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如何消除電機使用變頻器時產生的噪音?

變頻控制電機時為什么會產生刺耳噪音?解決方法?

首先,需要確認電機本身質量是沒有問題的。

其次,變頻器控制電機時,電機出現嘯叫、震動都是正常的,因為變頻器輸出的是PWM波,或者是SPWM波,不是正弦波的。

兩種解決辦法,一種是調整變頻器的載波頻率,把載頻調高;另外一種辦法,就是在變頻器輸出端加裝變頻器輸出濾波器或電抗器。

 

一,使用變頻器控制變頻電機,振動通常是由于電機的脈動轉矩及機械系統的共振引起的,特別是當脈動轉矩與機械共振電恰好一致時更為嚴重。

這種噪聲通常分為變頻裝置噪聲和電動機噪聲,對于不同的安裝場所應采取不同的處理措施:變頻器在調試過程中,在保證控制精度的前提下,應盡量減小脈沖轉矩成分;調試確認機械共振點,利用變頻器的頻率屏蔽功能,使這些共振點排除在運行范圍之外;由于變頻器噪聲主要有冷卻風扇機電抗器產生,因選用低噪聲器件;在電動機與變頻器之間合理設置交流電抗器,減小因PWM調制方式造成的高次諧波。這個就是高次諧波在鐵心上產生的震動,因為頻率在人耳朵能感受到的頻率段,所以能聽到.可以提高載波頻率,然后在變頻器輸出端接變頻器輸出濾波器,還有輸出電抗器,這樣輸出電流才接近正弦波,高次諧波成分減小,這種噪音會很大程度上減小。這些噪音是由于變頻器輸出的電源中含有大量的高頻諧波而引起的,在這種情況下,一般建議客戶在變頻器輸出端安裝變頻器輸出濾波器,變頻器輸出濾波器可以改善變頻器輸出端的波形,減小其高頻諧波成分,效果非常明顯。

 

二,消除電機使用變頻器產生的噪音的辦法:

變頻器的載波頻率可以改變,但是我不推薦你隨便去改這個參數。為了減小噪聲,可以將變頻器的載波頻率適當設置得高些,但這時又會帶來一些問題,如果載波頻率調得太高,又會對其它設備造成干擾,尤其是當采用PLC通訊方式時。因此要根據現場的實際情況設置載波頻率。如果不是非常有經驗的工程師,建議不要改動載波頻率這個參數。MM440變頻器的載波頻率參數是P1800。

電機噪音大無非有兩方面的原因:機械方面和電氣方面。

1,機械方面如電機冷卻風扇損壞或刮擦電機外殼,電機固定不穩等。這方面的情況好處理一些,只要能找到噪音源,一般好處理。

2,電氣方面

(1)變頻器載波頻率設置太低??梢赃m當把載波頻率設置高些,但這時又會帶來一些問題,如果載波頻率調得太高,又會對其它設備造成干擾,尤其是當采用plc通訊方式時。因此要根據現場的實際情況設置載波頻率。

(2)電機共振。有時,電機在運行時的某一頻段會產生機械共振。這時可以利用變頻器的跳頻設置方法。一般變頻器都有“跳頻”設置,其作用是:設置電機共振的頻率,當變頻器運行到此頻段時,跳過此段頻率,避免電機產生共振。

(3)電機帶負載能力降低。有時電機長時間使用后,或電機質量不好,帶負載能力會降低。這里電機的噪音也會比正常時大。

(4)變頻器高次諧波大。變頻器高次諧波成份大時,容易造成電機震動增大,轉速產生抖動、不穩定,并且增大電機噪音。這里加裝輸入和輸出電抗器。

 

三,輸出電纜中含有相當大的高次諧波電壓、電流,使得電機的輸入電壓畸變,定、轉子電動勢高次諧波進一步增大,結果使得相電動勢嚴重畸變,最大值升高很多,導致電機線圈發熱嚴重,絕緣老化甚至擊穿;另外由于高次諧波產生的高次諧波磁場產生附加的轉矩,使得電機產生明顯的振動和尖銳的噪音。高次諧波使得電動機的機械壽命、絕緣壽命大大縮短。

變頻器輸出的諧波是導致電機產生高頻嘯叫的主要原因,當變頻器的功率開關的調制脈沖頻率提高時,可以輸出的電流接更近于正弦波,和使嘯叫聲的頻率提高過人耳的可聽聲波范圍,會使嘯叫聲大大降低,但是大當IGBT的開關頻率過高時,會使IGBT上的損耗增加,此時需要對變頻器降容來時使用。一般IGBT的開關頻率為4Khz時,若聽到嘯叫聲,建議適當提高一下IGBT的開關頻率?,F在變頻電機在運行中的嘯叫聲,往往給人一種錯覺,就以為是變頻器調頻所致,其實未必。應該先確認一下嘯叫聲的來源,然后再作處理。

第一步,變頻器采用V/F控制,將電機運行至最高轉速;

第二步,然后操作變頻器的OFF2,自有停車;

第三步,判別電機在自由停車過程隨著轉速下降。如果嘯叫聲或震動依然存在,那就沒有變頻器控制的事情了,是電機的制作問題了,機械傳動存在運行中有共振點。說明是機械制造的問題,不是電控問題。如果在自由停車過程,電機運行平穩,沒有嘯叫聲,那是變頻器控制問題,通過調整變頻器的控制參數,可以解決。其中很重要的就是將變頻器做電機的動態和靜態數學模型計算。如果變頻器所建立的數學模型準確,運行品質就好??刂齐姍C,其電磁噪聲都是完全可以接受的。這一點毋庸置疑。

 

四,如何解決電動機變頻器調速后發熱、振動和噪聲問題

我們的在日常的使用中,采取變頻器調速后,將產生噪聲和振動,這種狀況是由于變頻器輸出波形中含有高次諧波分量影響的,隨著電動機運轉頻率的變化,基波分量、高次諧波分量都在大范圍內變化,很可能引起與電動機的各個部分產生諧振。變頻器的諧波還有可能對其他的電子設備有影響。用變頻器驅動電動機時,由于輸出電壓、電流中含有高次諧波分量,氣隙的高次諧波磁通增加,故噪聲增大。電磁噪聲的特征是:變頻器輸出中的低次諧波分量與轉子固有機械頻率諧振,則轉子固有頻率附近的噪聲增大。變頻器輸出中的高次諧波分量與鐵心機殼軸承架等諧振,在這些部件的各自固有頻率附近處的噪聲增大。采用變頻器驅動電動機時產生的刺耳噪聲與PWM控制的開關頻率有關,尤其在低頻區更為顯著。抑制方法是在變頻器輸出側設置交流電抗器。如果電磁轉矩有余量,可將U/F設定小些。采用特殊電動機在較低頻段噪聲較嚴重時,要檢查與軸系統(含負載)固有頻率的諧振。變頻器工作時,輸出波形中的高次諧波引起的磁場對許多機械部件產生電磁振動力,振動力的頻率總能與這些機械部件的固有頻率相近或重合,而產生共振。對振動影響大的高次諧波主要是較低次的諧波分量,在PAM方式和方波PWM方式時有較大的影響。但采用正弦波PWM方式時,低次的諧波分量小,影響變小。減弱或消除振動的方法是在變頻器輸出側設置交流電抗器,以吸收變頻器輸出電流中的高次諧波電流成分。使用PAM方式或方波PWM方式變頻器時,可改用正弦波PWM方式變頻器,以減小脈動轉矩。電動機振動的原因可分為電磁與機械兩種。

1)電磁原因引起的振動表現為:較低次的諧波分量與轉子的諧振,使固有頻率附近的振動分量增加。由于諧波產生的脈動轉矩的影響發生振動,特別是當脈動轉矩的頻率同電動機轉子與負載構成的軸系扭轉固有頻率一致時將發生諧振。

2)機械原因引起的振動表現為:電動機軸上有外伸重量,軸系統的固有頻率降低時,如果電動機高速運轉,全旋轉頻率與軸系統固有頻率接近,則振動加劇。轉子殘余不平衡引

起離心力與轉速的二次方成比例增加,所以用變頻器驅動電動機高速運轉時,振動加大。變頻器是電子裝置,所以溫度對其壽命影響較大。通用變頻器的環境溫度一般要求-10~+50℃,如果能降低變頻器運行溫度,就延長了變頻器的使用壽命,性能也穩定。變頻器發熱是由內部損耗產生的,以主電路為主,約占總損耗的98%,控制電路占2%。為保證變頻器正??煽窟\行,必須對變頻器進行散熱。主要方法有:

1)采用風扇散熱:變頻器的內裝風扇可將變頻器柜體內部熱量帶走。

2)采用單獨的變頻器室,內部安裝空調,保持溫度在+15~+20℃之間。以上所闡述的變頻器發熱是指變頻器在額定范圍內正常運行的損耗,當變頻器發生非正常運行(如過電流、過電壓、過載等)產生的損耗必須通過正常的選型來避免此類現象的發生。

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