西门子V90伺服变频器常见EMC干扰故障解析
发布日期:
2023-05-18

一、24V电源容量足够

V90 伺服驱动器需要24 V直流电源来供电,此电源的稳定性决定了V90系统的稳定程度。因此在设计时必须注意如下事项:

(1)、V90驱动器不能够与感性负载共用一个24V直流电源。感性负载比如继电器、电磁阀等,需要一个独立的24V直流电源,否则驱动器可能会工作不正常。(比如V90 PTI接收到的脉冲信号不正常,V90编码器电源受干扰报编码器错误的报警等)。

(2)、V90所需要的24V容量是有要求的。用户应根据所使用的V90驱动器数量来确定需要的24V供电电源容量,如果供电电源容量不够会造成V90工作不正常,比如在运行中会重新起动等。

注意:对于220V版本的V90驱动器没有集成的电机抱闸接口,不能使用同一个24V电源给抱闸(DC 24 V)和抱闸控制信号(P24 V)供电。

二、柜内安装

(1)、驱动器柜内安装方向及间距

安装变频器时,建议安装板使用无漆镀锌钢板,将驱动垂直安装在上面,以确保变频器的散热器和安装板之间有良好的电气连接,安装间距左右大于10mm,前后距电壁柜大于100mm。

在下列情况中,驱动应降额至 80% 使用:

1) 环境温度在 0°C 至 45°C,且安装间距小于 10 mm 时,最小安装间距不得小于 5mm。

2) 环境温度在 45°C 至 55°C,最小安装间距不得小于 20 mm。

(2) 接地及等电位连接

通过所有金属部件互相大面积连接,如控制柜背板。在机柜单元中安装的设备外壳和组件(如变频器、电源滤波器、控制单元、端子模块、传感器模块等)通过导电性良好的(镀锌的)装配板大面积互相连接。此装配板和机柜、机柜单元的 PE 母线排或屏蔽母线排大面积导电相连。涂漆的控制柜壁、装配板或带有较小安装面的安装辅助工具不能满足这些要求。PE 母排需要保证足够的接地效果。

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装配板等电位连接

(3) 确保传动柜接地良好

使用短和粗的接地线连接到公共接地点或接地母排上。特别重要的是,连接到变频器的任何控制设备(比如一台 PLC)要与其共地。

(4) 器件柜内分区设计

通过互相分隔干扰源及被干扰对象,能简单经济的实现设备或控制柜内部的抗干扰措施。 该分隔必须在柜内设计时 予以考虑,可通过区域长间距降低干扰(大约 20cm)。不同区域的电缆必须分隔开,避免互相干扰。

A 区: 电源连接 必须遵守电缆干扰放射性和抗干扰性的限值。

B 区:干扰源由整流器、可能的制动崭波器、逆变器 + 可能的电机侧电抗器和滤波器组成的变频器。

C 区:控制系统和传感器系统(被干扰对象):敏感的控制系统电子设备和调节电子设备 + 传感器系统。

D 区: 外设信号接口。

E 区:干扰源电机和电机电缆。

三、动力电缆及编码器电缆连接

(1) 动力电缆屏蔽连接(随机附送的屏蔽板非常重要)

为满足 EMC 要求,所有与 SINAMICS V90 系统相连接的电缆必须为屏蔽电缆,这包括电源到电源滤波器的电缆以及电源滤波器到 SINAMICS V90 PN 驱动的电缆。屏蔽双绞线的屏蔽层应连接至伺服驱动的屏蔽板或卡箍,如下图所示。

西门子V90伺服变频器常见EMC干扰故障解析

动力电缆屏蔽连接

等电位连接可通过电机电缆屏蔽层连接至所有驱动组件(电机、变速器和负载机械)解决高频率干扰问题。为达到高频区域内尽可能小的接触电阻,应两侧大面积连接电缆屏蔽层,尽可能使用弹性单元环绕屏蔽比如使用卡箍,屏蔽应无中断。

(2) 编码器电缆的屏蔽连接

编码器和编码器电缆属于最敏感的设备部件,信号被干扰时,会出现编码器故障或偶尔发生的驱动故障。电缆屏蔽为满足 EMC 要求,编码器电缆必须屏蔽。为保证更好的 EMC 效果,建议给编码器电缆去皮并将屏蔽层接地。

四、通信电缆连接

要求 PROFINET 电缆、编码器电缆和和功率动力电缆之间的最小间距为 20cm。插头接口可实现PROFINET 通信设备间的屏蔽连接。 如果通信设备并未安装到金属的装配板上,必须另外布入一条 4m㎡的等电位连接导线与保护等电位连接。 

五、进线滤波器的使用

进线滤波器用于将 SINAMICS V90 发射出的传导干扰限制至可允许的值。

滤波器应尽量靠近控制柜的电缆入口使用大面积的金属底板安装,应尽量靠近驱动,通向滤波器的电缆和从滤波器接出的电缆原则上应分开布线。

注意:每个驱动器只能连接与之匹配的进线滤波器,不允许多个驱动器共用一个进线滤波器。


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