Dažnio keitikliai, kaip šiuolaikinėje pramonėje plačiai naudojami galios elektroniniai prietaisai, padidina variklio valdymo tikslumą ir kartu kelia susirūpinimą dėl veikimo triukšmo. Šis triukšmas ne tik daro įtaką darbo vietos patogumui, bet ir gali trukdyti normaliam kitos įrangos veikimui. Remiantis jų generavimo mechanizmais ir sklidimo būdais, VFD triukšmas pirmiausia gali būti suskirstytas į tris tipus: elektromagnetinį triukšmą, mechaninį triukšmą ir aerodinaminį triukšmą. Kiekviena kategorija apima keletą specifinių apraiškų, kurių kiekviena turi skirtingas savybes ir slopinimo metodus.
I. Elektromagnetinis triukšmas: trukdžiai, kuriuos sukelia aukšto{1}}dažnio perjungimas
Elektromagnetinis triukšmas yra tipiškiausias dažnio keitiklių triukšmo tipas, visų pirma sukeliamas dėl didelio{0}}sparčio maitinimo įrenginių perjungimo veiksmų. Kai IGBT arba MOSFET persijungia dažniais nuo kelių kilohercų iki dešimčių kilohercų, generuojamos aukšto -dažnio impulsų srovės. Šios srovės sukuria elektromagnetinius trukdžius (EMI) per parazitinius grandinės parametrus. Konkrečios apraiškos apima:
1. Bendras-režimo triukšmas:Trikdžiai, sujungti su įžeminimo linijomis per parazitinę talpą, paprastai virš 1 MHz. Pavyzdžiui, keitiklio išvesties kabelio ir variklio korpuso talpinė jungtis sukuria aukšto-dažnio švilpimą, primenantį „šnypštimą“. Faktiniai matavimo duomenys iš automobilių gamybos įmonės rodo, kad įprasto -režimo triukšmas gali viršyti 85 dB be filtravimo.
2. Diferencialinio-režimo triukšmas:Trikdžiai atliekami tarp elektros linijų, sutelkti 100 kHz-1MHz dažnių juostoje. Šis triukšmas sukelia ekrano virpėjimą tiksliuose prietaisuose, prijungtuose prie to paties elektros tinklo. Pavyzdžiui, osciloskopas laboratorijoje parodė 15 % padidėjimą matavimo paklaida po keitiklio paleidimo.
3. Spinduliuojamas triukšmas:Aukšto{0}}dažnio elektromagnetinės bangos, sklindančios per erdvę, pirmiausia kylančios iš neekranuotų maitinimo grandinių. Staklių gamintojas kažkada nustatė valdymo sistemos gedimus iki 30 MHz spinduliuojamo triukšmo, nutekančio per keitiklio korpuso tarpus.
Elektromagnetinio triukšmo slopinimo raktas yra optimizuoti grandinės dizainą. Tokios priemonės kaip mažos-parazitinės-induktyvumo išdėstymas, RC slopinimo grandinių pridėjimas ir įprastų-režimų droselių naudojimas gali žymiai sumažinti trikdžius. Pavyzdžiui, vienas VFD gamintojas sumažino spinduliuojamą triukšmą 20 dBμV/m, patobulindamas PCB sujungimo konstrukciją.
II. Mechaninis triukšmas: struktūrinės vibracijos akustinis pasireiškimas
Veikimo metu sąveika tarp elektromagnetinių jėgų ir mechaninių komponentų VFD ir susijusioje įrangoje sukuria garsinį triukšmą, visų pirma apimantį:
1. Pagrindinis magnetostrikcinis triukšmas:Silicio plieno laminatės patiria mikroskopinę deformaciją kintamuose magnetiniuose laukuose, sukuriant 50/60 Hz pagrindinio dažnio triukšmą ir jo harmonikas. Dideli VFD transformatoriai gali skleisti 80 dB triukšmą esant pilnai apkrovai; šis triukšmas sustiprėja per korpuso konstrukcijas, sukurdamas pastebimą rezonansą.
2. Aušinimo sistemos triukšmas:PWM greičio valdymo metu aušinimo ventiliatoriaus mentės sąveikauja su variklio greičio dažniu, sukurdamos atskirus triukšmo viršūnes. Matavimai rodo, kad sumažinus ventiliatoriaus greitį nuo 3000 aps./min. iki 2000 aps./min., triukšmas sumažėja 6-8 dB(A).
3. Kontaktoriaus triukšmas:Įvesties{0}}šoninių kontaktorių mechaniniai kontaktai perjungiant žemo Uosto krano kontaktoriaus triukšmas siekė 72 dB 10 metrų atstumu, todėl reikėjo įrengti vibraciją slopinančias trinkeles.
Struktūrinis optimizavimas yra ypač svarbus mechaniniam triukšmui. Tokie metodai kaip elastingas tvirtinimas, slopinančių medžiagų pridėjimas ir šilumos išsklaidymo kanalų dizaino tobulinimas gali veiksmingai sumažinti triukšmą. Naudodami hidraulinius amortizatorius, gerai žinomas dažnio keitiklių prekės ženklas- sumažino bendrą vibraciją 40 %.
III. Aerodinaminis triukšmas: oro srauto trikdžių akustinis poveikis
Visų pirma atsirandantis dėl oro srauto judėjimo aušinimo sistemose, jis pasižymi šiomis savybėmis:
1. Sūkurio triukšmas:Plačiajuostis triukšmas, generuojamas aušinimo ventiliatoriaus mentelių galuose, paprastai apimantis 500–5000 Hz. Oro srauto tūrio padidėjimas 20 % gali padidinti sūkurinio triukšmo garso galią 8–10 dB.
2. Turbulentinis triukšmas:Atsitiktinis triukšmas, atsirandantis dėl oro srauto atskyrimo tarp šilumos kriauklės briaunų. Jo garso slėgio lygis yra proporcingas 5 arba 6 vėjo greičio galiai. Konkretaus inverterio modelio aušinimo sistemos triukšmas esant 40 laipsnių aplinkos temperatūrai yra 4 dB(A) didesnis nei esant 25 laipsnių.
3. Švilpuko efektas:Vieno dažnio Įprastas atvejo tyrimas parodė, kad pakeitus stačiakampes ventiliacijos angas į kūginę konstrukciją, didžiausias triukšmo dažnis buvo perkeltas nuo 1,2 kHz iki 4 kHz-, mažiau jautrus žmogaus klausai.
Norint optimizuoti aerodinaminį triukšmą, reikia pagerinti skysčių dinamiką. Tokie metodai kaip atgaliniai-išcentriniai ventiliatoriai, supaprastinti ortakiai ir perforuoti plokšteliniai duslintuvai duoda reikšmingų rezultatų. Duomenų centro modernizavimo projektas parodė, kad bendras VFD banko triukšmas sumažėjo 7 dB pakeitus ašinius ventiliatorius mišraus srauto{4}}ventiliatoriais.
IV. Triukšmo reiškiniai ypatingomis sąlygomis
Be įprastų triukšmo šaltinių, specifinės sąlygos gali sukelti skirtingus triukšmus:
1. Nešiklio dažnio harmoninis triukšmas:Kai PWM nešiklio dažniai (paprastai 2–16 kHz) patenka į žmogaus ausies jautrumo diapazoną, varikliai gali skleisti skvarbų metalo garsą. Tekstilės gamykloje nešlio dažnio reguliavimas nuo 8 kHz iki 14 kHz žymiai sumažino darbuotojų praneštą diskomfortą.
2. Guolio srovės triukšmas:Įprasto-režimo įtampa sukelia variklio guolių iškrovos koroziją, kurią lydi spragtelėjimo garsas. Izoliuoti guoliai arba įprasto -režimo filtrai gali veiksmingai išspręsti šią problemą. Popieriaus gamybos linija pašalino 90% tokio triukšmo, įdiegusi magnetinius filtrus.
3. Kabelio rezonansinis triukšmas:Stovinčios bangos reiškiniai, atsirandantys dėl ilgų kabelių ir keitiklio išėjimo harmonikų sąveikos. Tai gali pagerinti išėjimo reaktorių arba sinusinių bangų filtrų naudojimas. Vienu tipišku atveju triukšmas 300 metrų ilgio kabelio gale po filtravimo sumažėjo nuo 92 dB iki 75 dB.
V. Visapusiški triukšmo kontrolės sprendimai
Norint visiškai kontroliuoti triukšmą, reikalingi sistemos{0}}lygio sprendimai:
1. Šaltinio valdymas:Pasirinkite mažo-triukšmo keitiklius (pvz., naudojančius trijų-lygių topologiją) ir pirmenybę teikite plataus-pralaidumo įrenginiams, pvz., SiC/GaN, kad sumažintumėte perjungimo nuostolius. Bandymai rodo, kad SiC keitikliai sukuria 10–15 dB mažiau triukšmo nei tradiciniai IGBT keitikliai.
2. Kelio valdymas:Triukšmui{0}}jautriose vietose naudokite tokias priemones kaip garsui nepralaidūs korpusai (įterpimo nuostoliai, didesni arba lygūs 25 dB) ir duslintuvai (slopinimas 15–20 dB). Įrengus VFD gaubtą ligoninės vaizdo gavimo skyriuje, patalpų triukšmas sumažėjo nuo 65 dB iki 42 dB.
3. Imtuvo-šoninė apsauga:Optimizuokite įrangos išdėstymą, kad padidintumėte atstumo slopinimą (garso slėgio lygis mažėja atvirkščiai, atsižvelgiant į atstumo kvadratą). Tuo pačiu metu sustiprinkite personalo klausos apsaugą, privalydami naudoti ausų kištukus aplinkoje, kuri viršija 85 dB.
Dėl technologinės pažangos šiuolaikiniai inverteriai leidžia valdyti triukšmą dėl kelių{0}}objektyvų optimizavimo dizaino. Pavyzdžiui, naujausias prekės ženklo modelis tuo pačiu metu imituoja elektromagnetinį suderinamumą, šilumos valdymą ir akustinį dizainą, kad bendras triukšmas būtų mažesnis nei 65 dB(A). Tikimasi, kad ateityje dirbtinio intelekto taikymas aktyviam triukšmo slopinimui suteiks išsamesnį inverterių triukšmo problemų sprendimą.