2 长线缆驱动的问题
通常情况下,配有内置干扰抑制器件的变频器的最大运行线缆长度是5 m。带有内部干扰抑制器件的测试曲线如图2所示。被测变频器带有内部干扰抑制器件,电机线缆长度为5 m或50 m,电机功率为11 kW。在电机线缆长度为50 m的情况下,发生超过限值的情况。测试表明在满足这些条件下的最大传导发射满足EN55011/Class A 的要求。然而,如果变频器使用更长的线缆,那么电源线上的传导干扰将会增加,变频器内置滤波器将不能保证足够的噪声抑制。由于屏蔽线缆本身的高寄生电容所产生的共模电流也将随着线缆长度而增加,这些电流将导致内部滤波器的共模扼流圈饱和,因而EMC 的要求将很难被满足,配置外置滤波器成为了必要条件。
在这个例子中,变频器配有50 m长的线缆。测试记录清楚的表明内部滤波器的线圈饱和,发出了嗡嗡的让人烦躁的噪声,因此必须配置外置滤波器来保证重新满足EMC 限值的要求。相应的配有外置滤波器,电机功率11 kW屏蔽线缆长度为50 m 的变频器的EMI 测试曲线如图3 所示。其中型号为B84143-A25-R105 的EPCOS 超紧凑、低成本滤波器在此应用中被使用。
3 饱和的影响
安装外置滤波器,配有和去掉内部共模线圈的对比测试曲线如图3 所示,显示干扰被降低了,但是仍然没有低于限值。证明此外置滤波器对于此拓扑情况并不适用,因为变频器内部的线圈已经饱和,并成为一个附加的干扰源,饱和线圈产生的干扰直接叠加在变频器自身的干扰信号上。这是因为当共模交流电流流过共模扼流圈的时候,并不断地使其饱和,由于其非线性特性,扼流圈表现类似于一个额外的宽带干扰源。因而线圈饱和的特性可以通过测试峰值(PK)和准峰值(QP)体现出来,可以看到峰值和准峰值已经超过限值。与此形成对比的是,线圈饱和对平均值(AV)的影响非常有限。因线圈饱和产生的宽带干扰相应的更清楚的被宽带PK 和QP探测器捕捉,而不是窄带探测器AV。
乍看之下,在频率从几百kHz 到3 MHz 的范围内,配有内置线圈的测试曲线令人惊讶。这是因为共模扼流圈,其电感量由其铁氧体材料决定,不仅抑制共模干扰,而且具有非常低的漏感(漏感是由于部分磁场穿过空气而不是铁氧体介质所产生的)。这部分漏感并没有受到线圈饱和的影响而继续存在,但是它对其他因线圈饱和而超过限值的频段几乎毫无帮助。如果同一个变频器使用同样型号为B84143-A25-R105 的EPCOS 滤波器,但是去掉变频器内部扼流圈,结果显示就如图3,这样更容易满足限值。