1 Einleitung Durch die weitverbreitete Anwendung von Frequenzumrichtern in verschiedenen Branchen haben deren Vorteile wie großer Drehzahlbereich, hohe Präzision, gute Energieeinsparung und stabiles, zuverlässiges System Unternehmen erhebliche wirtschaftliche Vorteile gebracht. Gleichzeitig sind jedoch auch die damit verbundenen Störungen deutlich spürbar. In schweren Fällen kann die Produktion nicht normal weiterlaufen. Die Ursache solcher Störungen ist oft schwer zu ermitteln, was zu Unannehmlichkeiten führt. Im Folgenden werden einige Erfahrungen aus der praktischen Anwendung erläutert. Störungen durch Frequenzumrichter lassen sich generell in drei Kategorien einteilen: (1) Störungen durch den Frequenzumrichter selbst; (2) Störungen des Frequenzumrichters durch elektromagnetische Wellen externer Geräte; (3) Störungen anderer schwacher elektrischer Geräte durch den Frequenzumrichter. 2 Ursachen, Haupterscheinungen und Lösungen von Störungen 2.1 Ursachen von Störungen Der Frequenzumrichter besteht hauptsächlich aus Gleichrichter-, Wechselrichter- und Steuerschaltung. Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung enthalten Leistungselektronikbauteile. Leistungselektronikbauteile weisen nichtlineare Kennlinien auf. Im Betrieb muss der Frequenzumrichter schnelle Schaltvorgänge durchführen, wodurch Oberschwingungen entstehen. Auf diese Weise enthält die Ausgangswellenform des Frequenzumrichters neben der Grundwelle eine große Anzahl von Oberschwingungen höherer Ordnung. Unabhängig von der Art der Störung sind Oberschwingungen höherer Ordnung die Hauptursache für Störungen in Frequenzumrichtern. 2.2 Hauptanzeichen von Störungen Die Hauptanzeichen von Störungen in Frequenzumrichtern sind: (1) Instabile Motordrehzahl, mal zu hoch, mal zu niedrig; (2) Der Motor stoppt zeitweise von selbst; (3) Der Motor lässt sich durch keine Taste (auch nicht durch die Taste am Frequenzumrichter) stoppen. 2.3 Lösungen für Störungen (1) Die Erdungsklemmen sollten in „Dritter-Weg“-Technik (getrennte Erdung) geerdet werden. Das Erdungskabel sollte so kurz wie möglich und ordnungsgemäß geerdet sein. (2) Für die Steuerrückleitungen sollten geschirmte Leitungen verwendet werden. Die Schirmung am fernen Ende der Schirmung sollte abgehängt und das nahe Ende geerdet sein. (3) Die Verdrahtung sollte produktgerecht ausgeführt werden. Starke und schwache Ströme sollten getrennt und in einem bestimmten Abstand gehalten werden. Vermeiden Sie die Parallelschaltung der Strom- und Signalleitung des Wechselrichters. Die Verkabelung sollte verteilt sein. (4) Fügen Sie am Ein- und Ausgang des Wechselrichters Entstörfilter oder Drosseln hinzu. (5) Treffen Sie Abschirmungsmaßnahmen, um elektromagnetische Induktion zu verhindern. Der Wechselrichter kann beispielsweise mit einem Metallgehäuse abgeschirmt werden. (6) Reduzieren Sie die Trägerfrequenz entsprechend. (7) Wenn die Kommunikationsfunktion genutzt wird, sollte die RS485-Kommunikationsleitung als verdrilltes Adernpaar ausgeführt sein. 3 Analyse der Störquellen und Entstörmaßnahmen 3.1 Störungen durch den Wechselrichter selbst Der Motor lässt sich oft nicht stoppen. Das Drücken von Tasten (auch am Wechselrichter) ist wirkungslos. Es wurde festgestellt, dass die Erdungsleitung im Verteilerschrank nicht mit der Erde verbunden ist. In China ist das Stromversorgungssystem im Allgemeinen ein dreiphasiges Vierleitersystem. Wenn der Neutralleiter des Werkstransformators direkt geerdet ist (d. h. die Erdungsform der Stromversorgung ist TN oder TT), kann die Erdungsleitung im Verteilerschrank mit dem Neutralleiter verbunden werden. Einige Unternehmen in der Gemeinde vernachlässigen die Erdungsanschlüsse. Gemäß der Norm GB/T5226.1-1996 müssen bei der Auslieferung von Werkzeugmaschinen Erdungs- und Neutralleiter strikt getrennt sein. Der Neutralleiter im Verteilerkasten verfügt über eine eigene Klemme „N“, der Erdungsleiter über eine eigene Erdungsschraube. Da dieser Anwender drei Phasen und einen Neutralleiter vom Transformator bezieht, ist nur der Neutralleiter an die Klemme „N“ angeschlossen, der Erdungsleiter jedoch nicht. Obwohl die Steuerleitung geschirmt ist und die Schirmung an der Erdungsschraube angeschlossen ist, besteht keine Erdung und somit keine ausreichende Schirmung. Dies führte zu Störungen im Frequenzumrichter und einem ununterbrochenen Motorlauf. Durch das Verbinden von Neutral- und Erdungsleiter im Verteilerkasten konnte der normale Betrieb wiederhergestellt werden. Alternativ kann der Erdungsleiter im Verteilerkasten auch direkt mit der Erde verbunden werden. Viele Anwender verbinden den Erdungsleiter mit dem Neutralleiter, diese Methode hat jedoch Nachteile. Wird der Neutralleiter unterbrochen, kann das Starten eines bestimmten Betriebs an der Werkzeugmaschine diese unter Strom setzen und eine Gefahr für das Personal darstellen. Diese Art von Störung ist auf Eigenstörungen des Wechselrichters zurückzuführen. 3.2 Störungen des Wechselrichters durch externe Geräte: Der Motor ließ sich gelegentlich nicht stoppen. Eine Überprüfung ergab, dass die Schirmung ordnungsgemäß geerdet war. Eine Absenkung der Trägerfrequenz brachte keine Besserung. Auch das Hinzufügen von Magnetringfiltern am Ein- und Ausgang des Wechselrichters blieb wirkungslos. Es stellte sich heraus, dass sich der an den Stromverteilerschrank der Werkzeugmaschine angrenzende Raum als Stromverteilerraum befand und der Wechselrichter darin etwa 1,5 m entfernt stand. Das Werk verfügt über drei 30-kW-Elektroöfen und zwei 45-kW-Werkzeugmaschinenmotoren. Durch den Stromverteilerschrank im Stromverteilerraum fließt ein hoher Strom, und um diesen herum entsteht ein starkes Magnetfeld, das den normalen Betrieb des Wechselrichters beeinträchtigt. Nach dem Versetzen des Stromverteilerschranks der Werkzeugmaschine aus dem Stromverteilerraum heraus war der normale Betrieb wiederhergestellt. Auch dies ist auf Störungen des Wechselrichters durch externe Geräte zurückzuführen. 3.3 Störungen externer Geräte durch den Wechselrichter: Nach dem Anlaufen des Wechselrichters löste die Werkzeugmaschine einen Alarm aus. Die Untersuchung ergab, dass die Motorleitung und die Leitung des den Motor überwachenden Näherungsschalters im selben Schutzrohr verliefen. Der Näherungsschalter war an den PC-Eingang angeschlossen. Beim Anlaufen des Wechselrichters störten Oberschwingungen das Signal des Näherungsschalters, was zu einer Fehlfunktion des PCs und dem Auslösen des Maschinenalarms führte. Der Austausch entweder der Leitung des Näherungsschalters oder der Motorleitung im selben Schutzrohr durch eine abgeschirmte Leitung stellte den Normalbetrieb wieder her. Dies ist ein Beispiel für Störungen externer Niederspannungsgeräte durch den Wechselrichter. 3.4 Störungen der Stromversorgung durch Oberschwingungen: In einer Werkstatt mit mehreren Maschinen, teils mit Frequenzumrichter, teils mit Gleichstrom-Drehzahlregelung, traten nach dem Anlaufen der Frequenzumrichter-Maschinen instabile Drehzahlen bei den benachbarten Gleichstrom-Drehzahlregelungsmaschinen auf, die zwischen schnell und langsam schwankten. Ursache hierfür waren Oberschwingungen auf der Eingangsseite. Durch Hinzufügen einer Drosselspule auf der Eingangsseite konnte der Normalbetrieb wiederhergestellt werden. Dies ist ein Beispiel für die Auswirkungen von Oberschwingungen auf die Stromversorgung. 4. Fazit: Mit der rasanten Entwicklung der modernen Industrie finden Frequenzumrichter immer breitere Anwendung. Störungen durch Frequenzumrichter beeinträchtigen jedoch unsere Produktion. Um einen stabilen und zuverlässigen Betrieb des Drehzahlregelungssystems und der zugehörigen Anlagen zu gewährleisten, sollte man als Ingenieur diesen Aspekt bei der Planung und dem Bau unbedingt berücksichtigen. Dieser Artikel soll hierzu hilfreich sein.