VFD-Verdrahtung: Best Practices für Effizienz und Zuverlässigkeit

Frequenzumrichter (VFD) steuern die Frequenz und Spannung des an einen dreiphasigen Elektromotor gelieferten Stroms. Sie erhöhen die Energieeffizienz und reduzieren die Belastung des Motors durch einen sanften Anlauf sowie verbessern die Prozesssteuerung und halten konstante Drehmomentniveaus aufrecht, um den Anforderungen ihrer jeweiligen Lasten gerecht zu werden. VFDs werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Bewegungssteuerungssysteme, Lüftung, Bearbeitung und Abwasserverarbeitung. Während sie effizient und effektiv sind, erfordern VFDs spezifische Überlegungen zur Verdrahtung, um die Effizienz zu maximieren und Elektromagnetische Störungen (EMI) mit anderen Maschinen zu vermeiden.

Elektromagnetische Störungen

• Elektromagnetische Störungen (EMI) sind ein häufiges Problem bei VFDs, die isolierte Gate-Bipolar-Transistoren verwenden, um die für die Motorsteuerung notwendige Pulsbreitenmodulierte Ausgabe bereitzustellen. Da VFDs die feste Gleichspannung des Gleichstromzwischenkreises schnell schalten, um eine variable Frequenz zu erreichen, kann der erzeugte variable Puls sowohl für den VFD-gesteuerten Motor als auch für benachbarte Elektronik mehrere Probleme verursachen. Unerwünschte Schwankungen der Motorgeschwindigkeit, Kommunikationsfehler und CPU-Ausnahmefehler sind alle möglich. Nahegelegene Geräte können auch Signalverzerrungen innerhalb von Systemen erfahren, die Druck-, Durchfluss- und Temperatursignale steuern, sowie Steuerungsstörungen und Störungen bei der Übertragung von Fernseh- und Radiofrequenzen, Telefonleitungen und Datennetzwerken.

Kabelauswahl

• Ein Großteil des EMI-Schutzes in einem VFD-gesteuerten System beruht auf der richtigen Kabelauswahl. Für Signalkabel bieten standardmäßige verdrehte Adernpaare einen gewissen Schutz. Allerdings werden abgeschirmte verdrehte Adernpaare, die speziell zur Reduzierung von Störungen konzipiert sind, bevorzugt. Verwenden Sie eine Klemme um das freiliegende Kabelgeflecht, um es an einem Ende zu beenden, aber beenden Sie das Geflecht nicht über die Ziegenzwirnverbindung, da dies die Hochfrequenz-Impedanz erhöhen und die Wirkung der Abschirmung zunichtemachen würde.

  Motorkabel können einadrige Drähte verwenden, die getrennt von den Signal- und Wechselstromleitungen verlegt werden, aber abgeschirmte Stromkabel sind ein wirksamerer Schutz gegen EMI-Probleme. Die Abschirmung des Motorkabels leitet den Rauschstrom zurück zum VFD und verhindert, dass er unvorhersehbare Wege nimmt, die sensible Maschinen schneiden und stören könnten. Die Abschirmung des Motorkabels wird an beiden Enden beendet. Drei Phasenleiter plus Erdung in einem Rohr bieten einen gewissen Schutz gegen EMI, wenn abgeschirmtes Motorkabel nicht verfügbar ist, aber die Kontaktpunkte des Rohrs mit anderen Geräten können immer noch einige Störungen leiten.

  Verwenden Sie verdrehte Adernpaare und verlegen Sie sie weg von Stromleitungen für serielle Kommunikation. Einige serielle Kommunikationssysteme erfordern abgeschirmte Kabel, diese reduzieren jedoch im Allgemeinen die Kabellänge, bevor die Datenraten abnehmen. Neben verdrehten Adernpaaren und abgeschirmten verdrehten Adernpaaren verwenden einige proprietäre serielle Kommunikationssysteme ihre eigenen Kabeldesigns.

Erdung

• Die Erdung am Geräterahmen ist wichtig, um die Hochfrequenz-Impedanz zu minimieren und zu verhindern, dass Hochfrequenzströme im gesamten Stromnetz verstreut werden. Ein spezifischer Erdungsanschluss zwischen dem VFD und dem angetriebenen Motor ist optimal, ebenso wie ein direkter Kontaktpunkt zwischen Metalloberflächen. Wenn zwei lackierte Oberflächen verbunden werden, bildet der Lack eine Barriere gegen eine wirksame Erdverbindung.

Kabelverlegung

• Im Allgemeinen sollten Kabel mit unterschiedlichen Funktionen nicht parallel zueinander verlegt werden. Motorenleitungen, Signalleitungen und Stromleitungen neigen dazu, sich gegenseitig zu stören, selbst durch Abschirmung, wenn sie signifikante Berührung und Nähe haben. In Systemen, in denen eine parallele Verlegung nicht vermieden werden kann, halten Sie so viel Abstand wie möglich zwischen den Kabeln ein und trennen Sie sie durch eine geerdete leitfähige Trennwand.