EMC 符合性安裝說明
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有關 EMC 的基本信息
什么是 EMC
EMC 是“電磁兼容性”的縮寫，描述了一件設備在電磁環境中能夠良好工作，而且不對環境中的其他設備造成不可接受的干擾的能力。因此，各種裝置都應該相互干擾。
根據 EMC 指令，SINAMICS DC MASTER 裝置根本不能表述成裝置，二只能描述成設計用于安裝在整個系統或整個工廠中的“組件”。但是為了澄清，在許多情況下使用了“裝置”（unit）這一統稱。
干擾輻射和抗干擾
EMC 取決于裝置在環境中表現出的兩種特性：干擾輻射和抗干擾性電氣裝置可以是干擾源（發射器），也可以是潛在的敏感設備（接收器）。
當現有的干擾源不會破壞潛在的敏感設備的功能時，才能確保滿足電磁兼容性。
有些設備甚至可能同時是干擾源和潛在的敏感設備：例如，變頻器裝置的電源部分應該被視為一個干擾源，而控制裝置可以被看做是潛在的敏感設備。
產品標準 EN 61800-3
對“變速驅動系統”的電磁兼容性要求在產品標準 EN 61800-3 進行了說明。變速驅動系統（或電力驅動系統 PDS）由驅動變頻器和電機（含電纜）組成。被驅動機器不構成驅動系統的一部分。EN 61800-3 標準定義了與驅動系統位置有關的不同極限值，稱為第一和第二環境。
住宅建筑物或驅動系統直接連接到公共低壓供電而沒有使用中間變壓器的場所定義為第一環境。
第二環境一詞是指居住區以外的所有場所。它們基本上都是通過自己的變壓器由中壓電網供電的工業生產區域。
第一和第二環境的定義
根據所處位置和驅動系統所需電力，標準 EN 61800-3 Ed.2 中定義了四個不同類別：
類別 C1： 額定電壓 < 1 000 V 的驅動系統，可在第一環境中不受限制地使用。
類別 C2：額定電壓 < 1 000 V 的定速驅動系統，在第二環境中使用。如果驅動系統由合格的人員進行購買和安裝，也可以在第一環境中使用。必須要遵守制造商提供的警告信息和安裝說明。
類別 C3：額定電壓 < 1 000 V 的驅動系統，只能在第二環境中使用。
類別 C4：額定電壓 ≥ 1000 V 或額定電流 ≥ 400 A，可在第二環境中的復雜系統中使用的驅動系統。
下圖顯示了四個類別是如何分配用于第一和第二環境的：
類別 C1 到 C4 的定義
SINAMICS DC MASTER 裝置幾乎總是可以用在第二環境中（類別 C3 和 C4）。
當用在 C2 類的系統中時，需要配備無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。
SINAMICS DC MASTER 滿足 EN 61800-3 標準中有關第二環境的抗干擾要求，因而也滿足要求更低的第一環境要求。
標準 EN 55011
某些條件下，要求滿足標準EN 55011。它限定了工業和住宅環境中干擾發射的極限值。在標準化的條件下，在線路通電連接上測得的傳導干擾值被稱為干擾電壓；而測得的電磁輻射干擾被稱為無線干擾。
該標準定義了“A1和敗癇1極限值，對于干擾電壓來說，它們是指”150 kHz - 30 MHz 的范圍；而對于無線干擾來說，是 30 MHz - 2 GHz 范圍。由于 SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置用在工業一個用中，它們受極限值“A1”限制。為了達到極限值“A1”， SINAMICS DC MASTER 裝置必須配備外部無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。
SINAMICS DC MASTER，工業應用
工業應用要求裝置能夠表現出極高等級的抗干擾性，但是相比之下載干擾輻射等級方面的要求要低得多。
SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置時電動驅動器（如接觸器和開關）的組件。合格的人員必須把它們整合到驅動系統中才能使用，系統低標準也要包含變頻器裝置、電機電纜和電機。大多數情況下還需要換相電抗器和保險。因此，是否需要遵守極限值由正確已安裝組件決定。將干擾輻射等級限制在極限值“A1內不僅需要變頻器本身，至少還需要無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。”沒有無線干擾抑制濾波器，SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置的干擾輻射等級會超過EN 55011 規定的極限值“A1”。
如果驅動器形成了工廠或系統的組成部分，它初不需要滿足任何干擾輻射要求。但是，EMC 法規沒有規定工廠或系統作為一個整體必須與自己的環境電磁兼容。
如果工廠或系統中所有的控制組件（例如 PLC）都表現出適合工業應用的抗干擾等級，則沒有必要讓每個驅動器都符合限制值“A1”。
無接地線供電
在一些工業領域中為了提高工廠的可用性，會使用無接地線供電（IT 線供電）。在發生接地故障時，沒有故障電流，工廠可以繼續生產。但是，與無線干擾抑制濾波器相配合，在發生故障時，故障電流會引起驅動器關斷，或者甚至損壞無線干擾抑制濾波器。因此，產品標準沒有對這種線路供電定義任何極限值。從經濟角度看，在供電變壓器的接地的原邊應該考慮必要的 EMC 符合性。
EMC 的規劃
如果兩部裝置不電磁兼容性，您可以降低干擾源的干擾發射等級或者提高潛在的敏感設備的抗干擾等級。
干擾源一般是高功耗的電力電子裝置。要降低它們的干擾輻射等級，需要復雜的濾波器。潛在的敏感設備通常是控制裝置或傳感器，包括它們的求值電路。提高低額定功率的裝置的抗干擾能力涉及的成本更低一些。這意味著從經濟的角度看，提高抗干擾性對于工業應用來說比降低干擾輻射等級是成本更有利的方案。例如，要維持 EN 55011 的極限值等級 A1，150 到 500 kHz 之間線路供電連接點無線干擾電壓可以大達到79 dB (μV)，而在500 kHz 到 30 MHz 之間，大值可達到 73 dB (μV) (9 或 4.5 mV)。
在工業應用中，裝置間的 EMC 應該基于仔細的平衡干擾輻射等級和抗干擾等級。
獲得 EMC 符合性經濟有效的措施是在物理上對干擾源和潛在的敏感設備進行隔離——假定您在機器/工廠的設計階段就考慮到了這種方案。首先，有必要確定是否使用的設備是潛在的干擾源或者潛在的敏感設備。在這種情況下，例如變頻器裝置和接觸器可以被算作干擾源。而潛在的敏感設備包括 PLC、編碼器、傳感器等等。
控制機柜中的組件（干擾源和潛在敏感設備）必須進行物理隔離，通過隔板，或者在必要情況下把它們安裝在金屬外殼里。
符合 EMC 的驅動器安裝（安裝說明）
一般信息
不僅僅是驅動器會工作在各種各樣的環境中，而且所使用的電氣組件（控制和開關模式電源等等）在抗干擾能力和干擾輻射等級方面差別也會很大，這就意味著對各種安裝準則都需要進行部分的折中。因此，假定進行獨立的測量，就可能根據實際情況對 EMC 規定有一定的偏離。
為了確保您用在惡劣的電氣環境中的控制機柜能夠實現電磁兼容性（EMC），在建設和設計階段就應該遵守相關的法律團體要求的標準，以及以下列出的 EMC 規定。
規定 1 到 10 普遍有效。規定 11 到 15 必須遵守，以便滿足干擾輻射標準。
針對符合 EMC 的安裝的規定
規定 1
控制機柜的所有金屬部件都要通過大面積接觸互聯進行良好的電氣連接（不得在漆面上噴涂。。如果有必要，應使用接觸圈或鋸齒墊圈。機柜門必須使用短的接地條連接到機柜上（在頂部、中間和底部）。
規定 2
在機柜中以及相鄰機柜（適用情況下）中的接觸器、繼電器、電磁閥、機電運行時間計數器等等必須配備阻尼組合裝置，如 RC 元件、變阻器、二極管等等。保護電路必須直接連接到專門的線圈上。
規定 3
信號線 1) 應該盡可能的在機柜內只從一個高度走線。
規定 4
同一電路中的非屏蔽線（進出導線）必須可能的情況下進行絞合，或盡量減小它們的距離，以防止形成不必要的框架天線形狀。
規定 5
在機柜地的兩端連接備用線(地 2))。這可以獲得額外的屏蔽效果。
規定 6
避免不必要的電纜過長。這樣可以降低耦合電容和自感。
規定 7
如果電纜走線靠近控制機柜地，可以大大降低串擾。因此，不要隨意在機柜內走線，而應該盡量靠近外殼或安裝板。這也是用于備用線。
規定 8
信號線和電力線必須物理隔離（防止出現耦合通路。。必須遵守小距離 20cm 的原則。
如果對編碼器線和電機線無法進行物理隔離，則必須使用隔板或金屬導管對編碼器線進行去耦合。隔板和金屬導管必須進行多點接地。
規定 9
數字信號線屏蔽應在兩端接地（源和目的端），確保大接觸面積和良好的導電性。在屏蔽連接之間出現不良的等電位聯結時，可以另外用一根截面積至少為10 mm2 的等電位聯結導線與屏蔽線并聯，以便降低屏蔽線電流。一般來說，屏蔽也可以多點連接到機柜外殼（地）。屏蔽可以甚至可以在控制機柜外連接多次。
應該避免使用薄片型屏蔽，它們的效果至少比編織屏蔽低 5 倍。
規定 10
如果等電位聯結良好，模擬信號線的屏蔽可以在兩端連接到地上（必須接觸面積大、導電性良好。。如果所有金屬部件都通過良好的電氣連接互聯了，而電子組件都從獨立的電源供電，則可以假定等電位聯結良好。
在一端連接屏蔽可以防止耦合低頻和電容性干擾（例如 50H在低頻干擾）。在這種情況下，屏蔽應該連接到控制機柜上；還可以使用獨立的電線連接屏蔽。
規定 11
確保無線干擾抑制濾波器的位置靠近可疑的干擾源。濾波器必須固定在機柜外殼、安裝盤等位置上，并大面積接觸。進線和出現必須物理隔離。
規定 12
必須使用無線干擾抑制濾波器，以便滿足等級 A1 的極限值。其他負載必須連接上游濾波器（線路側）。
使用的控制方式以及控制柜其它方面的布線決定了是否需要額外安裝線路濾波器。
規定 13
勵磁電路中必須包含換相電抗器，用于控制勵磁電源。
規定 14
變頻器的電樞電路中必須包含換相電抗器。
規定 15
電機線不必加屏蔽。在線路供電饋線和電機線之間至少必須流出 20cm 間隙。如果有必要，應該使用金屬隔板。
下圖所示的機柜設計設計用于幫助用戶熟悉 EMC 關鍵部件。該實例沒有聲明給出了所有可能的機柜組件或設計方案。
其它細節圖顯示了總圖中沒有清晰顯示的細節，它們也可能在抑制機柜的干擾/干擾輻射等級以及處理不同的屏蔽連接技術方面發揮作用。
換相電抗器和無線干擾濾波器的布置
另一個截面圖顯示了無線干擾抑制濾波器和換相電抗器是如何布置在 SINAMICS DC MASTER 里面的。必須遵守電抗器和濾波器的安裝順序規定。線路側和裝置側的濾波器電纜必須物理隔離。
了解如何為半導體保護裝置選擇保險的信息，請參考標題為“線路熔斷器”的部分。
機柜設計舉例——使用了高電流 850 A 的SINAMICS DC MASTER
對機柜的電纜入口加屏蔽
控制柜內部的屏蔽
用于 SINAMICS DC MASTER 勵磁電源部分的無線干擾抑制濾波器
無線電干擾抑制濾波器
屏蔽連接
屏蔽連接
(1) 銅母線上的連接端子，大電纜直徑 15 mm
(2) 銅母線上的安裝端子，大電纜直徑 10 mm
(3) 裸金屬電梳型/鋸齒母線上的金屬管或電纜扎匝
(4) 電纜支撐軌上的安裝卡，帶金屬背板
變頻器裝置組件的布置
電抗器和無線干擾濾波器的布置
(1) 勵磁電路中的換相電感根據額定電機勵磁電流確定規格。
(2) 電樞電路中的換相電抗器根據額定電機電樞電流確定規格。
線路電流是直流電流的 0.82 倍。
(3) 用于電樞電路中的無線干擾抑制濾波器根據額定電機電樞電流確定規格。
線路電流是直流電流的 0.82 倍。
(4) 用于勵磁電路的無線干擾抑制濾波器根據額定電機勵磁電流確定規格。
(5) 電子裝置電源本身不需要無線干擾抑制濾波器。
電流消耗在 400 V 時為 1A，230V 時為 2A。
(6) 如果電樞電路、勵磁電路和電子裝置電源的電源電壓相同，則用于勵磁和電子裝置電源的電壓可以從用于電樞電路的無線干擾濾波器后面提取。
1)信號定義為：
數字信號線：
脈沖編碼器信號線，
串口，如 PROFIBUS-DP 或
模擬信號線，如 ± 10 V 設定值線。
2)一般來說，“地”是指所有可以連接到保護導線上的金屬導電部件，例如機柜外殼、電機外殼或地基地等等。
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