את שיאי הזרם הנוצרים על ידי טעינה תקופתית של מיכלי הכבלים.

בנוסף לשיטות לעיל להגבלת מתחי הנחשול במסופי המנוע החשמלי, יש לציין שתי דרכים יעילות לפתרון בעיית הכבל הארוך, שאינן דורשות השקעות גדולות וניתנות לביצוע ישירות על ידי המשתמש:

1. התקנה של סדרת LC - מסנן במוצא של ממיר התדרים כדי להפחית את תלילות הקצה המוביל של פעימות מתח המוצא של המהפך;

2.התקנת מסנן RC מקביל ישירות למסופי המנוע כדי להתאים את עכבת הגל של הכבל.

בנוסף לשיטות לעיל להבטחת תאימות אלקטרומגנטית, יש לציין את הצורך בשימוש בכבלים מסוככים לחיבור ממיר התדר והמנוע החשמלי. לדיכוי יעיל של הפרעות בתדר גבוה מוקרנת, המוליכות של המסך צריכה להיות לפחות 1/10 מהמוליכות של מוליך הפאזה.

אחד הפרמטרים המאפשרים להעריך את מוליכות המסך הוא השראות שלו, שאמורה להיות קטנה ותלויה כמה שפחות בתדר. דרישות אלו מתקיימות בקלות באמצעות מגן נחושת או אלומיניום (שריון).

המגנים של הכבל המחבר בין ממיר התדר והמנוע חייבים להיות מוארקים בשני קצותיו, ככל שהמגן טוב יותר והדוק יותר, כך רמת הקרינה ועוצמת הזרם במיסבי המנוע יורדים.

מסך של כבל המנוע לממיר התדרים

המגן מורכב משכבה קונצנטרית של חוטי נחושת ורצועת נחושת מפותלת.

בדרך כלל המגן של כבל הבקרה מוארק ישירות לממיר התדרים. הקצה השני של המגן נותר ללא הארקה או מחובר לאדמה באמצעות קבל במתח גבוה בתדר גבוה של כמה nF.

מומלץ להשתמש בכבל זוג מעוות עם שני מגנים לחיבור אותות אנלוגיים. השימוש בכבל כזה מומלץ גם לחיבור אותות מחיישן מהירות דחף. יש להשתמש בכבל אחד עם מגן נפרד לכל אות.

לאותות דיגיטליים במתח נמוך, מומלץ להשתמש גם בכבל זוג מעוות כפול מסוכך, אך ניתן להשתמש במספר כבלים מעוותים עם מגן משותף.

כבל זוג מעוות כפול מסוכך (א) וכבל עם מספר זוגות מעוותים ומגן משותף אחד (ב)