变频器电气干扰原因分析及预防探讨

变频器电气干扰原因分析及预防探讨

郭飞 

身份证号：140881198912060014

摘要：本文重点探讨了变频器电气干扰的原因分析以及预防措施。首先，从电气设备的电磁兼容性和电路设计等方面分析了变频器电气干扰的发生机制。接着，分析了噪声源、功率线滤波和地线设计等因素对电气干扰的影响。最后，提出了一些有效的预防措施，包括合理选择电气设备、优化电路设计、增加滤波器和提高地线设计等。通过采取这些预防措施，可以有效地降低变频器电气干扰对系统造成的影响，提高设备稳定性和可靠性。

关键词：变频器；电气干扰；原因分析；预防探讨

引言：

近年来，随着工业自动化的快速发展，变频器在电力传动系统中得到了广泛应用。然而，由于其高频开关技术和电源谐波等特点，变频器电气干扰问题逐渐凸显。电气干扰不仅会影响设备的正常运行，还可能对周围环境造成辐射干扰，甚至对人身安全产生潜在威胁。因此，研究变频器电气干扰的原因和预防措施具有重要意义。

1 变频器的简单介绍

1.1定义

变频器是一种能够将电源频率转换为可调节的输出频率的电气设备。它通过改变输入的电压和频率来控制电动机的转速，使其能够适应不同的工作需求。变频器广泛应用于诸如工业制造、建筑设备、电梯等领域，具有节能、调速范围宽、运行稳定等优点。

1.2影响

电子设备故障：变频器电气干扰可能会导致附近的电子设备发生崩溃、故障或不正常工作。例如，在医疗设备、通信设备、计算机和其他敏感电子设备周围使用变频器时，干扰可能会导致这些设备失去功能，并对其正常运行产生重大影响；通信干扰：变频器电气干扰还可能对无线通信系统造成干扰。高频的脉冲信号和电磁辐射可能干扰无线信号的传输，导致通信质量下降、通话中断或无法连接；电力质量问题：变频器电气干扰可能会导致电力网络的负载不稳定，并对电网的电压、电流波形产生干扰。这可能导致电力系统的负荷不平衡、电能损耗增加、电力设备过载等问题。

2变频器电气干扰的原因

2.1非线性谐波

非线性谐波是变频器电气干扰的主要原因之一。在变频器中，由于电力电子元件（如IGBT）的开关行为，会引入谐波电流和电压。这些谐波信号具有非线性特点，会对变频器周围的电气设备产生干扰.非线性谐波产生的干扰主要表现在两个方面：

谐波电流和电压会导致电网中的电压和电流失真。这种失真会传播到其他电气设备中，引起电气设备的工作异常甚至损坏；谐波信号会通过相邻的导体或电力线间的电磁耦合传导，进入其他电气设备中。这种耦合会引起电气设备中的干扰电压和干扰电流，影响设备的正常运行。

2.2电磁噪声

2.2.1光彩照人

在变频器的工作过程中，由于其内部电子元件和电路的运作，会产生一定的高频电磁辐射。这种电磁辐射会以无线电波的形式在空间中传播，并且具有一定的强度。当这些电磁波与其他电子设备或者电磁敏感设备发生干扰时，就会产生光彩照人的干扰现象。

2.2.2感应式

在变频器的工作过程中，电流和电压的变化会导致电磁感应现象的发生。特别是在高频工况下，变频器输出的电流和电压变化更加剧烈，从而产生更强的感应电磁场。如果周围存在电感性较强的元器件或线圈，就容易发生感应式的电气干扰现象。

2.2.3 功率传播

在变频器的工作过程中，电路中的开关元件（如晶体管、电容器等）会产生高频脉冲信号，在开关过程中会出现瞬时的高电压和高电流。这种功率传播过程产生的高频脉冲信号容易在电路和电缆中引起共模噪声和差模噪声，从而产生干扰。

2.3泄漏电流

2.3.1电缆绝缘损坏可能导致泄漏电流的产生

当电缆本身的绝缘性能下降或受到外界物理损坏时，电流会从电缆中泄漏出去，进而干扰周围设备或电路。因此，定期检查和维护电缆的绝缘状况是预防泄漏电流的重要方法之一。

2.3.2接地不良也可能导致泄漏电流问题

如果变频器的接地系统存在缺陷或与其他设备的接地系统存在干扰，泄漏电流就有可能通过接地路径流入其他设备或电路中。为了有效地预防泄漏电流问题，应确保变频器的接地系统符合相关的标准和要求，并且与其他设备的接地系统之间建立正确的连接和联系。

2.3.3元件老化也是引起泄漏电流的一个常见原因

随着变频器使用时间的增长，内部元件可能会因为工作环境恶劣、使用频率过高或过载运行等因素而老化或损坏。老化或损坏的元件可能导致电流异常流动，甚至造成泄漏电流问题。因此，定期检测和更换变频器内部的关键元件是预防泄漏电流的有效手段之一。

3有效抑制通用变频器对外部设备造成的电气干扰

3.1 通用变频器产生的电磁噪声浅析

通用变频器在工作时会产生较大的电磁干扰，主要原因包括以下几点：

开关元件的高频开关行为引起电流和电压的急剧变化，产生大量高频噪声；输出电缆长度较长，存在电感和电容等元素，形成传导和辐射两种形式的电磁干扰；通用变频器内部电路元器件和线路之间存在耦合或串扰，进一步放大了噪声；系统的接地不良造成干扰回路的形成。

3.2 抑制感应噪声的措施

为了有效抑制通用变频器产生的感应噪声，可以采取以下措施：

对输入和输出电缆进行屏蔽，减小电缆长度以降低感应电压；使用低损耗的材料，减少电缆的电感和电容；安装隔离变压器或滤波器，将噪声从电源中剔除；合理设计电路，减小元器件之间的串扰；加强系统的接地，确保接地电阻和接触电阻符合标准要求。

3.3 采取合理的措施有效的抑制电源传播噪声

为了有效抑制通用变频器产生的电源传播噪声，可以考虑以下措施：

安装滤波器、电源滤波芯片等来抑制高频噪声；合理设计电源线路，减小电流回路的面积，降低传播噪声的强度；增加电源线路的截面积，降低线路的电阻和电感，减小传播噪声；使用独立的电源回路和地线，避免共享带来的传播干扰；选择质量优良的电源产品，减少电源器件本身的干扰。

3.4 通用变频器泄漏现象分析

通用变频器的泄漏现象指的是变频器在使用过程中可能出现的电磁泄漏或机械泄漏等情况。电磁泄漏主要表现为漏电流超过标准限值，可能对人体和设备造成危害；机械泄漏则是指变频器在运行时可能会出现机械噪声、振动等现象，影响设备运行稳定性和寿命。为了有效抑制这些泄漏现象，可以采取以下措施：

严格按照国家或行业相关标准和要求进行产品设计和制造，确保泄漏指标符合规定；加强对制造过程的质量控制，避免材料和工艺上的缺陷导致泄漏现象；进行严格的产品测试和检验，确保泄漏指标符合标准；在安装和使用过程中，做好设备维护和检修工作，及时发现并消除泄漏问题；提高员工的安全意识，加强培训，正确使用和维护设备，防止人为因素引起的泄漏现象。

结束语：

变频器电气干扰是一个复杂且具有挑战性的问题，在不断进步的科技时代中，对于提高设备的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。通过本文的分析，我们深入了解了变频器电气干扰的原因，并提出了一系列的预防措施。然而，我们也需要意识到，电气干扰问题的解决是一个综合性的工作，需要各方共同努力，包括研发人员、设计师和运维人员等。相信通过不断的探索与实践，我们能够与电气干扰问题抗争，为行业的进步和发展做出贡献。

参考文献

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[2] 变频器应用中问题分析及对策思考[J]. 叶小平.电气开关,2021(04)

[3] 电气设备自动化控制之PLC与变频器应用[J]. 马媛媛.电子元器件与信息技术,2020(08)