Снижения шума двигателя
Характерный высокочастотный писк или гул асинхронного электродвигателя, работающего от частотного преобразователя (ПЧ), — распространенная проблема.
Этот шум, которого нет при прямом пуске от сети, вызывает беспокойство у пользователей и может указывать на неоптимальные настройки.
В этой статье мы разберем физические причины шума и предоставим пошаговое руководство по его устранению на примере преобразователя Sinvel SID600.
Физические причины шума: не ШИМ, а резонанс
Основной источник шума — магнитострикция в магнитопроводе статора – явление, при котором при изменении намагниченности тела его объём и линейные размеры изменяются. При питании идеальной синусоидой 50 Гц от сети эти силы вызывают тихое гудение на частоте 100 Гц и не вызывают обеспокоенности у пользователя.
Частотный преобразователь подает на двигатель не синусоиду, а широтно-импульсно модулированные (ШИМ) сигналы высокой частоты. Эти импульсы напряжения с крутыми фронтами заставляют магнитные силы в стали пульсировать не только на основной частоте, но и на высших гармониках несущей частоты.
Если одна из этих гармоник совпадает с частотой механического резонанса двигателя (статора, корпуса, кожуха вентилятора), происходит акустическое резонансное усиление. Именно этот резонанс мы и воспринимаем как неприятный пронзительный писк или гул. Типичный диапазон резонансных частот для большинства двигателей мощностью до 110 кВт находится в области 800-2500 Гц.
Главный инструмент настройки: несущая частота ШИМ
Несущая частота ШИМ — это частота, с которой транзисторы инвертора (IGBT) включаются и выключаются, формируя выходное напряжение. Это ключевой параметр, влияющий на шум, нагрев и электромагнитную совместимость.
Как настроить?
Шаг 1: Узнайте значение по умолчанию для вашей модели ПЧ.
Например, для преобразователя частоты SID600 этот параметр = 2кГц. Запустите двигатель на номинальной скорости без нагрузки и оцените уровень и тон шума.
Шаг 2: Поиск резонанса
1. Найдите в меню преобразователя параметр «Несущая частота». Он может называться Carrier Frequency, Switching Frequency, PWM Frequency. В SID600 номер параметра F00.23.
2. Плавно увеличивайте значение с шагом 1-2 кГц в диапазоне, допустимом для преобразователя.
3. Внимательно слушайте двигатель. Вы заметите, что на одних частотах шум усиливается (резонанс), а на других — значительно ослабевает или исчезает (антирезонанс). Ваша цель — найти эту «тихую» зону.
Шаг 3: Выбор оптимального значения. Учет компромиссов.
При частоте 2-4кГц шум от двигателя максимальный, но при этом потери на переключение IGBT малы и преобразователя частоты не перегревается. Применимо для установок в которых нет требований к уровню шума.
При средних частотах 4-10кГц – можно найти “тихое” значение и при этом соблюсти баланс нагрева преобразователя частоты и двигателя. Это и есть целевая зона для настройки.
При экстремально высокой несущей частоте 10-16кГц писк от двигателя переходит в ультразвук и человеческим ухом практически не различим, но при этом резко растет нагрев ПЧ и ухудшается электромагнитная совместимость.
Повышение несущей частоты ШИМ на 1 кГц увеличивает тепловыделение преобразователя частоты на 5-10%. Всегда контролируйте температуру радиатора ПЧ после изменения.
Шаг 4: Активация адаптивной несущей частоты.
Многие современные ПЧ имеют функцию «Случайная несущая частота» (Random PWM). Эта функция позволяет постоянно менять несущую частоту в небольшом диапазоне, что “размывает” резонанс и устраняет монотонный писк. Для настройки в Sinvel SID600 установите F00.25 = 1 и диапазон в F00.26 от 1 до 20.
Если настройка несущей частоты не дала желаемого результата, нужно переходить к более радикальным методам – установке дополнительного фильтра на выходе частотного преобразователя.
Установка моторного дросселя или синус-фильтра на выходе преобразователя частоты сглаживает крутые фронты ШИМ-импульсов, приближая форму напряжения к синусоиде, что в свою очередь снижает уровень шума от двигателя.
Что ещё может влиять?
Для дополнительного снижения шума двигателя убедитесь в исправности механической части оборудования.
• Крепление двигателя: Убедитесь, что двигатель и приводной механизм надежно закреплены на основании. Использование виброизолирующих прокладок может уменьшить механический резонанс.
• Соосность: Проверьте и при необходимости отрегулируйте соосность муфты между двигателем и нагрузкой. Несоосность — частая причина вибраций и гула.
• Охлаждение двигателя: Убедитесь, что вентилятор охлаждения двигателя чист и ничто не препятствует потоку воздуха. Перегрев усиливает все проблемы.
Шум двигателя при работе от преобразователя частоты — решаемая проблема.
Помните, что полное устранение высокочастотного шума может быть невозможно или экономически нецелесообразно. Однако его снижение до комфортного или приемлемого уровня — абсолютно выполнимая задача.
Правильная настройка не только улучшает акустический комфорт, но и способствует долговечности как двигателя, так и преобразователя частоты.
Публикация носит информационный характер и не является рекламой.