Filtre de intrare și de ieșire pentru un convertor de frecvență - scop, principiu de funcționare, conexiune, caracteristici

Convertizoarele de frecvență, la fel ca multe alte convertoare electronice alimentate cu curent alternativ cu o frecvență de 50 Hz, numai prin dispozitivul lor, distorsionează forma curentului consumat: curentul nu depinde liniar de tensiune, deoarece redresorul de la intrarea dispozitivul este de obicei convențional, adică incontrolabil. În mod similar, curentul de ieșire și tensiunea convertizorului de frecvență - diferă, de asemenea, într-o formă distorsionată, prezența multor armonici datorită funcționării invertorului PWM.

Ca urmare, în procesul de alimentare regulată a statorului motorului cu un astfel de curent distorsionat, izolația sa îmbătrânește mai repede, rulmenții se deteriorează, zgomotul motorului crește, probabilitatea deteriorării termice și electrice a înfășurărilor crește. Și pentru alimentarea de la rețea convertor de frecvență, această stare de fapt este întotdeauna plină de prezența interferențelor care pot deteriora alte echipamente alimentate de aceeași rețea.

Pentru a scăpa de problemele descrise mai sus, la convertizoarele de frecvență și la motoare sunt instalate filtre suplimentare de intrare și ieșire, care salvează atât rețeaua de alimentare în sine, cât și motorul alimentat de acest convertor de frecvență de factorii nocivi.

Filtrele de intrare sunt concepute pentru a suprima zgomotul generat de redresor și invertorul PWM al convertorului de frecvență, protejând astfel rețeaua, iar filtrele de ieșire sunt concepute pentru a proteja motorul însuși de zgomotul generat de invertorul PWM al convertorului de frecvență. . Filtrele de intrare sunt bobine și filtre EMI, iar filtrele de ieșire sunt filtre de mod obișnuit, bobine de motor, filtre sinusoidale și filtre dU/dt.

Choke liniar

Inductabilitatea conectată între rețea și convertizorul de frecvență este linia de accelerație, servește ca un fel de tampon. Choke-ul liniar nu trece armonicile superioare (250, 350, 550 Hz și mai mult) de la convertizorul de frecvență la rețea, protejând în același timp convertorul însuși de vârfurile de tensiune din rețea, de supratensiunile de curent în timpul tranzitorii în convertizorul de frecvență etc. . .n.

Căderea de tensiune într-un astfel de șoc este de aproximativ 2%, ceea ce este optim pentru funcționarea normală a șoculului în combinație cu un convertor de frecvență fără funcția de regenerare a energiei electrice în timpul opririi motorului.

Deci, bobinele de rețea sunt instalate între rețea și convertizorul de frecvență în următoarele condiții: în prezența zgomotului în rețea (din diverse motive); cu dezechilibru de fază; când este alimentat de un transformator relativ puternic (de până la 10 ori); dacă mai multe convertoare de frecvență sunt alimentate dintr-o singură sursă; dacă condensatoarele instalaţiei KRM sunt conectate la reţea.

Choke-ul liniar asigură:

• protecția convertizorului de frecvență de supratensiuni și dezechilibru de fază;

• protecția circuitelor de curenți mari de scurtcircuit în motor;

• prelungirea duratei de viață a convertizorului de frecvență.

filtru EMP

Datorită faptului că un motor antrenat de un convertor de frecvență este în esență o sarcină variabilă, funcționarea acestuia este asociată cu apariția inevitabilă a impulsurilor de înaltă frecvență în tensiunea rețelei, fluctuații care contribuie la generarea de radiații electromagnetice parazite din cablurile de alimentare. , mai ales dacă aceste cabluri sunt de lungime considerabilă.Asemenea radiații pot deteriora unele dispozitive din apropiere.

Este necesar doar un filtru EMF pentru a elimina radiațiile pentru a asigura compatibilitatea electromagnetică cu dispozitivele sensibile la radiații.

Filtrul de radiații electromagnetice trifazate este proiectat pentru a suprima interferențele în intervalul de la 150 kHz la 30 MHz, conform principiului celulei Faraday. Filtrul EMI trebuie conectat cât mai aproape de intrarea convertizorului de frecvență pentru a oferi dispozitivelor din jur protecție fiabilă împotriva tuturor interferențelor PWM. Uneori, un filtru EMP este deja încorporat în convertorul de frecvență.

filtru DU/dt

Așa-numitul filtru dU / dt este un filtru trece-jos trifazat în formă de L, format din circuite de inductori și condensatori. Un astfel de filtru se mai numește și șoc de motor și de multe ori poate să nu aibă deloc condensatori, iar inductanța va fi semnificativă. Parametrii filtrului sunt astfel încât toate perturbațiile la frecvențe peste frecvența de comutare a comutatoarelor invertorului PWM ale convertizorului de frecvență sunt suprimate.

Dacă filtrul conţine condensatoare, atunci valoarea capacității fiecăruia dintre ele este la câteva zeci de nanofaradi și valorile inductanței — până la câteva sute de microhenries. Ca rezultat, acest filtru reduce tensiunea de vârf și impulsurile la bornele unui motor trifazat la 500 V / μs, ceea ce salvează înfășurările statorului de deteriorare.

Deci, dacă unitatea are o frânare regenerativă frecventă, nu a fost proiectată inițial pentru a funcționa cu un convertor de frecvență, are o clasă de izolație scăzută sau un cablu scurt de motor, este instalată într-un mediu de operare sever sau este utilizat la 690 de volți, un filtru dU / dt este recomandat între convertizorul de frecvenţă şi motor.

Deși tensiunea furnizată motorului de la convertizorul de frecvență poate fi mai degrabă sub formă de impulsuri pătrate bipolare decât de undă sinusoidală pură, filtrul dU / dt (cu capacitatea și inductanța sa mică) acționează asupra curentului în așa fel încât acesta face în motorul de bobinare aproape exact sinusoidal… Este important să înțelegeți că dacă utilizați un filtru dU / dt la o frecvență mai mare decât valoarea sa nominală, filtrul se va supraîncălzi, adică va aduce pierderi inutile.

filtru sinusoid (filtru sinusoid)

Filtrul de undă sinusoidală este similar cu un șoc de motor sau cu un filtru dU / dt, dar diferența constă în faptul că aici capacitățile și inductanțele sunt mari, astfel încât frecvența de tăiere este mai mică de jumătate din frecvența de comutare a comutatoarelor cu invertor PWM. Astfel, se obține o netezire mai bună a perturbațiilor de înaltă frecvență, iar forma tensiunii de pe înfășurările motorului și forma curentului din ele se dovedește a fi mult mai apropiată de sinusoidal ideal.

Capacitatele condensatoarelor din filtrul sinusoidal sunt măsurate în zeci și sute de microfaradi, iar inductanța bobinelor este măsurată în unități și zeci de milimetri. Prin urmare, filtrul de undă sinusoidală este mare în comparație cu dimensiunile unui convertor de frecvență convențional.

Utilizarea unui filtru sinusoid face posibilă utilizarea împreună cu un convertor de frecvență chiar și a unui motor care inițial (conform specificației) nu a fost destinat funcționării cu un convertor de frecvență din cauza izolării slabe. În acest caz, nu va exista zgomot crescut, uzura rapidă a rulmenților, supraîncălzirea înfășurărilor cu curenți de înaltă frecvență.

Este posibil să se folosească în siguranță un cablu lung între motor și convertizor de frecvență atunci când acestea sunt departe unul de celălalt, eliminând în același timp reflexiile de impuls în cablu care pot provoca pierderi de căldură în convertizorul de frecvență.

Deci, se recomandă instalarea unui filtru sinusoid în condițiile în care:

• este necesar să se reducă zgomotul; dacă motorul are izolație slabă;

• se confruntă cu frânări regenerative frecvente;

• lucrează într-un mediu agresiv; conectat printr-un cablu mai lung de 150 de metri;

• ar trebui să funcționeze mult timp fără întreținere;

• în timpul funcționării motorului, tensiunea crește pas cu pas;

• tensiunea nominală de funcționare a motorului este de 690 volți.

Trebuie reținut că filtrul sinusoidal nu poate fi utilizat cu o frecvență mai mică decât valoarea sa nominală (abaterea maximă admisă a frecvenței descendetoare este de 20%), așa că în setările convertizorului de frecvență este necesar să se stabilească limita frecventa de mai jos. Și frecvența de peste 70 Hz ar trebui utilizată cu mare atenție și în setările convertorului, dacă este posibil, pre-setați valorile capacității și inductanței filtrului sinusoid conectat.

Amintiți-vă că filtrul în sine poate fi zgomotos și poate emite o cantitate vizibilă de corp, deoarece chiar și la sarcina nominală are aproximativ 30 de volți scăzut, așa că filtrul trebuie instalat în condiții de răcire adecvate.

Toate bobinele și filtrele trebuie conectate în serie cu motorul folosind un cablu ecranat cât mai scurt posibil. Deci, pentru un motor de 7,5 kW, lungimea maximă a cablului ecranat nu trebuie să depășească 2 metri.

Filtru de mod comun — Core

Filtrele de mod comun sunt concepute pentru a suprima zgomotul de înaltă frecvență. Acest filtru este un transformator diferențial pe un inel de ferită (mai precis, pe un oval), ale cărui înfășurări sunt direct fire trifazate care conectează motorul la convertizorul de frecvență.

Acest filtru servește la reducerea curenților totali generați de descărcările din rulmenții motorului. Ca urmare, filtrul de mod comun reduce posibilele emisii electromagnetice de la cablul motorului, mai ales dacă cablul nu este ecranat. Conductoarele trifazate trec prin fereastra miezului, iar conductorul de pământ de protecție rămâne în exterior.

Miezul este fixat de cablu cu o clemă pentru a proteja ferita de efectele dăunătoare ale vibrațiilor asupra feritei (miezul de ferită vibrează în timpul funcționării motorului). Filtrul este cel mai bine montat pe cablul de pe partea terminală a convertizorului de frecvență. Dacă miezul se încălzește până la mai mult de 70 ° C în timpul funcționării, aceasta indică saturația feritei, ceea ce înseamnă că trebuie să adăugați miezuri sau să scurtați cablul. Este mai bine să echipați mai multe cabluri paralele trifazate cu propriul miez.