Frekvences pārveidotāji kā mūsdienu rūpniecībā plaši izmantotās jaudas elektroniskās ierīces uzlabo motora vadības precizitāti, vienlaikus radot bažas par darbības troksni. Šis troksnis ne tikai ietekmē darba vietas komfortu, bet arī var traucēt citu iekārtu normālu darbību. Pamatojoties uz to ģenerēšanas mehānismiem un izplatīšanās ceļiem, VFD troksni galvenokārt var iedalīt trīs veidos: elektromagnētiskais troksnis, mehāniskais troksnis un aerodinamiskais troksnis. Katra kategorija ietver vairākas īpašas izpausmes, katrai no tām ir atšķirīgas īpašības un apspiešanas metodes.
I. Elektromagnētiskais troksnis: traucējumi, ko izraisa augstas{1}}frekvences pārslēgšana
Elektromagnētiskais troksnis ir visizplatītākais trokšņa veids frekvences pārveidotājos, ko galvenokārt izraisa barošanas ierīču ātrgaitas{0}}pārslēgšanas darbības. Kad IGBT vai MOSFET pārslēdzas ar frekvencēm, kas svārstās no vairākiem kiloherciem līdz desmitiem kilohercu, tiek ģenerētas augstas -frekvences impulsu strāvas. Šīs strāvas veido elektromagnētiskos traucējumus (EMI), izmantojot ķēdes parazītiskos parametrus. Īpašas izpausmes ietver:
1. Kopējais-režīma troksnis:Traucējumi, kas savienoti ar zemējuma līnijām, izmantojot parazitāro kapacitāti, parasti virs 1 MHz. Piemēram, kapacitatīvā savienošana starp invertora izvades kabeli un motora korpusu rada augstas-frekvences čīkstēšanu, kas atgādina "šņākošu" skaņu. Faktiskie mērījumu dati no automobiļu ražošanas rūpnīcas liecina, ka parastā -režīma troksnis bez filtrēšanas var pārsniegt 85 dB.
2. Diferenciālā-režīma troksnis:Traucējumi tiek veikti starp elektropārvades līnijām, koncentrēti 100kHz-1MHz frekvenču joslā. Šis troksnis izraisa displeja trīci precīzijas instrumentos, kas pievienoti vienam un tam pašam elektrotīklam. Piemēram, osciloskops laboratorijā uzrādīja mērījumu kļūdu pieaugumu par 15% pēc invertora palaišanas.
3. Izstarotais troksnis:Augstas-frekvences elektromagnētiskie viļņi, kas izplatās kosmosā un galvenokārt rodas no neekranētām strāvas ķēdēm. Darbgaldu ražotājs savulaik izsekoja vadības sistēmas darbības traucējumus līdz 30 MHz izstarotajam troksnim, kas izplūst caur spraugām invertora korpusā.
Elektromagnētiskā trokšņa slāpēšanas atslēga ir ķēdes dizaina optimizēšana. Tādi pasākumi kā zemas-parazītiskās-induktivitātes izkārtojums, RC bloķēšanas ķēžu pievienošana un parasto-režīmu droseles izmantošana var ievērojami samazināt traucējumus. Piemēram, viens VFD ražotājs samazināja izstaroto troksni par 20 dBμV/m, uzlabojot PCB skursteņa dizainu.
II. Mehāniskais troksnis: Strukturālās vibrācijas akustiskā izpausme
Darbības laikā mijiedarbība starp elektromagnētiskajiem spēkiem un mehāniskajām sastāvdaļām VFD un saistītajās iekārtās rada dzirdamu troksni, kas galvenokārt ietver:
1. Kodols magnetostriktīvais troksnis:Silīcija tērauda lamināti tiek pakļauti mikroskopiskai deformācijai mainīgos magnētiskajos laukos, radot 50/60 Hz pamatfrekvences troksni un tā harmonikas. Lieli VFD transformatori pie pilnas slodzes var izstarot 80 dB dūkoņu; šis troksnis pastiprinās caur korpusa konstrukcijām, radot ievērojamu rezonansi.
2. Dzesēšanas sistēmas troksnis:PWM ātruma regulēšanas laikā dzesēšanas ventilatora lāpstiņas mijiedarbojas ar motora ātruma frekvenci, radot diskrētu trokšņu maksimumu. Mērījumi liecina, ka ventilatora ātruma samazināšana no 3000 apgr./min līdz 2000 apgr./min samazina troksni par 6-8 dB(A).
3. Kontaktora čaboņa troksnis:Mehāniskā kontakta ietekme ieejas -sānu kontaktoros zemas-frekvences pārslēgšanas laikā, īpaši pamanāma biežas palaišanas-apturēšanas apstākļos. Ostas celtņa kontaktora troksnis 10 metru augstumā sasniedza 72 dB, tāpēc uzlabošanai bija jāuzstāda vibrācijas slāpēšanas paliktņi.
Strukturālā optimizācija ir īpaši svarīga mehāniskā trokšņa gadījumā. Tādas metodes kā elastīga montāža, amortizācijas materiālu pievienošana un siltuma izkliedes kanālu konstrukciju uzlabošana var efektīvi samazināt troksni. Plaši pazīstams frekvenču pārveidotāju zīmols, izmantojot hidrauliskos amortizatorus, samazināja kopējo vibrāciju par 40%.
III. Aerodinamiskais troksnis: gaisa plūsmas traucējumu akustiskā ietekme
Tas galvenokārt rodas no gaisa plūsmas kustības dzesēšanas sistēmās, un tam piemīt šādas īpašības:
1. Vortex troksnis:Platjoslas troksnis, kas rodas dzesēšanas ventilatora lāpstiņu galos, parasti 500–5000 Hz. Gaisa plūsmas skaļuma palielināšana par 20% var palielināt virpuļu trokšņa skaņas jaudu par 8–10 dB.
2. Turbulentais troksnis:Nejaušs troksnis, ko rada gaisa plūsmas atdalīšana starp siltuma izlietnes ribām. Tā skaņas spiediena līmenis ir proporcionāls vēja ātruma 5. vai 6. jaudai. Konkrētam invertora modelim dzesēšanas sistēmas troksnis pie 40 grādu apkārtējās vides temperatūras ir par 4 dB(A) augstāks nekā pie 25 grādiem.
3. Svilpes efekts:Vienas{0}}frekvences troksnis, ko izraisa gaisa plūsmas svārstības ventilācijas atveru malās, kas parasti sastopamas slikti izstrādātos skapjos. Tipisks gadījuma pētījums parādīja, ka taisnstūrveida ventilācijas atveru pārveidošana uz konusveida dizainu mainīja maksimālo trokšņu frekvenci no 1,2 kHz uz 4 kHz -diapazonu, kas ir mazāk jutīgs pret cilvēka dzirdi.
Lai optimizētu aerodinamisko troksni, ir jāuzlabo šķidruma dinamika. Tādas metodes kā atpakaļgaitas-izliekti centrbēdzes ventilatori, racionalizēti cauruļvadi un perforēti klusinātāji nodrošina ievērojamus rezultātus. Datu centra modernizācijas projekts parādīja VFD bankas radītā kopējā trokšņa samazināšanos par 7 dB pēc aksiālo ventilatoru aizstāšanas ar jauktas -plūsmas ventilatoriem.
IV. Trokšņa parādības īpašos apstākļos
Papildus parastajiem trokšņa avotiem īpaši apstākļi var radīt atšķirīgus trokšņus:
1. Nesēja frekvences harmoniskais troksnis:Ja PWM nesējfrekvences (parasti 2–16 kHz) ietilpst cilvēka auss jutīgajā diapazonā, motori var izdalīt caururbjošas metāla skaņas. Tekstilrūpnīcā nesējfrekvences pielāgošana no 8kHz līdz 14kHz ievērojami samazināja darbinieku ziņoto diskomfortu.
2. Gultņa strāvas troksnis:Parastā -režīma spriegums izraisa izlādes koroziju motora gultņos, ko pavada "klikšķināšanas" skaņa. Izolēti gultņi vai parastā -režīmu filtri var efektīvi atrisināt šo problēmu. Papīra ražošanas līnija likvidēja 90% no šāda trokšņa, uzstādot magnētiskos filtrus.
3. Kabeļa rezonanses troksnis:Stāvviļņu parādības, ko izraisa garu kabeļu un invertora izejas harmoniku mijiedarbība. Izejas reaktoru vai sinusoidālo viļņu filtru izmantošana to var uzlabot. Vienā tipiskā gadījumā troksnis 300 metru gara kabeļa galā pēc filtrēšanas samazinājās no 92 dB līdz 75 dB.
V. Visaptveroši trokšņu kontroles risinājumi
Pilnīgai trokšņu kontrolei nepieciešami sistēmas{0}}līmeņa risinājumi:
1. Avota vadība:Atlasiet zema-trokšņa invertorus (piemēram, tos, kas izmanto trīs-līmeņu topoloģiju) un piešķiriet prioritāti plašas-joslas diapazona ierīcēm, piemēram, SiC/GaN, lai samazinātu pārslēgšanas zudumus. Testēšana liecina, ka SiC invertori rada par 10–15 dB mazāk trokšņa nekā tradicionālie IGBT invertori.
2. Ceļa kontrole:Trokšņa-jutīgajās zonās izmantojiet tādus pasākumus kā skaņas necaurlaidīgi korpusi (ievietošanas zudumi, kas lielāki vai vienādi ar 25 dB) un trokšņa slāpētāji (vājināšanās 15–20 dB). Pēc VFD korpusa uzstādīšanas slimnīcas attēlveidošanas nodaļā iekštelpu troksnis samazinājās no 65 dB līdz 42 dB.
3. Uztvērēja-sānu aizsardzība:Optimizējiet aprīkojuma izkārtojumu, lai izmantotu attāluma vājināšanos (skaņas spiediena līmenis samazinās apgriezti ar attāluma kvadrātu). Vienlaikus uzlabojiet personāla dzirdes aizsardzību, obligāti izmantojot ausu aizbāžņus vidēs, kas pārsniedz 85 dB.
Pateicoties tehnoloģiskajiem sasniegumiem, modernie invertori nodrošina trokšņu kontroli, izmantojot vairāku{0}}objektīvu optimizācijas dizainu. Piemēram, zīmola jaunākais modelis vienlaikus simulē elektromagnētisko savietojamību, siltuma pārvaldību un akustisko dizainu, saglabājot kopējo troksni zem 65 dB(A). Paredzams, ka nākotnē mākslīgā intelekta pielietošana aktīvajā trokšņu slāpēšanā sniegs visaptverošāku risinājumu invertora trokšņa problēmām.