Намаление на акустичен шум

В момента честотни преобразуватели са инсталирани в търговски сгради за предоставяне на системи за контрол и спести разходи за отопление, вентилация и климатизация HVAC (отопление, вентилация и климатизация Ai). В сгради като болници, училища, общежития, офиси и други сгради, акустичния шум, генериран от електрическо оборудване, може да се окаже проблем. Регулируема честотен преобразувател може да доведе до чува шум и да се създаде шум в двигателя.

Разбирането на причините за акустичен шум е първото изискване за справяне с въздействието му. По-долу се разглежда факторите, които могат да причинят чува шум в честотният конвертор и на свързаното оборудване. Обсъжда се твърдостта на условия в различни настройки, както и решения за ограничаване или премахване на акустични проблеми с шума.

Причини за възникване на акустичен шум

Най-очевидната разлика между връзката на двигателя на AC линия или на изхода на честотния конвертор е, че честотният конвертор променя силата подаваното в двигателя. Формата на кривата честота промяна подава към двигателя, двигателят е основна причина за шум. График на напрежение по-сложно от една проста синусоида.

В честотни преобразуватели с инвертор на продължителност на импулса, модулация PWM, както е в повечето съвременни инвертори, инверторът контролира напрежение към двигателя, чрез изпращане на двигателя серия импулси високо напрежение (вж. Фиг. 1). Акустичен шум произведени изкривяване честота. Импулсите могат да причинят резонанс в моторно статора или охлаждащи ребра. Типични честота на тези импулси, наречена носеща честота е в доловим звук диапазон. Този механичен резонанс предизвиква двигателя да действа като усилвател. Вибрации може да създаде едно досадно писклив звук.

За да се генерира по-голямата част от променливите честотните инвертори с широчинно импулсна модулация PWM честота на превключване са от 2 до 6 кХц. Това е в диапазона, където човешкото ухо е най-чувствителен, и където обикновено открива дори ниски нива на шума. Тъй като този шум има по-висока честота, повечето хора смятат, че е много досадно. Висока честота на шума е трудно да се прикрие и чували на известно разстояние от източника.

Друг източник на шум е входната мощност на честотния преобразувател. Като цяло, не можете да чуете звук, когато токът тече през захранващите проводници. Това се дължи на факта, че твърде малко материал може да вибрира и усилия не са твърде големи. От друга страна, трансформаторите могат да създават осезаема бръмчене, като тяхната ликвидация концентрирани магнитни полета, генерирани от ток.

Фигура 1. Формата на кривата на напрежение с широчинно-импулсна модулация PWM

Добавяне на филтър верига на входа на преобразувателя за честотно управление за намаляване на електрически шум в електропровод AC може да увеличи акустичен шум. Това се дължи на факта, че главното устройство по такъв филтър е голям намотка. Концентрацията на магнитното поле, като трансформатор, може да предизвика достатъчно вибрации в техните намотки да се създаде шум тракане. Самата Честотният преобразувател е друг възможен източник на акустичен шум. Промяна течения чрез сондата пораждат различна магнитни полета. Тези магнитни полета могат да доведат до метални предмети да резонират, което води до акустичен шум.

Акустичната шума от AC електропровода входни линии на филтрите или на честотния конвертор едва ли е проблем. Това оборудване обикновено се намира в изолиран обратно стая. Ако шумът е нежелателно, има редица възможни методи за борба с нея. Много е вероятно, че стената или шкафа, където е инсталиран филтъра или конвертор, увеличаване на шума. Звук може да бъдат значително намалени чрез използването на вибрации изолатори между устройството и устройството за стена или чрез монтиране на опората на пода. За специални поводи, можете да се свържете с производителя на преобразувател или филтър за наличие на мълчалив филтър или други решения на този проблем.

Въпреки това, акустичен шум, генериран от двигателя може да бъде много по-голямо значение и трябва да се разглежда по-подробно. Оптималното решение би било да се премахнат честота на импулсния шум в изходното напрежение на честотния конвертор, но това не е възможно без добавяне на пасивни компоненти на изхода на честотния преобразувател.

Вторият метод за контролиране на акустичен шум - за промяна на честотата на превключване обхвата на наблюдение или нагоре или надолу. Разрешена конвертор намаляване превключване честоти под този обхват не е най-доброто решение, тъй като ще бъде нарушено сегашната форма на вълната и честотата и създаване на крива близо до синусоидална форма би било невъзможно. Това означава, че способността да се управлява двигателя ще бъде значително намалена. Увеличаване на честотата на превключване се обсъжда по-долу.

Методи за намаляване на шума

По-долу ще сравни четири различни методи за намаляване на шума на двигателя:

1. Фиксирана висока честота на превключване.
2. Случайно избираем честота на превключване.
3. Резултатът от индуктивен-капацитивен филтър.
4. Автоматично превключване честотна модулация.

Фиксирана висока честота на превключване

Фиксирана висока честота на превключване от порядъка на 12-20 кХц е традиционен метод за намаляване на акустичен шум в двигателя. Тази висока честота на шума се открива чрез човешкото ухо е по-трудно и, за разлика от ниска честота, той не влияе на формата на кривата. Въпреки това, този подход има недостатъци.

Основните недостатъци са:
• увеличаване на електромагнитни смущения;






• повишен риск от повреждане на изолацията на двигателя;
• загуба на мощност, които са разпределени под формата на топлина в честотния преобразувател;
• увеличаване на изтичане на ток, когато се използва по-голям електромагнитни смущения филтър.

Увеличени електромагнитни загуби могат да изискват по-голям и по-скъп EMI филтър. Това увеличава цената на преобразувателя и увеличава ток на утечка. Остатъчният ток може да доведе до проблеми с изолация в двигателя, и в допълнение, да доведе до опасност от токов удар.

Фигура 2. индексирани загуба на продукция

висока честота на превключване на в честотния конвертор създава допълнителна топлина, което намалява живота на преобразувателя или инвертор е извънгабаритни изисква инсталация. Загубите доведат до изкривяване на кабелите на двигателя при високи честоти. Това означава, че ако конвертора работи на по-ниска честота на превключване, тя може да поддържа двигателя при по-ниски разходи на енергия, или да служи по-голям двигател. Инверторът на превключване честотата на честотен преобразувател в близост до 4 кХц осигурява ниската загуба в честотния преобразувател и общата ефективност е най-висока в диапазона от 2.0 до 4.5 кХц (вж. Фигура 2).

Случайно избираем за превключване на честотата

Произволно избираем честота на превключване е известен като "бял шум". Честотата на превключване варира непрекъснато в диапазон около основата на смяна на честотата. Този подход не изисква параметри декласиране на датчиците. Основният недостатък на този метод - индуцирана бял шум прави звука на двигателя, както ако е имало дефектен лагер. Този звук се различава от фиксирана честота на включване, но може да бъде почти толкова досадно.

Изходна индуктивно-капацитивни филтър

На изхода на честотния преобразувател може да се инсталира индуктивно-капацитивен филтър. Този филтър създава напрежение с формата на чист синусоида. Тъй като изкривяване коригира и шум също се елиминира, предизвикана на двигателя. Това означава, че работата на двигателя като цяло се подобри, тъй като в повечето приложения, няма разлика между работата пряко или операция, като се използва честотен преобразувател.

Подходът за използване на капацитивен-индуктивен филтър, за да се реши проблема с шума от двигателя има няколко недостатъка:
• шумът не се отстранява от системата, просто се премества в филтъра за индуктор-кондензатор;
• между честотният конвертор и пада на напрежение на двигателя се въвежда;
• увеличава разходите за монтаж, тъй като филтър индуктор-кондензатор трябва да се инсталира отделно.

честотна модулация Автоматично превключване

Автоматично превключване честотна модулация функция ASFM (автоматично превключване честотна модулация) е усъвършенстван електронен характеристика на честотния преобразувател VLT HVAC Драйв. Поради ASFM функция на носещата честота се настройва автоматично към предварително зададена максимална честота на превключване, когато моторът се зарежда лесно. Когато натоварването на двигателя е висока, смяна на честотата се намалява за пестене на енергия.

Ниската носеща честота (ниска импулсна честота) предизвиква шум в двигателя, като честота на високо носител повече предпочитани. Въпреки това, висока носеща честота в инвертора генерира топлина, което ограничава достъпа до тока на двигателя. функция ASFM автоматично регулира условията за да се гарантира най-висока носеща честота конвертор без да се прегрява. Осигуряване на високо регулируема носеща функция честота ASFM намалява шум при работа на двигателя при ниска скорост, когато контрол на акустичен шум е проблем, и осигурява пълна изходна мощност на двигателя, когато е необходимо. Системи, които не могат да направят funktsiiASFM или едното или другото, но не и двете действия едновременно. Важно предимство е липсата на необходимост от намаляване на изходната мощност при високо натоварване. ASFM система настройва скоростта на базата на желания ток на двигателя, а не на базата на оборотите на двигателя, за да се гарантира възможно най-добрата честота превозвач, който отговаря на изискванията както за изпълнение и контрол на шума.

Инсталации с помпи и вентилатори имат характеристики на променлив въртящ момент. Пълен изходен ток на преобразувателя на честота и пълната носеща честота е достъпна само толкова дълго, колкото на товара достига 60%. (Фигура 3 показва инвертор 15-60 к.с. при 460 V AC преобразувател 5-30 к.с. при 208 VAC). Когато характеристиките на променлив въртящ момент, това означава, че скоростта на вентилатора или двигател представлява приблизително от 75% до 80% от пълни оборота преди натоварването достига 60%. Ето защо, по-висока честота на превключване е достъпно почти през цялото време, без да се налага да pererazmerivat конвертор, особено във важните ниски условия на натоварване, когато шумът се превръща в проблем. Освен това, HAVC системи извънгабаритни двигатели с коефициенти на гарантирана производителност и коефициент на сигурност на системата. Това се дължи на факта, че е извънгабаритни система винаги може да работи при намалена натоварване, докато nedorazmerennaya система не може да отговаря на проектните изисквания. По този начин, честотният конвертор е рядко работи в близост до пълна мощност, значително увеличаване обхвата на скоростта, в която да се използва висока честота носител.

Фигура 3. Характеристики на променлив въртящ момент.

Фактът, че смяна на честотата е най-висок при ниско натоварване, означава, че мощността на изкривяване в системата е много ограничено в сравнение с фиксирана превключване с висока честота. Електромагнитни смущения също е по-ниска, отколкото за фиксирана висока честота на превключване, което води до по-малко на ток и по-дълъг живот на двигателя. В допълнение, тя намалява общата загуба на енергия, тъй като загубата на енергия поради ниската честота изкривяване в кабела на двигателя са минимални. Това предимство е възможността за намаляване на енергийните разходи.

Когато все още се генерират с помощта на функции акустичен шум ASFM когато инверторът работи под високо натоварване. Въпреки това, в повечето помпи и вентилатори инсталации обичайната стайна акустичен шум, генериран увеличава с скорост и товар. Ето защо, шума, генериран от смяна на честотата, обикновено маскирани от акустичен шум на системата.

Ефект на проектирането на двигателя,

Генерирано в двигателя поради резонансни честоти на шума зависи главно от структурните части на двигателя, конструкцията на двигателя и материали. Конструктивни части на двигателя реагират по различен начин хармонични течения. При сравняване на два мотора по същия мотор акустичен шум е по-ниска честота на преминаване от два пъти смяна на честотата. За всички останали двигател, че е точно обратното. Разликата между двата двигателя е в различен броя и размера на перките за охлаждане.

Сравнение на разходите и ползите от намаляване на шума

минимална Въздушната междина между статора и ротора, характеристиката на по-високо качество двигатели, също помага за намаляване на шума на двигателя.

тестове на двигателя от различни марки и размери са довели до заключението, че нито един от производителите на двигатели не е оптимален дизайн от гледна точка на намаляване на шума. Дори най-добрите двигатели варират в зависимост от размера на двигателя. Поради това е невъзможно да се направи общ извод за шума на двигателя.

Фигура 4 сравнява различните методи, обсъдени в таблицата по-горе.

Сравняване на метода за намаляване на шума

Индуктивен-капацитивен филтър и висока честота на превключване води до голямо намаляване на шума. Въпреки това, високата честота на включване не само не води до увеличаване на честотният конвертор при характеристики цени конвертор на влошаване, но също така увеличава загуби на мощност в системата и води до увеличаване на електромагнитни смущения. Основният недостатък на използването на индуктор-кондензатор филтър е повишена цена.

Бял шум значително намалява шума на двигателя, причинени от инвертор, но предизвиква друга собствен шум, създавайки едни и същи проблеми.

ASFM, уникална функция на честотния преобразувател VLT HVAC Драйв. обикновено е най-рентабилната гледна точка това на.