你的变速驱动器引起网络头痛吗?

关键点

当我没有提供认证的Profibus和Profinet培训课程时，我将时间花在各种行业审计和故障发现的这些工业自动化网络上。

如您所料,我看到很多变速驱动器在这些网络和多年来我曾见过多次,他们,或更正确的方式安装,一直断断续续的原因中断网络,或者至少把网络屈服于他们的风险。

那么，什么是特别的变速驱动器将导致网络中断?

这有几个原因，但其中最重要的一个是驱动器输出部分的基于开关的性质，即连接到电机。

虽然所有驱动器由50 Hz AC电源供应，但内部电压整流，然后使用称为脉冲宽度调制（PWM）的电源切换技术施加到电机上。

如果你使用一个高电压微分探针相导体之间的发动机和探头连接到一个示波器你会看到远一个正弦波,而仅仅是一系列非常快的开/关脉冲,脉冲的振幅是约600 V。

当这施加到感应电动机时，其绕组的电感集成“脉冲”，导致近似于通过改变施加电压的脉冲波形来改变频率改变的正弦波的电流。

正是开关，特别是从关到开和从开到关的非常快的电压转换，可以导致数兆赫兹的发射。如果安装不考虑这一点，这些排放物就会在安装过程中四处流动，造成我经常看到的那种问题。

当修理变速驱动器安装太晚时

问题是，当我参与时，在当天有点晚了，建议改变，因为这些可以是一个非常昂贵的修复运动。这对你们中的一些人来说不是新的，但显然是许多设计师，安装者和最终用户的东西，都不知道，所以出错了吗？

几年前，我决定从一个工业电工的角度来研究这个问题，印度工业技术规范BS7671:2018在这方面有什么规定?

BS7671：2018的第444节有权“防电磁干扰措施根据第444.4.1节确定典型的扰动源，其中包括变速驱动器，所以这是一个良好的开端。本文档主要涉及绑扎和电缆分离。

与我交谈过的大多数人都是从安全的角度来看待连接的，而不理解它在缓解潜在EMC问题方面的重要性。

成键基础设施,其中包括使用绿色/黄色的接地线将从安全的角度好但贫穷从EMC的角度来看,因为电感的线和皮肤效果,两者都将阻碍电流随着频率的增加。

如果安装程序至少遵循这两条准则，我遇到的大多数EMC问题都可以避免。第444条只占用了A4纸的8面，只能作为降低EMC的起点，这就是为什么它做出以下声明的原因:-

“应在适当的情况下应用以下标准的要求”然后继续列举以下内容:-

BS 6701:电信设备和电信布线。安装，操作和维护规范。

BS 50310:等电位连接与接地在信息技术设备建筑中的应用。

BS EN 50174系列——信息技术。电缆安装。

BS IEC 61000-5-2:电磁兼容性(EMC)。安装和缓解指南。接地和布线。

换句话说，如果你的安装包括一个或多个列出的排放源，那么设计人员、安装人员和最终用户需要掌握这些标准，阅读它们，并在适当的时候实施它们。

值得注意的是，自1997年以来，BS IEC 61000-5-2已经到位，即20多年前，我看到的很少有很少的装置跟随它，同样更令人不安的是很少有人听说过它。

阅读标准是一回事，理解它们以及如何实现它们又是另一回事。问题似乎是许多安装和设计师还有他们50/60Hz帽子,而这仍然是重要的需要考虑的现实的大部分设备的使用/安装有潜力释放MHz排放控制系统,及以后,将有可能导致这些恼人的中断,似乎没有人能够到达底部。前进的道路必须是更好的教育和意识。

变速传动设计人员和安装人员需要了解的主要概念包括:

电阻和阻抗之间的真正区别。网状键合网络需要对“关注频率”的电流提供低阻抗。如果我们知道使用的设备可能发射的频率，那么我们就可以计算出波长，以米为单位，然后将其与网格尺寸联系起来。
差分和共模电流的概念。所有电偏见的人都本质地了解差分模式电流，即虽然是一根电线并通过另一根电线。只要两个导体靠近在一起，那么每根电线中电流导致的磁场就会被有效地消除。

共模是非常不同的，它是电流在两个导体中以相同的方向流动，因此没有潜在的磁场抵消。安装不良的变速驱动器将导致这些共模电流的不受控流动和它们引起的emc问题。

驱动器制造商很清楚这一点，并在他们的安装指导方针上如何避免它们。问题是，并不是每个人都读这些书，或者即使读了，也不会付诸行动。
电缆屏蔽-取决于什么电缆是运载，屏蔽将保护内部信号从外部影响，或保护外部世界从电缆排放。前者是PROFIBUS和PROFINET，后者是变速驱动电机电缆。

人们经常谈论“接地”，然后继续讨论地面循环的问题。长期以来，电缆屏蔽能同时防止静电和电磁耦合的唯一方法是将屏蔽两端连接到一个共同的参考点上。

事实上，这个通用参考点“接地”是出于安全原因，与EMC缓解无关。关于在危险区域如何处理防护罩的标准总是引起讨论，因为他们规定只有单端终止。在这种情况下，出于安全原因，设计者必须遵循后者，但需要意识到遵循后者的后果是屏蔽将不再能够保护任何磁场耦合。
并行地球导体（PEC） - 这些在BS IEC 61000-5-2中广泛覆盖，并控制共模电流的流动，以减轻潜在的EMC问题。大多数人认为电缆托盘用于机械支撑，而设计人员也会考虑使用这些作为PEC。
脉宽调制的实际效果-变速驱动器已使用这种技术多年。从电磁兼容的观点来看，问题发生在脉冲的上升和下降边缘。由于驱动器中的大部分热损失都发生在这些转变中，因此减少转变的持续时间，即提高变化速率，将会带来实际的操作/经济效益。

随着新的交换技术变得可用，这一直在发生这种情况，但不幸的结果是MHz排放一直在增加。

There is no end in sight to this ‘progress’, with VSDs based on Silicon Carbide (SiC) and Gallium Nitride (GaN) technologies being about to take over from Silicon PowerFETs and IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistor), achieving at least a ten-times increase in switching speeds, with a corresponding ten-fold increase in both amplitude and frequency of potentially interfering MHz emissions.