Kaip išspręsti relės peršokimo problemą, kurią sukelia dažnio keitiklio trikdžiai?

Nereguliarus relės elgesys vargina visus, dirbančius su automatizuotomis sistemomis. Kai relės plepa, šokinėja arba klaidingai suveikia, mašinos išsijungia. Gamybos klaidų daugėja. Laukia trikčių šalinimo valandos. Jei jūsų valdymo skydelyje yra dažnio keitiklis (taip pat vadinamas kintamo dažnio pavara arba VFD), radote pagrindinį įtariamąjį.

VFD sukuria aukšto{0}}dažnio elektrinį triukšmą. Šis triukšmas yra dažnas ir stiprus. Tai stebėtinai lengvai sutrikdo jautrius valdymo komponentus, tokius kaip relės. Šiame vadove pateikiamas išsamus, sistemingas šios problemos sprendimas.{4}} Išsiaiškinsime problemą ir suprasime elektros principus darbe. Tada įgyvendinsime praktinius sprendimus nuo pagrindinės laidų higienos iki pažangių filtravimo metodų.

Šio straipsnio pabaigoje turėsite žinių:

Nustatykite, ar VFD yra trukdžių šaltinis.

Suprasti elektrinio triukšmo principus.

Išspręskite problemą sisteminiu požiūriu.

Atskirkite jautrius komponentus, pvz.,{0}}dviejų laidų jutiklius.

Užkirsti kelią būsimoms problemoms dėl tvirto sistemos dizaino.

Pagrindinės priežasties supratimas

Norėdami veiksmingai išspręsti problemą, pirmiausia turime suprasti, kodėl taip atsitinka. Trikdžiai, dėl kurių jūsų relė šokinėja, nėra atsitiktiniai. Tai tiesioginis dažnio keitiklio veikimo šalutinis produktas. Suprasdami šį pagrindą, galite efektyviau šalinti triktis, o ne aklai taikyti pataisymus. Ištirsime, iš kur kyla šis triukšmas, kaip jis sklinda per jūsų sistemą ir kodėl relės yra ypač pažeidžiamos.

Aukšto{0}}dažnio VFD perjungimas

Dažnio keitikliai valdo variklio greitį naudodami impulsų pločio moduliaciją (PWM). VFD viduje galingi tranzistoriai įsijungia ir išsijungia tūkstančius kartų per sekundę. Paprastai tai yra izoliuotų vartų dvipoliai tranzistoriai (IGBT). Šis greitas perjungimas susmulkina gaunamą kintamosios srovės įtampą į kintamos -dažnio, kintamos- įtampos išvestį, kad būtų galima valdyti variklį.

Šis procesas efektyviai veikia variklio valdymui. Bet tai elektra žiaurus. Statūs -kraštiniai įtampos impulsai, kuriuos sukuria IGBT, sukuria didelį aukšto-dažnio elektrinį triukšmą. Šis triukšmas vadinamas keliais pavadinimais: elektromagnetiniai trukdžiai (EMI) arba radijo dažnio trukdžiai (RFI). Tai pagrindinė jūsų problemos priežastis.

Trys trukdžių keliai

Sukurtas triukšmas neribojamas VFD. Jis pabėga ir keliauja per visą valdymo sistemą trimis pagrindiniais metodais, vadinamais sujungimo takais.

Laidieji trukdžiai: Triukšmas sklinda tiesiai išilgai fizinių laidininkų, prijungtų prie VFD. Tai apima maitinimo įvesties kabelius, variklio išvesties kabelius ir net valdymo laidus.

Spinduliuotės trukdžiai: VFD ir jo variklio kabeliai veikia kaip radijo siųstuvai. Jie oru transliuoja aukšto -dažnio triukšmą. Netoliese esantys jautrūs laidai sugeria šį ore sklindantį triukšmą kaip antena.

Talpinė / indukcinė jungtis: kai "triukšmingas" kabelis (kaip VFD variklio laidas) eina lygiagrečiai su "tyliu" kabeliu (kaip relės signalo laidas), elektromagnetiniai laukai sukelia triukšmo įtampą tyliame kabe. Triukšmas iš esmės „šokinėja“ nuo vieno laido prie kito be tiesioginio fizinio ryšio.

Norėdami tai įsivaizduoti, įsivaizduokite diagramą, kurioje pavaizduota aVFDir netolieseestafetėgrandinė. Linija, pažymėta „Atlikta“, eina palei maitinimo kabelius. Lankas, pažymėtas „Radiated“, rodo bangas, judančias oru iš VFD į relę. Dvi lygiagrečios linijos, žyminčios kabelius, tarp kurių „šokinėja“ dantyta rodyklė, iliustruoja „sujungtus“ trikdžius.

Relės jautrumas

Relės yra natūraliai jautrios elektros triukšmui. Standartinė elektromechaninė relė įsijungia, kai per jos ritę teka nedidelė srovė. Tai sukuria magnetinį lauką, kad uždarytų kontaktą.

Problemų kyla dėl to, kad relės valdymo laidų sukeliama triukšmo įtampa gali būti pakankamai stipri, kad iš dalies arba visiškai įjungtų ritę. Ši nepageidaujama įtampa priverčia relės „šnibždėti“ (greitai atsidaryti ir užsidaryti), „šokinėti“ (suveikti netinkamu laiku) arba netinkamai atjungti{1}}maitinimą. Valdymo signalą užvaldo VFD{3}}sukeltas triukšmas.

Sistemingas trikčių šalinimo metodas

Metodinis požiūris sutaupo laiko ir užtikrina ilgalaikius sprendimus. Prieš pereinant prie sudėtingų sprendimų, rekomenduojame atlikti-po-žingsnio procesą, pradedant nuo paprasčiausių ir labiausiai tikėtinų pataisymų. Šis vadovas veikia tiesiai gamyklos grindyse.

1 veiksmas: patvirtinkite diagnozę

Prieš perjungdami skydelio laidus, atlikite vieną paprastą testą, kad įsitikintumėte, jog VFD yra kaltininkas.

Pirmiausia mašiną arba procesą naudokite visiškai išjungę VFD. Jei relė veikia normaliai ir šokinėjimo problemos išnyksta, patvirtinote, kad VFD yra jūsų trukdžių šaltinis.

Tada vėl įjunkite VFD ir stebėkite sistemą. Atkreipkite dėmesį, ar relės pokalbiai konkrečiai koreliuoja su VFD veikimo būsena. Ar tai atsitinka tik tada, kai variklis įsibėgėja? Ar jis pablogėja važiuojant didesniu greičiu? Ši informacija suteikia vertingų užuominų.

2 veiksmas: tinkamas įžeminimas / ekranavimas

Daugiau nei pusė visų triukšmo problemų išsprendžiama tinkamai įžeminus ir ekranuojant. Dėl šios pagrindinės praktikos negalima-derėtis dėl stabilių valdymo sistemų.

Įžeminimas užtikrina mažą{0}}impedansą, kad triukšmas saugiai nutekėtų. Visi valdymo skydelio komponentai turi būti prijungti prie vieno švaraus įžeminimo taško. Tai apima VFD, PLC, maitinimo šaltinius ir pačią skydo važiuoklę. Dažnai tai yra varinė įžeminimo juosta, prijungta prie įrenginio įžeminimo.

Ekranuoti kabeliai yra būtini jautriems signalams apsaugoti. Visiems analoginiams signalams, kodavimo grįžtamajam ryšiui ir žemos-įtampos nuolatinės srovės jutiklio laidams reikia naudoti kabelius su folija arba pintus ekranus. Šis skydas veikia kaip barjeras, sulaiko skleidžiamą triukšmą, kol jis pasiekia signalo laidininkus viduje.

Čia yra svarbiausia ekranavimo taisyklė: įžeminkite kabelio ekraną tik viename gale. Paprastai šią jungtį užmegzkite valdymo skydelyje arba PLC gale. Įžeminus skydą tiek skydelio, tiek lauko įrenginio galuose, sukuriama „įžeminimo kilpa“. Šią įprastą klaidą šioje srityje matome daugybę kartų. Įžeminimo kilpa paverčia skydą antena. Tai iš tikrųjų gali užfiksuoti daugiau triukšmo ir žymiai pabloginti problemas.

3 veiksmas: fizinis atskyrimas

Atstumas yra paprasčiausia ir efektyviausia ekranavimo forma. Elektromagnetinio lauko stiprumas smarkiai mažėja didėjant atstumui.

Paprastai išlaikykite 20-30 cm (8–12 colių) atstumą tarp VFD maitinimo kabelių (tiek įvesties, tiek variklio išvesties) ir bet kokių jautrių valdymo ar signalų laidų. Niekada nesujunkite maitinimo ir valdymo laidų tame pačiame vamzdyje. Neriškite jų užtrauktuku vienas prie kito.

Norėdami gauti geriausius rezultatus, naudokite atskirus, tam skirtus metalinius vamzdžius arba vielinius kanalus. Aukštos-įtampos kintamosios srovės maitinimo laidus paleiskite viename kanale, o žemos-įtampos nuolatinės srovės valdymo laidus kitame. Jei maitinimo ir valdymo laidai turi susikirsti, įsitikinkite, kad jie tai daro 90 laipsnių kampu, kad sumažintumėte indukcinį ryšį.

4 veiksmas: slopinimas ir filtravimas

Jei tinkamas įžeminimas, ekranavimas ir atskyrimas problemos visiškai neišsprendžia, pridėkite komponentų, kurie aktyviai slopina arba filtruoja triukšmą.

Šie įrenginiai sugeria arba nukreipia aukšto{0}}dažnio energiją, kol ji nepaveiks relės. Galimi keli variantai, kurių kiekviena tinka įvairioms situacijoms.

Gilus nardymas: du{0}}laidiniai jutikliai

Vienas iš labiausiai paplitusių ir sudėtingiausių scenarijų yra dviejų{0}}laidų jutiklio, kuris valdo relę, prijungimas, kuris tada perduoda signalus PLC. Tinkamas šios sąrankos laidų sujungimas yra labai svarbus signalo vientisumui užtikrinti, ypač triukšmingoje aplinkoje. Tarpinės relės naudojimas yra pagrindinė signalo izoliavimo strategija. Dviejų-laidų jutiklių laidų, tarpinės relės jungties, jutiklio relės schemos, PLC relės sąsajos ir pramoninių jutiklių laidų principų supratimas yra labai svarbus.

Izoliacijos principas

Pagrindinė priežastis, kodėl šioje grandinėje reikia naudoti tarpinę relę, yra galvaninės izoliacijos sukūrimas. Tai reiškia, kad tarp jutiklio grandinės ir PLC įvesties grandinės nėra tiesioginio elektros ryšio. Sujungimas vyksta per magnetinius laukus relėje.

Tai sukuria „oro tarpą“, kuris fiziškai neleidžia jutiklių laidų elektriniam triukšmui patekti į jautrias ir brangias PLC įvesties korteles. Be to, relė veikia kaip signalo kondicionierius. Jis paima potencialiai triukšmingus arba silpnus jutiklio signalus ir paverčia juos švariais, ryžtingais atvirais-arba-uždarais kontaktais, kad PLC galėtų nuskaityti.

Kaip veikia du{0}}laidiniai jutikliai

Norint tinkamai juos prijungti, svarbu suprasti du{0}}laidinius jutiklius. Skirtingai nuo trijų-laidų jutiklių su atskirais maitinimo ir signalo laidais, du-laidiniai jutikliai yra „maitinami kilpa-“.

Tai reiškia, kad jie gauna darbinę galią ir perduoda signalus tais pačiais dviem laidais. Jutiklis veikia keisdamas srovės, kurią jis gauna iš maitinimo šaltinių, kiekį. „Išjungtoje“ būsenoje jis naudoja labai mažą nuotėkio srovę. „Įjungtoje“ būsenoje (kai aptinkami objektai) jis ima daug didesnę srovę, kurios pakanka nuosekliai sujungtoms relės ritėms įjungti.

Žingsnis{0}}po-išsamus laidų sujungimo vadovas

Siekdami užtikrinti stabilias ir{0}}triukšmui atsparias jungtis, jutiklį prijungsime prie tarpinės relės, o tada prijungsime relės kontaktus prie PLC. Taip sukuriamos visiškai izoliuotos sąsajos.

Pagrindinė šios sąrankos dalis yra aiški laidų schema. Įsivaizduokite schemą su keturiais komponentais: 24 V nuolatinės srovės maitinimo šaltiniu, dviejų-laidų jutikliu, tarpine rele ir PLC įvesties kortele. Relė rodo ritės gnybtus (A1, A2) ir kontaktų gnybtus (bendras, NO normaliai atidarytas, NC normaliai uždarytas).

Tiksliai atlikite šiuos veiksmus:

Prijunkite jutiklio maitinimą. Nukreipkite laidą nuo +24maitinimo šaltinio VDC gnybto iki vieno iš dviejų jutiklio laidų. Daugumai nuolatinės srovės jutiklių nesvarbu, kuris iš jų.

Sukurkite valdymo kilpą. Antrą jutiklio laidą prijunkite tiesiai prie tarpinės relės ritės A1 (teigiamojo) gnybto.

Užbaikite ritės grandinę. Nukreipkite laidą nuo A2 (neigiamo) relės ritės gnybto atgal į 0 VDC (arba bendrą) maitinimo šaltinio gnybtą. Tai užbaigia jutiklio ir relės ritės grandinę. Kai jutiklis suveikia, jis leidžia srovei tekėti per šią kilpą ir įjungia relę.

Sujunkite PLC bendrą laidą. Dabar mes prijungiame izoliuotą išvestį. Prijunkite laidą nuo PLC įvesties kortelės "Common" terminalo prie "Common" (C) gnybto ant relės kontaktų.

Prijunkite PLC signalą. Prijunkite laidą iš relės „normaliai atidaryto“ (NO) kontakto prie konkretaus PLC įvesties, kurią norite naudoti (pvz., įvestis 0.0).

Suprask veiksmą. Šioje konfigūracijoje, kai jutiklis aktyvuoja relės ritę, vidinis NO kontaktas užsidaro. Tai užbaigia atskirą grandinę tarp PLC bendrojo ir jo įvesties terminalo, siunčiant švarius, tvirtus ir elektra izoliuotus signalus į PLC.

PLC sąsajos geriausia praktika

Norėdami dar labiau padidinti šios PLC relės sąsajos stabilumą, vadovaukitės papildoma geriausia praktika.

Jei įmanoma, jutikliams ir relėms naudokite tam skirtus švarius maitinimo šaltinius. Laikykite juos atskirai nuo maitinimo šaltinių, kurie gali maitinti kitus triukšmingesnius įrenginius.

Visada įsitikinkite, kad relės ritės nominali įtampa (pvz., 24 VDC) puikiai atitinka jūsų maitinimo šaltinio išėjimo įtampą.

Galiausiai, laidai nuo relės kontaktų iki PLC įvesties kortelių turi būti kuo trumpesni ir tiesesni. Tai sumažina aplinkos triukšmo tikimybę.

Išplėstinė švelninimo atvejų analizė

Kartais pavienių sprendimų nepakanka. Sudėtingoms triukšmo problemoms dažnai reikia{1}}daugiasluoksnio požiūrio. Dalijimasis realiu-atvejo tyrimu parodo, kaip šie principai derinami sprendžiant sunkiai įveikiamas problemas. Tai parodo sistemingo tyrimo vertę.

Atvejo analizė: konvejerio linija

Buvome iškviesti į objektą, kur pakavimo linijos atsitiktinai užstrigo. Fotoelektrinis jutiklis aptiko dėžes ant konvejerių ir atitinkamas rele valdomas pneumatines perjungimo svirtis. Relė netaisyklingai šnibždėtų, todėl perjungikliai įsijungtų netinkamu laiku ir trukdytų linijai.

Techninės priežiūros komanda pastebėjo, kad problemų kilo tik tada, kai pagrindiniai konvejerio VFD veikė dideliu greičiu, viršijančiu 80 % pajėgumo.

Mūsų tyrimas laikėsi sisteminio požiūrio. Pirmasis bandymas, išjungus VFD, iškart sustabdė plepėjimą, patvirtindamas jį kaip šaltinį. Fizinis plokščių ir konvejerių patikrinimas greitai atskleidė pagrindinę priežastį: plonas, neekranuotas dviejų{2} laidų foto-laidas buvo užtrauktuku- tiesiogiai pririštas prie VFD 480 V variklio maitinimo laido 10 metrų bėgimui. Tai buvo vadovėlio stiprus talpinis ir indukcinis sujungimas.

Pirmiausia jutiklių laidus nuvedėme toliau{0}} nuo variklio kabelių. Tačiau net ir juos atskyrus, išliko nedidelis relės triukšmas, ypač kai VFD sulėtino variklius. Tai rodo, kad liekamasis triukšmas vis dar buvo.

Galutinis, daugiasluoksnis{0}}sprendimas apėmė keturis skirtingus veiksmus:

Atskyrimas: jutiklių kabeliai perkeliami į atskirus, įžemintus metalinius vamzdžius, išlaikant didesnius nei 30 cm atstumus nuo variklio kabelių.

Ekranavimas ir įžeminimas: senas neekranuotas laidas buvo pakeistas tinkamu ekranuotu vytos{0} poros kabeliu. Skydai prijungti prie skydo įžeminimo strypų tik valdymo skydelio galuose.

Slopinimas: „Snap on“ ferito šerdys buvo prispaustos prie jutiklių kabelių prieš pat įeinant į valdymo pultus, kabeliai per juos tris kartus persukami, kad būtų padidintas aukšto-dažnio slopinimas.

Izoliavimas: tarp jutiklių ir PLC buvo sumontuotos tarpinės relės, kaip aprašyta ankstesniame skyriuje, kad būtų užtikrintas visiškai izoliuotas ir patikimas signalas.

Rezultatas buvo 100% stabilios sistemos. Relės triukšmas buvo visiškai pašalintas visomis darbo sąlygomis – nuo ​​variklio užvedimo{2}}iki viso greičio ir lėtėjimo. Nuo to laiko linijos eina be jokių kamščių.

Nuoroda į EMC standartus

Ši trikčių šalinimo ir projektavimo praktika nėra tik nykščio taisyklės. Jie yra formalizuoti tarptautiniuose pramonės standartuose dėl elektromagnetinio suderinamumo (EMC).

Šios srities profesionalai jais pasitiki siekdami užtikrinti, kad įranga tinkamai veiktų elektromagnetinėje aplinkoje, nesukeldama netoleruojamų trikdžių kitai įrangai. Pavyzdžiui, ši praktika atitinka EMS gaires, tokias kaip IEC 61000 serija. Ši serija apibrėžia atsparumo įvairiems elektros reiškiniams, pvz., greitiems elektros pereinamiesiems (IEC 61000-4-4) ir spinduliuojantiems radijo dažnio trikdžiams (IEC 61000-4-3), standartus. Šių principų laikymasis yra labai svarbus kuriant reikalavimus atitinkančias ir patikimas sistemas.

Prevencinio projektavimo principai

Geriausias būdas išspręsti triukšmo problemas yra neleisti joms atsirasti. Įtraukdami geriausią EMC praktiką į pradinį valdymo skydų dizainą, galite sukurti sistemas, kurios iš prigimties yra tvirtos ir atsparios trukdžiams. Šis iniciatyvus metodas sutaupo daug laiko, pinigų ir nusivylimo, palyginti su reaktyviu trikčių šalinimu.

Prevencinio dizaino kontrolinis sąrašas

Naudokite šį kontrolinį sąrašą bet kurio valdymo skydelio, kuriame yra VFD, projektavimo ir kūrimo etapuose.

Skydelio išdėstymas:

Fiziškai atskirkite aukštos -tampos galios komponentus (VFD, kontaktorius, transformatorius) nuo žemos{1}}tampos valdymo komponentų (PLC, relių, I/O kortelių). Įprasta praktika – galia vienoje pusėje, kontrolė – kitoje.

Montuokite VFD tiesiai ant skydo metalinių galinių plokščių. Užtikrinkite, kad galinės plokštės būtų tvirtos, mažos varžos{1}}jungtys su centriniais įžeminimo strypais.

Laido maršrutas:

Skirtingiems įtampos ir signalų tipams naudokite atskirus, skirtus laidų kanalus. Pavyzdžiui, vienas skirtas 480 VAC, vienas 120 VAC ir vienas 24 VDC valdymo ir analoginiams signalams.

Jei maitinimo ir valdymo laidai turi susikirsti, įsitikinkite, kad jie susikerta 90 laipsnių kampu. Niekada neleiskite jų lygiagrečiai arti.

Komponentų pasirinkimas:

Kai leidžia biudžetai, nurodykite VFD, kuriuose yra{0}}įtaisyti EMC filtrai. Jie sukurti taip, kad būtų sumažintas triukšmas šaltinyje.

Esant svarbioms išvadoms, pasirinkite aukštos{0}kokybės pramonines reles. Apsvarstykite galimybę naudoti kietojo kūno reles (SSR) didelės spartos perjungimo programoms, nes jos neturi judančių dalių ir dažnai yra mažiau jautrios triukšmo -sukeltam šnekėjimui.

Įžeminimo schema:

Suprojektuokite plokštes aplink centrinius įžeminimo taškus, dažnai vadinamus "žvaigždžių pagrindais". Iš kiekvieno pagrindinio komponento (VFD važiuoklės, PLC maitinimo šaltinio ir kt.) nutieskite atskirus, tam skirtus įžeminimo laidus tiesiai į centrinius įžeminimo strypus. Venkite vieno komponento į kitą įžeminimo -sujungimo į grandinę.

Išvada: kontrolės perėmimas

VFD{0}}sukeltas estafetės šuolis gali atrodyti paslaptingas ir sunkiai įveikiamas. Tačiau tai reglamentuoja suprantami elektros principai. Suprasdami, kad kaltininkas yra aukšto-dažnio triukšmas, galite imtis logiškų veiksmų, kad jį nugalėtumėte. Tai ne sėkmės reikalas. Tai metodinės inžinerijos reikalas.

Įrodėme, kad sistemingi metodai yra raktas į patikimus sprendimus. Šio požiūrio ramsčiai yra universalūs ir veiksmingi: tinkamas įžeminimas ir ekranavimas, kad pašalintų triukšmą, fizinis atskyrimas susilpnintų jo įtaką, filtravimas ir slopinimas, kad jį blokuotų, ir izoliacija, apsauganti jautrius komponentus.

Taikydami šiuos principus jūs tampate elektros triukšmo auka ir tampate visišku savo valdymo sistemų valdymu. Nesvarbu, ar šalinate esamų mašinų triktis, ar kuriate naujas, šios žinios įgalina kurti tvirtesnes, patikimesnes ir našesnes automatizavimo sistemas.

12 V relės ir lizdo tobulo susiejimo vadovas, užtikrinantis maksimalų patikimumą

Automobilių relės lizdų vadovas: tipai, pasirinkimas ir montavimas, 2025 m

Relės lizdas su švino laidu: supaprastinkite 2025 m. automobilių laidus

Kodėl pigios 12 V relės gali degti? Paslėptos grandinės grėsmės