Претварачи фреквенције, као нашироко коришћени енергетски електронски уређаји у модерној индустрији, побољшавају прецизност управљања мотором док истовремено изазивају забринутост због буке у раду. Ова бука не само да утиче на удобност на радном месту, већ може и да омета нормалан рад друге опреме. На основу њихових механизама генерисања и путева ширења, ВФД шум се првенствено може категорисати у три типа: електромагнетни шум, механички шум и аеродинамички шум. Свака категорија обухвата више специфичних манифестација, од којих свака има различите карактеристике и методе сузбијања.
И. Електромагнетни шум: сметње узроковане високо-прекидањем фреквенције
Електромагнетни шум је најтипичнији тип буке у фреквентним претварачима, првенствено изазван великим{0}}прекиданим радњама енергетских уређаја. Када се ИГБТ или МОСФЕТ-ови пребацују на фреквенцијама у распону од неколико килохерца до десетина килохерца, генеришу се високо{2}}пулсне струје високе фреквенције. Ове струје формирају електромагнетне сметње (ЕМИ) кроз паразитске параметре кола. Специфичне манифестације укључују:
1. Уобичајени-шум у режиму:Интерференција повезана са уземљеним линијама преко паразитне капацитивности, обично изнад 1 МХз. На пример, капацитивна спрега између излазног кабла претварача и кућишта мотора генерише високо{2}}звиждање високе фреквенције које подсећа на "шиштање". Стварни подаци мерења из фабрике за производњу аутомобила указују на то да бука уобичајеног{4}}мода може да пређе 85 дБ без филтрирања.
2. Шум у диференцијалном-моду:Интерференција вођена између електричних водова, концентрисана у фреквенцијском опсегу 100кХз-1МХз. Овај шум изазива подрхтавање приказа у прецизним инструментима повезаним на исту електричну мрежу. На пример, осцилоскоп у лабораторији је показао повећање грешке мерења од 15% након покретања претварача.
3. Зрачена бука:Високо{0}}електромагнетни таласи који се шире кроз свемир, првенствено потичу из неоклопљених струјних кола. Произвођач алатних машина је једном пронашао неисправности контролног система до 30МХз зраченог буке која цури кроз празнине у ормару инвертера.
Кључ за сузбијање електромагнетног шума лежи у оптимизацији дизајна кола. Мере као што су распоред ниске-паразитске-индуктивности, додавање РЦ пригушивача и коришћење пригушница уобичајеног{3}}мода могу значајно да смање сметње. На пример, један произвођач ВФД-а је смањио зрачену буку за 20 дБμВ/м кроз побољшани дизајн ПЦБ-а.
ИИ. Механичка бука: акустична манифестација структурних вибрација
Током рада, интеракција између електромагнетних сила и механичких компоненти у ВФД-има и повезаној опреми ствара звучну буку, првенствено укључујући:
1. Магнетостриктивни шум језгра:Ламинације од силицијумског челика пролазе кроз микроскопску деформацију у наизменичним магнетним пољима, производећи шум основне фреквенције од 50/60Хз и његове хармонике. Велики ВФД трансформатори могу емитовати зујање од 80 дБ при пуном оптерећењу; ова бука се појачава кроз структуре кабинета, стварајући приметну резонанцу.
2. Бука система за хлађење:Током ПВМ контроле брзине, лопатице вентилатора за хлађење ступају у интеракцију са фреквенцијом брзине мотора, стварајући дискретне пикове буке. Мерења показују да смањење брзине вентилатора са 3000 о/мин на 2000 о/мин смањује буку за 6-8 дБ(А).
3. Бука контактора:Механички контакти утичу на контакторе на улазној{0}}бочној страни током ниско-прекидања, посебно приметно у условима честог покретања{2}}заустављања. Бука контактора лучке дизалице достигла је 72 дБ на 10 метара, што је захтевало уградњу јастучића за пригушивање вибрација ради побољшања.
Оптимизација структуре је посебно кључна за механичку буку. Методе као што су еластична монтажа, додавање материјала за пригушивање и побољшање дизајна канала за расипање топлоте могу ефикасно смањити буку. Добро-познати бренд фреквентних претварача смањио је укупне вибрације за 40% употребом хидрауличних амортизера.
ИИИ. Аеродинамичка бука: акустични ефекти поремећаја протока ваздуха
Првенствено потиче од кретања ваздуха унутар система за хлађење, показује следеће карактеристике:
1. Вртложни шум:Широкопојасни шум који се ствара на врховима лопатица вентилатора за хлађење, обично у распону од 500-5000Хз. Повећање јачине протока ваздуха од 20% може повећати звучну снагу вртложне буке за 8-10 дБ.
2. Турбулентна бука:Случајна бука настала раздвајањем протока ваздуха између ребара хладњака. Његов ниво звучног притиска је пропорционалан 5. или 6. степену брзине ветра. За одређени модел инвертера, бука система за хлађење на температури околине од 40 степени је 4 дБ(А) већа него на 25 степени.
3. Ефекат звиждука:Шум једне{0}}фреквенције узрокован осцилацијама протока ваздуха на ивицама вентилационих отвора, који се обично налази у лоше дизајнираним ормарићима. Типична студија случаја је показала да је модификација правоугаоних вентилационих отвора у конусни дизајн померила вршну фреквенцију шума са 1,2 кХз на 4 кХз-опсег који је мање осетљив на људски слух.
Оптимизација аеродинамичке буке захтева побољшања динамике флуида. Технике као што су назад{1}}закривљени центрифугални вентилатори, аеродинамични канали и перфорирани плочасти пригушивачи дају значајне резултате. Пројекат реконструкције дата центра показао је смањење укупне буке од ВФД банке за 7 дБ након замене аксијалних вентилатора са мешовитим{4}}вентилаторима.
ИВ. Појаве буке у посебним условима
Осим конвенционалних извора буке, специфични услови могу генерисати различите звукове:
1. Хармонични шум фреквенције носиоца:Када ПВМ носеће фреквенције (обично 2-16 кХз) падну у опсег осетљивости људског уха, мотори могу да емитују продорне металне звукове. У фабрици текстила, подешавање носеће фреквенције са 8 кХз на 14 кХз значајно је смањило пријављене непријатности радника.
2. Струјни шум лежаја:Уобичајени{0}}напон изазива корозију пражњења у лежајевима мотора, праћену звуком „шкљоцања“. Изоловани лежајеви или филтери уобичајеног{2}}режима могу ефикасно да реше ово. Линија за производњу папира је елиминисала 90% такве буке уградњом магнетних филтера.
3. Резонантни шум кабла:Појаве стојећег таласа узроковане интеракцијом између дугих каблова и излазних хармоника претварача. Коришћење излазних реактора или синусних филтера може ово побољшати. У једном типичном случају, бука на крају кабла од 300 метара се смањила са 92дБ на 75дБ након филтрирања.
В. Свеобухватна решења за контролу буке
Потпуна контрола буке захтева системска{0}}решења на нивоу:
1. Контрола извора:Изаберите претвараче са ниским{0}}шумом (нпр. оне који користе топологију са три{3}}нивоа) и дајте приоритет уређајима-широког опсега као што је СиЦ/ГаН да бисте смањили губитке при комутацији. Тестирање показује да СиЦ инвертори производе 10-15дБ мање буке од традиционалних ИГБТ претварача.
2. Контрола путање:За области{0}}осетљиве на буку, примените мере као што су звучно изолована кућишта (губитак при уметању већи или једнак 25дБ) и пригушивачи (пригушење 15-20дБ). Након инсталирања кућишта за ВФД у болничком одељењу за снимање, унутрашња бука се смањила са 65дБ на 42дБ.
3. Бочна заштита-пријемника:Оптимизујте распоред опреме да бисте искористили пригушивање удаљености (ниво звучног притиска опада обрнуто са квадратом удаљености). Истовремено побољшајте заштиту слуха особља тако што ћете обавезно ставити чепове за уши у срединама које прелазе 85 дБ.
Са технолошким напретком, савремени инвертори постижу контролу буке кроз више-дизајн оптимизације са више циљева. На пример, најновији модел бренда истовремено симулира електромагнетну компатибилност, управљање топлотом и акустични дизајн, одржавајући укупну буку испод 65 дБ(А). Очекује се да ће у будућности примена вештачке интелигенције у активном сузбијању буке обезбедити свеобухватније решење за проблеме буке инвертера.