مقاله: ضرورت استفاده از زمین (ارتینگ) در درایوهای فرکانس متغیر (VFD) و کاهش نویزهای مغناطیسی و رادیویی

مقدمه

درایوهای فرکانس متغیر (VFD) نقش مهمی در کنترل سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی ایفا می‌کنند. با این حال، استفاده از این تجهیزات می‌تواند موجب ایجاد نویزهای الکترومغناطیسی (EMI) و نویزهای رادیویی (RFI) شود که ممکن است بر عملکرد تجهیزات دیگر تأثیر بگذارد. یکی از مهم‌ترین راهکارها برای کاهش این نویزها و بهبود عملکرد سیستم، استفاده صحیح از سیستم زمین (ارتینگ) است. این مقاله به بررسی اهمیت زمین‌کردن در درایوها و تأثیر آن بر کاهش نویزهای مغناطیسی و رادیویی می‌پردازد.

1. اهمیت زمین کردن (ارتینگ) در درایوهای فرکانس متغیر (VFD)

الف) ایمنی الکتریکی:

زمین کردن به منظور جلوگیری از خطرات الکتریکی برای تجهیزات و کاربران انجام می‌شود. در صورتی که نشتی جریان یا اضافه ولتاژ وجود داشته باشد، سیستم ارتینگ جریان‌های ناخواسته را به زمین هدایت کرده و از ایجاد شوک الکتریکی و آسیب به تجهیزات جلوگیری می‌کند.

ب) کاهش نویزهای الکترومغناطیسی (EMI):

درایوهای فرکانس متغیر به دلیل وجود کلیدزنی سریع در مدارهای الکترونیکی خود، منبع قوی تولید نویزهای الکترومغناطیسی هستند. این نویزها می‌توانند باعث ایجاد اختلال در عملکرد تجهیزات حساس مانند کنترل‌کننده‌های صنعتی و ابزارهای ارتباطی شوند. سیستم ارتینگ مناسب می‌تواند این نویزها را به زمین هدایت کرده و از تأثیر منفی آن‌ها بر سایر تجهیزات جلوگیری کند.

ج) حفاظت در برابر نوسانات و اضافه ولتاژ:

در شرایطی که نوسانات ولتاژ یا رعد و برق رخ می‌دهد، زمین کردن صحیح می‌تواند از آسیب دیدن درایو و سایر تجهیزات الکتریکی جلوگیری کند.

2. تأثیر نویزهای مغناطیسی و رادیویی بر سیستم‌های الکتریکی

الف) نویز الکترومغناطیسی (EMI):

این نوع نویز از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ناشی می‌شود و می‌تواند بر عملکرد تجهیزات الکترونیکی مانند حسگرها، PLCها و دستگاه‌های مخابراتی تأثیر بگذارد. EMI می‌تواند موجب ایجاد خطا در داده‌های سیستم‌های کنترل و کاهش دقت در اندازه‌گیری‌ها شود.

ب) نویز رادیویی (RFI):

نویزهای رادیویی از سیگنال‌های فرکانس بالا ناشی می‌شوند که می‌توانند به سیستم‌های رادیویی و مخابراتی نفوذ کنند. این نوع نویزها ممکن است باعث قطع ارتباطات بی‌سیم یا ایجاد اختلال در عملکرد سیستم‌های رادیویی شوند.

ج) اثرات نویز بر عملکرد درایو:

وجود نویزهای الکترومغناطیسی و رادیویی می‌تواند باعث ایجاد نوسانات ناخواسته در عملکرد درایو، خاموش شدن غیرمنتظره و حتی آسیب به قطعات داخلی شود. به همین دلیل کاهش نویزها اهمیت زیادی در پایداری و کارایی سیستم دارد.

3. روش‌های کاهش نویزهای الکترومغناطیسی و رادیویی با استفاده از زمین

الف) طراحی مناسب سیستم ارتینگ:

برای کاهش نویز، باید سیستم ارتینگ به‌صورت مناسب و با توجه به استانداردهای صنعتی طراحی شود. استفاده از سیم‌های مسی با مقطع مناسب و اتصالات محکم و کم‌امپدانس از جمله اقدامات ضروری است.

ب) استفاده از کابل‌های شیلددار:

کابل‌های شیلددار با یک لایه فلزی محافظ، می‌توانند نویزهای الکترومغناطیسی را جذب کرده و از نفوذ آن‌ها به سایر تجهیزات جلوگیری کنند. اتصال صحیح شیلد کابل به زمین بسیار مهم است.

ج) استفاده از فیلترهای EMI/RFI:

فیلترهای مخصوص برای کاهش نویزهای EMI و RFI می‌توانند در ورودی و خروجی درایو نصب شوند. این فیلترها با کاهش فرکانس‌های مزاحم، از انتشار نویز به سایر بخش‌های سیستم جلوگیری می‌کنند.

د) استفاده از چوک‌های ورودی و خروجی:

چوک‌ها با محدود کردن جریان‌های فرکانس بالا و ایجاد اندوکتانس در مسیر جریان، به کاهش نویزهای الکترومغناطیسی کمک می‌کنند.

ه) زمین کردن صحیح شیلد موتورها:

برای کاهش نویز در موتورها، شیلد موتور باید به درستی به سیستم زمین متصل شود تا از ایجاد جریان‌های ناخواسته در بدنه موتور جلوگیری شود.

4. نتایج و مزایای استفاده از سیستم زمین مناسب در درایوهای فرکانس متغیر

1. کاهش نویزهای الکترومغناطیسی و رادیویی:

   • استفاده از سیستم ارتینگ مناسب باعث کاهش چشمگیر EMI و RFI می‌شود و از تداخلات الکترومغناطیسی جلوگیری می‌کند.

2. افزایش ایمنی سیستم و کاربران:

   • هدایت جریان‌های نشتی به زمین از بروز شوک الکتریکی و خطرات جانی جلوگیری می‌کند.

3. افزایش پایداری و کارایی تجهیزات:

   • زمین کردن صحیح و کاهش نویزها موجب عملکرد پایدارتر درایوها و سایر تجهیزات متصل می‌شود.

4. افزایش عمر مفید تجهیزات:

   • کاهش نوسانات و تداخلات الکترومغناطیسی، خرابی‌های زودهنگام درایو و تجهیزات مرتبط را کاهش می‌دهد.

نتیجه‌گیری

زمین کردن مناسب و طراحی صحیح سیستم ارتینگ یکی از مهم‌ترین اقدامات در کاهش نویزهای الکترومغناطیسی و رادیویی در سیستم‌های دارای درایو فرکانس متغیر (VFD) است. این اقدامات نه تنها ایمنی سیستم را افزایش می‌دهند، بلکه به بهبود کارایی، کاهش اختلالات و افزایش طول عمر تجهیزات نیز کمک می‌کنند.

در این میان، درایوهای اِلِپو (ELEPO) به دلیل بهره‌مندی از فیلترهای داخلی EMI/RFI، به‌صورت موثری نویزهای الکترومغناطیسی و رادیویی را کاهش می‌دهند. این ویژگی باعث می‌شود که درایوهای اِلِپو بدون نیاز به افزودن فیلترهای خارجی اضافی، عملکردی پایدارتر، مطمئن‌تر و کم‌نویزتر داشته باشند. به همین دلیل، انتخاب این درایوها می‌تواند علاوه بر کاهش هزینه‌ها، کارایی سیستم‌های صنعتی و تهویه مطبوع را به‌طور قابل توجهی افزایش دهد.