Носеща честота на VFD: Балансиране между шума на двигателя, загряването на задвижването и електромагнитните смущения

Носеща честота, наричана още честота на превключване, е честотата, с която задвижване с променлива честота превключва своите изходни транзистори, за да изгражда широчинно-импулсно модулираното напрежение, което задвижва двигателя. Обикновено се задава в диапазона между 2 и 16 kHz, а избраната стойност тихо жонглира между шума от двигателя и загряването на задвижването, натоварването на кабелите и електрическите смущения.

Какво всъщност представлява носещата честота

Задвижване с променлива честота не подава на двигателя гладка синусоида. Неговите IGBT транзистори превключват постояннотоковата шина хиляди пъти в секунда, а широчината на тези импулси се усреднява до синусоидата, от която двигателят се нуждае. Носещата честота показва колко често се случва това превключване. По-висока носеща дава по-гладка форма на тока; по-ниска носеща дава по-груба форма.

Какво печелите при повишаване

• По-тих двигател. Под около 8 kHz превключването попада в чуваемия диапазон, така че двигателят издава писук или бучене на носещата честота. Повишете носещата над границата на възприемане и двигателят работи тихо.
• По-гладък ток, по-малко нагряване на двигателя. По-чистата форма на вълната означава по-малко хармоници, циркулиращи в намотките, така че двигателят работи малко по-хладно.

Какво ви струва

• Загряване на задвижването. Всяко превключване разсейва енергия в транзисторите. Удвоите ли носещата, приблизително удвоявате загубите при превключване, поради което задвижванията намаляват изходния си ток при високи настройки на носещата.
• Натоварване на изолацията и кабелите. По-бързите, по-стръмни фронтове на напрежението се отразяват по дългите моторни кабели и могат почти да удвоят пикoвото напрежение на клемите на двигателя, натоварвайки изолацията на намотките. Вижте теста за изолационно съпротивление за това как се открива такова увреждане.
• Токове през лагерите. Високочестотното превключване се свързва капацитивно към вала и може да се разреди през лагерите, като с времето доведе до образуване на ямки (pitting) по бягащите повърхности.
• Повече ЕМС. По-бързите фронтове излъчват повече, така че екранирането и филтрирането стават по-важни. Това е свързано и с по-широкия въпрос за качеството на електрозахранването в производството.

Как да изберете настройка

Започнете от фабричната стойност на задвижването, често около 4 kHz, и я променяйте само по причина. Увеличете носещата, когато шума от двигателя в обитаемо пространство е проблем. Намалете я, когато задвижването намалява мощността в горещ шкаф, когато моторните кабели са дълги или когато животът на изолацията и лагерите е по-важен от шума. При дълги кабели добавете dV/dt филтър или филтър за синусоидален изход, вместо просто да повишавате носещата.

Поддържане на здравето на задвижванията с течение на времето

Носещата честота е една от няколко настройки на задвижването, които тихо оформят надеждността. Когато задвижване, което е работило години, започне да изключва, кодовете за грешки разказват историята: вижте кодове за грешки на ABB VFD .

Платформа за мониторинг, която следи температурата на задвижването, изключванията и тока на двигателя, превръща тези ранни предупреждения в планирана поправка. Fabrico чете този сигнал от линията и автоматично маршрутизира заявка за работа преди досадно изключване да се превърне в неработещо задвижване. Запазете демонстрация на Fabrico , за да го видите.

Често задавани въпроси

Каква е типичната носеща честота на VFD?

Повечето общо предназначени задвижвания имат фабрична стойност около 4 kHz. Стойности от 2 до 16 kHz са често срещани, а по-високи настройки се използват там, където трябва да се минимизира чуваемия шум от двигателя.

Пестят ли енергия по-високите носещи честоти?

Обикновено не. Те леко намаляват хармоничните загуби в двигателя, но увеличават загубите при превключване в задвижването, така че нетният ефект върху общата ефективност е малък и често отрицателен при високи настройки.

Защо моето задвижване намалява изхода при висока носеща честота?

По-високото превключване означава повече топлина в транзисторите, затова задвижването трябва да намали непрекъснатия си изходен ток, за да остане в рамките на термичния си лимит.

Може ли носещата честота да повреди лагерите на двигателя?

Високочестотното превключване може да предизвика малки токове през вала, които се разреждат през лагерите и да образуват ямки (pitting) по бягащите повърхности. Обичайните защити са пръстени за заземяване на вала и изолирани лагери.