در محیط‌های صنعتی، ممکن است در حین کار پروسه متوجه شوید که یک درایو الکتریکی به‌درستی کار نمی‌کند. مثلاً بیش‌از حد گرم می‌شود، یا دور موتور را با نوسان کنترل می‌کند. حتی گاهی به‌دلیل تحریک شدن سیستم حفاظتی، عملکردِ درایو متوقف می‌شود.
حتی شاید تجهیزات پیرامون یک درایو دچار مشکل شوند و به‌دلیل خرابی، نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر داشته باشند. بروز چنین مشکلاتی می‌تواند در اثر وجود «تداخل (نویز) الکترومغناطیسی (EMI)» در محیط صنعتی باشد. در این مقاله، پدیده EMI و ارتباط آن با درایوهای الکتریکی (VFD) را بررسی می‌کنیم.
برای شرکت در دوره اتوماسیون صنعت آکادمی ماهر از طریق لینک زیر اقدام کنید
تداخل الکترومغناطیسی (EMI) چیست؟
تداخل یا نویز الکترومغناطیسی (Electromagnetic Interference) نوعی آشفتگی است که در اثر عواملی مانند القای الکترومغناطیسی و اتصال الکترواستاتیک (Electrostatic Coupling) بین اجزای یک شبکه الکتریکی ایجاد می‌شود.
پدیده اتصال الکترواستاتیک ماهیت خازنی دارد و به آن اتصال خازنی (Capacitive Coupling) هم می‌گویند. نویز الکترومغناطیسی در عملکردِ تجهیزات الکتریکی اختلال ایجاد می‌کند. این اختلال باعث کاهش کارایی تجهیزات یا حتی از کار افتادن آن‌ها می‌شود.
در مدارهای فرمان نیز این پدیده می‌تواند موجب بروز خطا یا از دست رفتن دیتای کنترلی در مسیر انتقال شود. برای مقابله با نویز الکترومغناطیسی باید تجهیزات سیستم نسبت به این پدیده مقاوم و ایمن باشند. در ادامه، مفهوم سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) را شرح می‌دهیم.
آشنایی با مفهوم EMC
EMC بیانگر «سازگاری با تداخل الکترومغناطیسی» (Electromagnetic Interference Compatibility) است و به معنی توانایی یک وسیلۀ الکتریکی، برای کارکرد درست در محیط‌های همراه با نویز الکترومغناطیسی است.
یک تجهیز الکتریکی با قابلیت EMC بالا، روی تجهیزات اطراف خود تأثیر الکترومغناطیسی ندارد و در برابر نویزهای الکترومغناطیسی ایجادشده از سوی تجهیزات پیرامون خود نیز ایمن است.
سازگاری مطلوب، به‌معنی رسیدن به بیشترین میزان ایمنی و کمترین میزان تولید امواج الکترومغناطیسی برای یک تجهیز است.این دو عامل، تعیین‌کننده کیفیت EMC هستند. به‌طورکلی، تجهیزات الکتریکی نسبت به پدیده‌های فرکانس بالا و فرکانس پایین واکنش نشان می‌دهند.
پدیده‌های فرکانس‌بالا شامل موارد زیر هستند.
- تخلیه الکترواستاتیکی (خازنی)
- تداخل پالس
- میدان‌های رادیویی
- تغییرات ولتاژ ناگهانی
برای پدیده‌های فرکانس‌پایین نیز موارد زیر را می‌توان نام برد.
- هارمونیک‌های سیستم قدرت
- عدم تعادل بین فازهای خطوط نیرو
اثرات زیان‌بار این نویزها می‌تواند باعث کاهش کیفیت عملکرد تجهیزات شود یا به‌دلیل کم‌شدن طول‌عمرِ اجزای آسیب‌پذیر سیستم، هزینه تعمیر و نگهداری آن‌ها را افزایش دهد. برای حداقل کردن آسیب‌های نویز الکترومغناطیسی باید سطح EMC سیستم را تا اندازه ممکن بالا برد.
بیشتر بدانیم
هارمونیک‌های ولتاژ و جریان، سیگنال‌هایی هستند که فرکانس آن‌ها مضرب صحیحی از سیگنال سینوسی اصلی است. این هارمونیک‌ها باعث تغییر در شکل موج ولتاژ و جریان می‌شوند و در شبکه قدرت، اختلال ایجاد می‌کنند. برخی تجهیزات در شبکه قدرت و اتوماسیون می‌توانند عامل ایجاد هارمونیک باشند. شکل ۱ تأثیر هارمونیک بر سیگنال سینوسی را نشان می‌دهد.
عوامل تولید نویز الکترومغناطیسی در درایو AC
هنگامی‌که یک درایو AC آغاز به کار می‌کند هارمونیک‌هایی در ورودی و خروجی خود ایجاد می‌کند که باعث ایجاد سطح خاصی از تداخل الکترومغناطیسی در تجهیزات پیرامون و همچنین در شبکه قدرت می‌شود.
معمولاً در محیط‌هایی که از درایو استفاده می‌شود، سطح نویز الکترومغناطیسی بالا است. در چنین شرایطی ممکن است درایو آسیب ببیند یا به تجهیزات پیرامون خود آسیب بزند. عوامل عمده تولید نویز الکترومغناطیسی در درایوهای فرکانس متغیر عبارتند از:
- اِعمال جریان غیر‌سینوسی و ایجاد هارمونیک‌های جریان توسط مدار یکسوساز
- سوئیچینگ سریع سوئیچ‌های قدرت در مدار اینورتر
اگر می‌خواهید با مدار داخلی و عملکرد AC درایوها آشنا شوید، مقاله‌های «عملکرد مدار داخلی درایو چیست؟» و «اینورتر یا درایو چیست؟» را مطالعه کنید.
از جمله آسیب‌های رایج نویز الکترومغناطیسی تولید‌شده توسط درایو می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- اختلال در روشنایی، مانند چشمک‌زدن لامپ‌ها
- خطا در عملکرد PLC
- اختلال در عملکرد ترموستات
- خطای فیدبک انکودر
انواع نویز الکترومغناطیسی مؤثر بر عملکرد درایو
نویز الکترومغناطیسی می‌تواند از دو روشِ اتصال فیزیکی و ساطع‌شدن امواج، روی تجهیزات اثر بگذارد؛ انواع نویز و نحوه انتقال آن‌ها را در شکل ۲ می‌بینید.
نویز هدایت‌شونده (Conductive)
نویز هدایت‌شونده تداخلی است که از مسیر انتقال (کابل‌ها) از منبع نویز به پذیرنده (دریافت کننده نویز) هدایت می‌شود. مثلاً انکودری که به یک اتصال نویز‌دار وصل شده باشد، می‌تواند نویز را از طریق کابل به ورودی درایوی که با آن وصل شده، هدایت کند. این نویز می‌تواند با ارسال اطلاعات نادرست به ورودی انکودرِ درایو، باعث خوانش نادرست سرعت موتور و ایجاد خطا در کار درایو شود.
نویز ساطع‌شونده (Radiative)
این نویز از یک مسیر بدون اتصال فیزیکی برای انتقال نویز استفاده می‌کند. دریافت‌کننده نویز، مانند یک آنتن و بدون ارتباط فیزیکی، تحت تأثیر نویز قرار می‌گیرد. این نویز ممکن است از فاصله دور بر تجهیزات پیرامونش اثر بگذارد. مثلاً یک منبع رادیویی یا صوتی یا یک مگنت قوی که برای بلند کردن بارهای آهنی و فولادی به کار می‌رود، می‌تواند تا فاصله چند متری خود، به تجهیزات یک پروسه نویز ارسال کند.
نویز القایی (Inductive)
هنگامی‌که یک میدان مغناطیسی متغیر در نزدیکی کابل‌های انتقال یا تجهیزات دیگر قرار می‌گیرد، باعث ایجاد نویز القایی در آن‌ها می‌شود. این میدان، می‌تواند با عبور جریان از کابل‌های قدرت ایجاد شود. موتورهای القایی و برخی تجهیزات دیگر مانند سولنوئید ولو نیز می‌توانند مولد نویز القایی باشند. به عنوان مثال، قرارگیری یک موتور AC با فاصله بسیار نزدیک به کابل‌های ورودی درایو، می‌تواند باعث القای نویز به درایو شده و عملکرد آن را مختل کند.
نویز خازنی (Capacitive)
این نویز در اثر «ظرفیت سرگردان یا پراکنده» (Stray Capacitance) به وجود می‌آید. ظرفیت پراکنده، به رفتار خازنیِ ناخواسته و نامطلوب میان اجزای یک شبکه الکتریکی گفته می‌شود. این پدیده باعث ایجاد دو نوع نویز مد مشترک (Common-Mode) و مد تفاضلی (Differential-Mode) در درایو می‌شود.
نویز مد تفاضلی در پی تأثیرات خازنی ظرفیت پراکنده میان کابل‌های قدرت با یکدیگر ایجاد می‌شود و نویز مُدِ مشترک نیز در اثر ظرفیت خازنی پراکنده (سرگردان) میان کابل‌های انتقال و زمین به وجود می‌آید.
اصولاً تأثیرِ نویز مد تفاضلی، بیشتر روی درایو و اثر نویز مدِ مشترک، بیشتر روی تجهیزات حساس الکترونیکی دیده می‌شود. زیاد شدن نویز مد تفاضلی، ممکن است سیستم حفاظتی درایو را تحریک و کارکرد آن را متوقف کند. نویز مد مشترک نیز می‌تواند از طریق اتصال زمین مشترک روی تجهیزات الکترونیکی درایو تأثیر بگذارد.
مسیرهای جاری شدن نویز الکترومغناطیسی
نویز مد مشترک از مسیر کابل‌های قدرت و کابل اتصال موتور و درایو در سیستم قدرت جاری می‌شود. این نویز از مسیر ارت (زمین) مشترک درایو و موتور و دیگر اجزای شبکه روی عملکرد تجهیزات اختلال ایجاد می‌کند. شکل ۳ مسیر انتقال نویز در دو حالت مشترک و تفاضلی در درایوهای الکتریکی را نمایش می‌دهد.
همان‌طور که در شکل ۳ دیده می‌شود، ظرفیت خازنی پراکنده‌ای که بین کابل انتقال قدرت و زمین (ارت) به وجود آمده باعث جاری شدن نویز مد مشترک از کابل به زمین می‌شود و تجهیزاتی که به زمین مشترک وصل هستند، تحت تأثیر این نویز قرار می‌گیرند.
در مد تفاضلی، ظرفیت خازنی میان دو کابل قدرت ایجاد می‌شود. نویز در کابل اتصال موتور و درایو جاری شده و عملکرد هر دو را مختل می‌کند.
اثر ظرفیت خازنی پراکنده (سرگردان)، می‌تواند بین کابل‌های قدرت و کابل‌های فرمان نیز ظاهر شود و با ایجاد اختلال در سیگنال فرمان، ارتباط انکودر موتور و درایو را دچار مشکل کند. شکل ۴ مسیر جریان نویز در کابل فرمان را نشان می‌دهد.
راه‌های مقابله با نویز الکترومغناطیسی
جهت حفاظت درایو در برابر نویز الکترومغناطیسی باید محیط پیرامون آن به درستی طراحی شده باشد. از کابل‌های انتقال تا تابلوهای قدرت و فرمان و دیگر اجزای شبکه باید سازگاری مناسبی با تداخل الکترومغناطیسی داشته باشند. در این بخش تکنیک‌هایی برای کاهش نویز الکترومغناطیسی ارائه می‌شود.
کابل‌کشی استاندارد
کابل‌های انتقال برق و سیگنال نه تنها مسیر انتقال نویز الکترومغناطیسی هستند، بلکه خودشان می‌توانند تولید‌کننده نویز القایی و خازنی در شبکه باشند. بنابراین کابل‌کشی درست خطوط قدرت و فرمان اهمیت زیادی در کاهش نویز دارد. در ادامه به نکاتی در مورد کابل‌کشی استاندارد اشاره می‌کنیم.
- جدا کردن و فاصله‌گذاری مناسب میان کابل‌های فرمان و قدرت، باعث کاهش اثر نویز می‌شود.
- استفاده از کابل‌های به‌هم‌تافته (Twisted Pair) برای انتقال سیگنال فرمان، می‌تواند به کاهش اثر نویز در سیگنال کمک کند.
- شیلددار بودن کابل‌ها نیز اثرات نویز محیط به ویژه نویز خازنی را تضعیف می‌کند. شیلد روکشی است که معمولاً از جنس فلز است و جلوی نفوذ امواج الکترومغناطیسی به درون کابل را می‌گیرد. شکل ۵ یک نوع کابل فرمان به‌هم‌تافته شیلددار (Shielded Twisted Pair) یا STP را نشان می‌دهد.
همان‌طور که در شکل ۵ می‌بینید، هر زوج‌سیمِ انتقالِ سیگنال به یکدیگر بافته شده و با یک فویل آلومینیومی پوشانده شده‌اند. «سیم تخلیه» رشته‌سیم باریکی است که برای زمین کردن کابل از آن استفاده می‌شود.
- عبور دادن کابل‌های فرمان از روی کابل‌های ولتاژ بالا به شکلی که مسیر آن‌ها با هم زاویه ۹۰ درجه داشته باشد، از دیگر اقداماتی است که باعث کاهش اثر نویز بر کابل‌های فرمان (کنترل) می‌شود.
- باید توجه داشت که هر چه طول کابل‌های انتقال (فرمان و قدرت) بیشتر باشد، احتمال تولید نویز یا اثرپذیری از آن افزایش می‌یابد. بنابراین، در چیدمان تجهیزات باید این نکته مدّ نظر قرار گیرد.
زمین کردن (ارتینگ) تجهیزات
بل از بحث در زمینه زمین کردن (ارتینگ) باید به این نکته توجه کرد که زمین کردن به منظور سازگاری با نویز الکترومغناطیسی با زمین کردن به‌منظور ایمنی افراد در برابر برق‌گرفتگی متفاوت است. در زمین کردن برای ایمنی افراد، بدنه فلزی تجهیزات الکتریکی به ارت وصل می‌شود تا در صورت اتصال‌کوتاه یا برق‌گرفتگی، جریان به سمت ارت (زمین) جاری شود و به افراد یا تجهیزات آسیبی وارد نشود.
اما هدف از زمین کردن برای نویز الکترومغناطیسی، فراهم کردنِ یک مسیر با امپدانس کم برای تخلیه جریان نویز است. زمین در نظر گرفته شده برای نویز لزوماً زمین واقعی (ارت) نیست، بلکه می‌تواند یک شیلد و یا یک سطح هادی (مثلاً بدنه فلزی تابلو) باشد.
زمین کردن برای حذف نویز، به‌معنی تعیین یک ولتاژ صفر مرجع و مرتبط کردن اجزای یک شبکه به این مرجع از طریق یک اتصال با امپدانس پایین است. این نوع ارتینگ باعث جلوگیری از ساطع شدن ناخواسته امواج و کاهش اثرپذیری تجهیزات نسبت به نویز می‌شود.
ارتینگ درایوهای فرکانس متغیر (VFD) از سه جنبه قابل بررسی است:
- ارتینگ سمت ورودی درایو
- ارتینگ سمت خروجی درایو
- ارتینگ ورودی/خروجی‌های کنترلی و مسیرهای ارتباطی درایو
خود درایو به‌منظور حفاظت و کاهش نویز‌پذیری باید زمین شود. از آنجا که درایو مجهز به ورودی-خروجی‌های دیجیتال و آنالوگ و درگاه‌های ارتباطی برای پروتکل‌های فیلدباس است، زمین کردن مناسب این کابل‌ها نیز مهم است. موتورِ متصل‌شده به درایو هم باید به‌درستی زمین شده باشد. در این بخش، روش‌های مختلف زمین کردن درایو را بررسی خواهیم کرد.
ارتینگ سمت ورودی درایو
اتصال زمین برای سمت ورودی درایو به یکی از روش‌های زیر انجام می‌شود.
-
زمین کردن مرکز ستاره
این روش از رایج‌ترین و بهترین روش‌های ارتینگ سمت ورودی درایو است. این روش، مسیری را برای جاری شدن نویز به زمین فراهم می‌کند. به عبارت بهتر، حالت‌های گذرای جریان، مسیری به سمت زمین دارند؛ بنابراین وارد درایو نمی‌شوند. شکل ۶ این نوع اتصال زمین را نشان می‌دهد.
-
زمین کردن مقاومت بالا (HRG)
این روش مشابه ارتینگ مرکز ستاره است؛ با این تفاوت که در این آرایش، یک مقاومت بین مرکز ستاره و زمین قرار می‌گیرد. کار این مقاومت، تخلیه «فالت زمین» (Earth Fault) است. فالت زمین زمانی رخ می‌دهد که یکی از تجهیزات شبکه، نشتیِ جریان به زمین یا به بدنه داشته باشد. این مقاومت در صورت نشتیِ اندک، باعث جلوگیری از واکنش رله فالت زمین و متوقف شدن سیستم می‌شود. در شکل ۷ اتصال زمین HRG را می‌بینید.
ارتینگ سمت خروجی درایو
سمت خروجی درایو نیز باید به‌درستی زمین شود تا در برابر نویز الکترومغناطیسی ایمن باشد. در این بخش قواعد ارتینگ سمت خروجی درایو را شرح خواهیم داد. شکل ۸ را در نظر بگیرید.
در شکل ۸، نمای کلی اتصال درست درایو به زمین نمایش داده شده است. اتصال زمین موتور باید به همراه کابل سه‌فاز به درایو منتقل شده و به ترمینال زمین درایو متصل شود. سیم زمین ورودی تغذیه درایو نیز که از شبکه قدرت به آن می‌رسد، باید به زمین ورودی درایو متصل شود. برای کاهش هر چه بیشتر اثر نویز، توصیه می‌شود درایو درون تابلو نصب شود. شکل ۹ نحوه سیم‌بندی استاندارد یک درایو فرکانس متغیر در تابلو را نمایش می‌دهد.
در طراحی تابلو برای درایو توصیه می‌شود، بدنه درایو روی یک ورق رنگ‌نشده از جنس زینک (Zinc Plate) نصب شود. این ورق، سطح بزرگی برای جذب و تخلیه جریان‌های هارمونیک فرکانس‌بالا به سمت اتصال زمین ساختمان فراهم می‌کند.
سایزینگ کابل‌های مشخص شده، در شکل ۹ بسته به توان و کاربری درایو تعیین می‌شود. برای اتصال درایو به بدنه، توصیه می‌شود از کابل رشته‌ای افشان استفاده شود. این کابل به‌دلیل داشتن رشته‌های باریک پرشمار و امپدانس کم، مسیر مناسبی برای تخلیه هارمونیک‌های جریان ایجاد می‌کند.
به دلیل توانایی بالای صفحه زینک در مقابله با نویز فرکانس بالا، توصیه می‌شود اتصال تجهیزات فرکانس بالا مانند درایو به این صفحه با استفاده از «رابط تسمه‌ای حصیری» انجام شود. این نوع کابل، به خوبی هارمونیک‌های جریان فرکانس بالا که از فیلتر EMI به درایو برمی‌گردد را به سمت صفحه زینک هدایت می‌کند. در شکل ۱۰ نحوه اتصال بدنه از طریق کابل تسمه‌ای حصیری مشاهده می‌شود.
هر کابلی که از تابلو به سمت موتور می‌رود باید شیلددار باشد یا از طریق لوله منتقل شود. شیلد یا بدنه لوله باید به اتصال زمین درایو وصل شود.
در شکل ۹ فیلترهایی در تابلو دیده می‌شود که این فیلترها گاهی درون مدار داخلی درایو تعبیه می‌شوند. در بخش‌های بعدی مقاله در مورد انواع فیلترهای نویز الکترومغناطیسی بحث خواهد شد.
ارتینگ ورودی/خروجی‌های کنترلی و مسیرهای ارتباطی درایو
ورودی-خروجی‌های آنالوگ و دیجیتال و کابل‌های ارتباطی درایو باید به شکل مشترک با دیگر تجهیزات کنترلی شبکه، مانند PLC و مدارات تغذیه سوئیچینگ زمین شوند. اتصال زمین تجهیزات کنترلی از طریق ترمینال مرجع مشترک (COM) آن‌ها انجام می‌شود.
همه ترمینال‌های COM تجهیزات کنترلی به وسیله یک سیم به هم متصل شده و معمولاً در نقطه اتصال به PLC به زمین متصل می‌شود. شکل ۱۱ نحوه زمین کردن درایو و PLC از طریق ترمینال COM را نشان می‌دهد.
در شکل ۱۱ شیلدِ کابل و سیمِ COM به یکدیگر وصل شده و در نقطه اتصال به PLC، به زمین متصل شده‌اند. هر جریان نویزی که در شیلد باشد از طریق این اتصال زمین تخلیه می‌شود. همچنین، ترمینال COM، نویز صادر‌شده از مدار تغذیه سوئیچینگ را نیز به زمین منتقل می‌کند.
بیشتر بدانیم
تغذیه سوئیچینگ، مداری است که ولتاژهای DC با مقادیر ۵، ۱۰ و ۲۴ ولت مورد نیاز تجهیزات کنترلی را فراهم می‌کند. به‌دلیل فرکانس بالای سوئیچینگ ترانزیستورها در مدار تغذیه سوئیچینگ، درصورتی‌که این مدار به‌درستی زمین نشود، باعث اِعمال نویز به درایو و دیگر تجهیزات می‌شود.
توصیه می‌شود در سیم‌کشی کنترلی یا ارتباطی از کابل بلند استفاده نشود. اما در صورتی که استفاده از کابل بلند اجتناب‌ناپذیر باشد، می‌توان سرِ دیگرِ شیلدِ کابل ارتباطی را با یک خازن به زمین وصل کرد تا نویز فرکانس پایین موجود در سیگنال تخلیه شود. در شکل ۱۲ نحوه استفاده از خازن در اتصال زمین درایو و PLC مشاهده می‌شود.
استفاده از فیلتر در درایو
به‌طورکلی، نویز یا از طریق میدان‌های مغناطیسی یا از طریق کابل‌های هادی منتقل می‌شود. بهترین راه کاهش نویزهای مغناطیسی استفاده از شیلد است. برای نویزهایی که از راه هادی‌ها منتقل می‌شوند نیز باید از فیلتر استفاده کرد.
چنان‌که پیشتر گفته شد، نویزها از لحاظ فرکانس، به دو دسته فرکانس بالا (۱۵۰KHz – ۳۰۰MHz) و فرکانس پایین (۱۰۰Hz – ۳۰۰۰Hz) دسته‌بندی می‌شوند. نویزهای فرکانس‌بالا در مسافت‌های طولانی‌تر اثر می‌گذارند و طول‌موج کوتاه‌تری دارند. نویزهای فرکانس‌پایین در فواصل کوتاه اثر می‌گذارند و طول موج بلندتری دارند.
فیلتر EMI
نویزهای فرکانس بالا در هادی‌های سیستم قدرت را می‌توان به وسیله فیلتر EMI حذف یا تضعیف کرد. این فیلتر از تعدادی سیم‌پیچ (سلف) و خازن تشکیل شده است. برخی از درایوها فیلتر EMI داخلی ندارند؛ دراین‌صورت باید از یک فیلتر EMI خارجی مناسب در شبکه استفاده کرد. شکل ۱۳ مدار یک فیلتر استاندارد را نشان می‌دهد.
فیلتر EMI از یک بخش «مد مشترک» برای حذف نویزهای با فرکانس زیر ۱۵۰ کیلوهرتز و یک بخش «مد تفاضلی» برای حذف نویزهای با فرکانس بالای ۱۵۰ کیلوهرتز استفاده می‌کند. برای نویزهای فرکانس بالا، سیم‌پیچ با امپدانس بالا و نزدیک به مدار باز عمل می‌کند و خازن با امپدانس پایین و نزدیک به اتصال‌کوتاه رفتار می‌کند.
طراحی و محاسبه دقیق ظرفیت سیم‌پیچ‌ها و خازن‌ها، باعث ایجاد یک مدار تشدید می‌شود که هارمونیک‌های جریان را حذف می‌کند. فیلترها و درایوها باید درون تابلو کنترلی و یا روی ورقه فلزی که به زمین وصل شده، قرار گیرند. کابل اتصال به موتور نیز باید شیلدشده و تا حد ممکن کوتاه باشد. در شکل ۱۴ نحوه قرارگیری فیلتر EMI خارجی، در ورودی درایو دیده می‌شود.
راَکتور فاز صفر (Zero-Phase Reactor)
برای خنثی کردن نویز می‌توان از «رِاَکتور فاز صفر» که به آن «چوک» نیز گفته می‌شود در خروجی درایو استفاده نمود. بسته به اندازه چوک و طول کابل موتور، دو روش برای نصب چوک وجود دارد:
- کابل موتور چهار بار به دور هسته چوک حلقه زده شود و چوک (رِاَکتور فاز صفر) و درایو تا جای ممکن نزدیک هم قرار گیرند.
- کابل موتور به‌صورت مستقیم از میان چهار هسته چوک عبور کند.
در شکل ۱۵ نحوه اجرای این دو روش نشان داده شده است.
بهترین جنس هسته مغناطیسی برای ولتاژهای بالا «پودر مغناطیسی کامپوند» است. این ماده از توانایی جریان‌دهی بالاتر و امپدانس بیشتری نسبت به هسته فلزی برخوردار است. همچنین این جنس هسته، برای حذف نویز در محیط‌های فرکانس بالا کارایی مناسبی دارد. امپدانسِ چوک را می‌توان با بالا بردن تعداد حلقه سیم نیز بالا برد.
بیشتر بدانیم
چوک یک سیم‌پیچ است که دور یک هسته هادی پیچیده می‌شود و برای فیلتر کردن نویز فرکانس بالا از سیگنال AC فرکانس پایین یا از سیگنال DC از آن استفاده می‌شود.
فیلتر سیگنال‌های کنترلی آنالوگ
اگر سیگنال‌های ورودی آنالوگ تحت تأثیر نویز درایو قرار بگیرند، می‌توان از یک خازن و یک هسته فریت مطابق شکل ۱۶ استفاده کرد.
فیلتر موج سینوسی
فیلتر موج سینوسی (Sine Wave Filter) فیلتری است که معمولاً در خود درایو تعبیه می‌شود. این فیلتر باعث کاهش نویز الکترومغناطیسی خروجی درایو، کنترل اضافه ولتاژ، کاهش تلفات و گرم شدن موتور می‌شود. شکل ۱۷ تصویر یک مدار فیلتر موج سینوسی است.
جمع‌بندی
در این مقاله، نویز الکترومغناطیسی (EMI)، نحوه ایجاد این نویز و اثر آن بر عملکرد درایوهای فرکانس متغیر (VFD) و آسیبی که به دیگر تجهیزات شبکه می‌رساند، مورد بررسی قرار گرفت. برای درک بهتر موضوع، مفهوم سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) به معنی قابلیت تجهیزات سیستم اتوماسیون در مواجهه با EMI، شرح داده شد.
در ادامه، راهکارهای مقابله با EMI شامل کابل‌کشی استاندارد، ارتینگ تجهیزات و استفاده از انواع فیلتر ارائه شد. رعایت استانداردهای کابل‌کشی در کابل‌های فرمان و قدرت و همچنین ارتینگ سمت ورودی و خروجی درایو و کابل‌های فرمان و شبکه نقش مهمی در کاهش ایجاد EMI در سیستم دارند. برای حذف انواع نویز الکترومغناطیسی در درایو نیز از فیلترهای مختلف استفاده می‌شود که در مقاله به آن‌ها اشاره شده است.
راه‌حل‌های ارائه‌شده می‌توانند منجر به افزایش دقت و کارایی درایو شود و آسیب‌هایی که موجب خرابی و طول عمر کمتر تجهیزات می‌شود را کاهش دهد. آگاهی از اثرات نویز EMI به مهندسان و تکنسین‌ها در تشخیص مشکلاتی که از این نویز ایجاد می‌شود، کمک می‌کند.
سؤالات متداول
مدارات سوئیچینگ، موتورها، درایوها از عوامل اصلی تولید EMI هستند؛ اما به‌طورکلی، هر تجهیز الکتریکی یا الکترونیکی قابلیت تولید یا اثرپذیری از EMI را دارد.
تجهیزاتی مانند کنترلرها و ترنسمیترهای الکترونیکی که ولتاژ کاری پایین‌تری دارند بیشتر نسبت به EMI آسیب‌پذیرند.
فیلتر EMI واکنش امپدانسی بالایی دارد. به این معنی که با افزایش فرکانس سیگنال، مقاومت (امپدانس) بسیار بالایی از خود نشان می‌دهد که باعث تضعیف نویز فرکانس بالا شده و اثر آن را بر تجهیزات کاهش می‌دهد.
منابع
www.kebamerica.com
www.controldesign.com
www.emcs.org
www.emisindia.com
www.controleng.com
www.gemssensors.com
ieeexplore.ieee.org
resources.system-analysis.cadence.com
www.se.com
www.kebamerica.com
