ATV71 电磁兼容性VIP

4/29/2020BertrandGuarinosSTIE,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,1,模块7安全性和电磁兼容性,2,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,安全性和电磁兼容性,I.标准概述III.安全功能II.电磁兼容性,3,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,安全性和电磁兼容性,I.标准概述II.安全功能III.电磁兼容性,4,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,产品家族标准，用于过程和机械,产品标准,通用或基本标准,标准:总论,基于通用标准，但根据使用环境修正,基于产品家族的规范，但根据使用环境修正,指南,建议.,5,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,安全性和电磁兼容性,I.标准概述II.安全功能PowerRemoval功能III.电磁兼容性,6,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,安全性和电磁兼容性,I.标准概述II.安全功能III.电磁兼容性采用的标准传导和辐射发射抗扰性谐波电流对地漏电流,7,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,ISM:CISPR11#EN55011工业，科技，医学,其他:车辆，核能，电梯(EN12015,EN12016),用于变速驱动器IEC/EN61800-3,产品标准,IEC/EN61000-6-x取代EN50081-xetEN50082-y,通用标准,对于没有特定EMC要求的生产线和机械，若构成的产品带有CE标识，并且按照EMC规则进行接线，则可以认可该设备或机械符合该EMC规范.,EMC规范,家族标准：设备和机械,8,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,采用的标准,变频器采用IEC/EN61800-3规范:这是一个针对电磁兼容性的产品规范relative其中包括了对电气变速功率控制器的测试手段该标准的要求涵盖了通用标准的要求它还被用作CE标识要求的EMC规范的参考通常，在大多数情况下，如果按照推荐的接线指导，ATV71符合的标准可以使整体机械或设备满足相应的规范.但这并不是说，产品符合标准并不隐含整机满足该标准，这是不保证的。（特定的机械标准：很少）,9,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,采用的标准,标准IEC/EN61800-3定义了两类环境:1-第一类环境称为“家用或居民环境”适用于居民区直接供电，不通过中间变压器（隔离变压器？）,低压公共配电网络同时向公共设施供电：电影院，剧院.购物中心艺术馆还有，医院.2-第二类环境称为“工业环境”由低压公共配电网络直接供电还需向民用建筑供电之外的其他地区:工厂，以及由专用中压/低压变压器供电的所有地区.,10,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,采用的标准,标准IEC/EN61800-3定义了4种驱动器（变频器）的类别:类别C1变频器的额定电压低于1000V，且用于民用环境.如果抗扰性足够，也可以用于工业环境类别C2变频器的额定电压低于1000V，用于民用环境，但其安装和启用必须由专业人员完成.类别C3变频器的额定电压低于1000V，且用于工业环境。类别C4变频器的额定电压高于1000V或额定电流大于等于400A，用于工业环境,11,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,应用的标准,IEC/EN61800-3第2辑对每一种环境，变频器的类别定义了遵守的通用测试方法和指标.,环境1民用,环境2工业,12,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,电磁兼容性,13,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,这些射频干扰可以被传导或辐射没有传导就没有辐射这些射频干扰同时存在于进线侧和电机侧这些干扰主要是由于通过斩波输出电压时带有较高的dV/dt(PWM).,14,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,测试水平,15,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,传导发射的测试,配电网络,匹配阻抗50,频谱分析议,屏蔽电缆5米,16,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,射频发射的测试,配电网络,频谱分析仪,屏蔽电缆5米,放大器,距离10m,配电网络滤波器,17,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,针对辐射发射的解决方案:遵守上游接线规则使用RFI滤波器削弱传导干扰，同时削弱辐射干扰.滤波器的选择取决于标准要求的测试水准，电机电缆的长度和类型.针对辐射发射的解决方案:遵守变频器的接线规则辐射干扰可以通过设计时考虑EMC来削弱(例如内部接地板等).出线用金属线槽或屏蔽电缆可以将辐射干扰抑制到最低.以及长电缆和输出滤波器,18,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,接线:如果按照安装建议规范接线，可以保证特定的EMC水准.,电缆的屏蔽两端均需接地，并且不能中断,19,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,接线:,接地的连续性保证高频等电位,接地的互连,动力线和控制线分开线槽,低电平接线屏蔽,将屏蔽用金属环可靠接地，封装在EMC盒内,接地铠装线,20,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,ATV71传导和辐射发射满足的规范,环境1民用,环境2工业,21,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,内置滤波器时的最大电缆长度,22,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,可选滤波器这些附加滤波器是为了响应更加严格的需要将类别从C2-C3提高到C1(classB)增加类别C2-C3使用的的电缆长度这些滤波器通常安装在:75KW以下座在变频器下方或侧面更大的尺寸安装在上方或下方,23,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,安装附加滤波器后的允许电缆长度Lengthofcablewithadditionalfilters,24,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,竞争对手DanfossFC30 x传导发射F301带迷你滤波器=类别C35mF301带标准滤波器=C2:40m/C1:10mF302带标准滤波器=C2:150m/C1:40m辐射发射=C2onlyABBACS800(remark3referencesfunctionofthelevels)传导发射无滤波器:不符合Ref+E200:C3(100m)Ref+E202:C2(100m)辐射发射:C2Siemens440传导发射无滤波器:不符合带滤波器:类别C225m辐射发射:C2,25,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,传导和辐射发射,竞争对手UnidriveSP传导发射C3带附加磁环(P5.5kW除外，这时4米电缆时符合C2作为标准)辐射发射无明确指标,26,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,总结,欧洲标准称为国际标准变频器参考的EMC标准(PDS)是产品标准IEC61800-3机器CE标识使用的所有产品带有CE标识，满足EMC的有关标准(CE+CE=CE)从0.37到500kW,Altivar71符合产品EMC标准ATV71的所有规格带内置滤波器时满足类别C2orC3(classA)（极少情况下）若不符合，多数机器可以通过下列措施很容易实现：通过选项滤波器允许升级到C1（B级），或增加类别C2orC3时的允许电缆长度竞争对手关于其变频器承受的标准不明确注意：竞争对手带有滤波器的变频器往往有专用型号（检查部件号）,27,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,抗扰性,电磁兼容性,28,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,抗扰性,干扰可以是:经过传导或辐射的途径由配电网络过来的:过压波形塌陷瞬间干扰共网的其他负荷的投切配电网路的不稳定.射频发射源:射频发射器电弧以及电缆感应.标准测试时要模拟这些主要的干扰源和干扰途径的模拟实现,所谓抗扰性是指产品的功能和性能不受电气和电磁干扰的影响，不管是辐射形式的还是传导形式的。,29,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,抗扰性:Altivar71,电压塌陷，瞬间断电和电压变化IEC/EN61000-4-11(IEC/EN61800-3未作要求)静电放电IEC/EN61000-4-2level3射频辐射电磁场IEC/EN61000-4-3level3快速的电气瞬态IEC/EN61000-4-4level4电气冲击波IEC/EN61000-4-5level3射频电场感应的传导干扰IEC/EN61000-4-6level3,30,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,抗扰性,电压下陷，瞬间断电和电压波动IEC/EN61000-4-11(IEC/EN61800-3不作要求)60%额定电压1秒40%额定电压500毫秒负载下瞬间断电10-20mS?标准?,31,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,抗扰性,静电放电IEC/EN61000-4-2level38kV空气中+/-,6kVatcontact+/-,每种10次产品在运行中这种放电发生在人与物体之间，或充电的物体之间.,32,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,抗扰性,射频辐射电磁场IEC/EN61000-4-3level3在运行和停止时均可能发生WhileRUNNINGandSTOPPED30MHzto1GHz，甚至对某些规格2GHz3个产品表面上的天线(水平的和竖直的）极化10V/m2例如，可以模拟靠近射频发射源的敏感度,33,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,抗扰性,快速而周期性的电气瞬动IEC/EN61000-4-4level44kVin+/-由配电网络加载功率输入端,2kVin+/-相关电缆的电容耦合(除AC供电电源外)模拟机械或电子的开关快速动作时的dV/dt，以及电缆传导或发射的噪声,34,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,抗扰性,电气冲击波IEC/EN61000-4-5level32kV+/-公共模式下供电电源（相/地）1kV+/-差动模式下供电电源（相/相）这种波形典型地模拟快速瞬动过压(如雷击引起的),35,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,抗扰性,射频电磁场感应的传导干扰IEC/EN61000-4-6level3150kHzto80MHzUo=10V所有产品输入和输出上的感应耦合,36,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,结论,Altivar71具有良好的抗扰性响应于至少IEC/EN61800-3CategoryC3(C3比C1和C2更严格)为了增强产品的可靠性，有些测试条件标准中并未提出，但仍然进行了测试.Testssevers(高能和高频)通过脉冲噪声试验完善接受条件:A级运行性能没有可以感觉的变化指定的功能在允许的误差范围内.,37,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,电流谐波,电磁兼容性,38,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,电流谐波,对变速驱动器（下称变频器采用IEC/EN61800-3标准针对若干基本标准所有这些标准应用于第一类环境“民用”对第二类环境“工业”无标准规定标准IEC61000-3-2:每相电流I16A，对非专业设备目前未遵守(overcost)IEC61000-3-4:每相电流16AI75A，对专业或非专用设备或每相电流I16A标准规定CEI61800-3参考技术报告CEI61000-3-4(未来标准CEI61000-3-12):,44,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,谐波电流,对变频器每相电流16AIrms75A标准规定未来的IEC61000-3-12相对于IEC6100-3-4更加适合于PDS如果线电流的5次谐波相对于基波电压的相移角满足90=120），这将满足未来的CEI61000-3-12标准的要求,50,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,谐波电流,ATV71带电抗器时的谐波水平符合标准IEC61800-3-12（蓝色）:应用于一类环境(民用，如：扶梯，直梯等）,51,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,谐波电流,安装标准标准IEEE519定义了所有设备公共连接点(PCC)处的最大谐波水平.不仅仅与变频器有关.如果我们孤立地考虑变频器本身，要获得5到8%的THD，那就必须使用有源滤波器或18脉冲电源。,52,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,谐波电流,PCC处的THD与（变频器电流和装置总电流）的函数关系,53,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,谐波电流,减少装置整体谐波电流的解决方案隔离变压器(专供电源)12or18脉冲供电(多绕组变压器)无源抗谐波滤波器(Rectiphase)有源抗谐波滤波器(ACCUSINE)能量再生系统(REGENsinus),54,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,谐波电流,ATV71无源抗谐波滤波器,使用与所有N4规格额定电压400V-50Hz至460V-60Hz运行温度范围:5C40C无降容55C降容CE标识IP20,55,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,结论,对第2类环境（工业），谐波电流水平没有标准规定对第1类环境（民用），参考标准是未来的IEC61800-3-12Altivar71符合IEC61800-3-12标准的要求THDI48%withRsce=12075kW及以下，通过使用样本中推荐的电抗器，符合相关标准90kW以上，标准配置已经符合提供各种滤波器选件，以满足某些安装规范中的谐波水平(如IEEE519中规定的THDI5%),56,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,对地漏电流,电磁兼容性,57,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,对地漏电流,变频器会产生对地漏电流2个主要的来源:电机电压的dV/dt产生富含在谐波中的漏电流，通过变频器，电机电缆和电机对地的寄生电容.RFI滤波器也会产生工频的漏电流，途径是通过相对地的电容桥。,58,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,对地漏电流,漏电流的通路,RFI滤波器,差动断路器,轴承,低频漏电流(由EMC滤波器产生r),高频漏电流(主要由寄生电容产生),59,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,对地漏电流,三相变频器漏电流举例,漏电流的幅值取决于寄生电容和dV/dt的大小。频谱与斩波频率有关。工频（网频）漏电流的幅值在三相系统中相对较弱，因为大部分电流抵消了。由于滤波电容的偏差影响会导致0.5-5mA的剩余电流。在单相应用中，由于在电容桥中电流不能抵消，故电流的幅值较大(10mA-30mA).对于其他次数的谐波，幅值可能较大，至数百毫安，特别是电机电缆屏蔽的情况下.,60,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,对地漏电流,漏电流造成的影响干扰剩余电流设备(RCD)高频谐波影响故障电流的检测工频漏电流可能会高于检测门槛导致检测设备动作在非接地系统(IT),漏电流会影响(CPI)隔离（绝缘？）控制设备的电流测量对电机轴承的破坏,61,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,对地漏电流,对策差动断路器(RCD)使用抗干扰版本请参看梅兰日兰提供的(Si,Vigirexormulti9)能够防止高频漏电流干扰的,并且在上电后提供延时脱扣的产品.将脱扣水平整定到能够容忍变频器漏电流将RFI与地断开如果没有EMC的要求最重要的是单相应用减少电机电缆的对地漏电流在变频器与电机之间安装电抗器或滤波器以减少dV/dt如果没有特别的EMC需要的话，不要使用屏蔽电缆降低开关频率尽量减少变频器与电机之间的距离,62,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,对地漏电流,不同电机保护的类型,为了保护人身不能直接触电，标准IEC/EN61800-5规定三相供电必须安装B类断路器.B类断路器可以检测漏电流中的直流分量实际上B类断路器造价昂贵，没有被广泛使用，施耐德目前也不能供货.禁止使用（标准）AC断路器,63,4/29/2020SSDMarketing,ATV71_M7_SafetyandEMCR3,对地漏电流,对策I