Frekvences pārveidotāja ieejas un izejas filtri — mērķis, darbības princips, pieslēgums, īpašības

Frekvences pārveidotāji, tāpat kā daudzi citi elektroniskie pārveidotāji, kurus darbina ar maiņstrāvu ar frekvenci 50 Hz, tikai caur savu ierīci, izkropļo patērētās strāvas formu: strāva nav lineāri atkarīga no sprieguma, jo taisngriezis pie ieejas ierīce parasti ir parasta, tas ir, nekontrolējama. Tāpat arī frekvences pārveidotāja izejas strāva un spriegums - tie atšķiras arī izkropļotā veidā, daudzu harmoniku klātbūtne PWM invertora darbības dēļ.

Rezultātā, regulāri barojot motora statoru ar šādu deformētu strāvu, tā izolācija ātrāk noveco, gultņi pasliktinās, palielinās motora troksnis, palielinās tinumu termisko un elektrisko bojājumu iespējamība. Un par strāvas padevi no tīkla frekvences pārveidotājs, šis stāvoklis vienmēr ir pilns ar traucējumiem, kas var sabojāt citas iekārtas, kuras darbina tas pats tīkls.

Lai atbrīvotos no iepriekš aprakstītajām problēmām, frekvences pārveidotājiem un motoriem tiek uzstādīti papildu ievades un izejas filtri, kas glābj gan pašu elektrotīklu, gan ar šo frekvences pārveidotāju darbināmo motoru no kaitīgiem faktoriem.

Ievades filtri ir paredzēti, lai slāpētu frekvences pārveidotāja taisngrieža un PWM pārveidotāja radīto troksni, tādējādi aizsargājot tīklu, un izejas filtri ir paredzēti, lai aizsargātu pašu motoru no frekvences pārveidotāja PWM pārveidotāja radītā trokšņa. . Ievades filtri ir droseles un EMI filtri, un izejas filtri ir parastā režīma filtri, motora droseles, sinusa filtri un dU/dt filtri.

Lineārs drosele

Drosele, kas savienota starp elektrotīklu un frekvences pārveidotāju, ir droseles līnija, tas kalpo kā sava veida buferis. Lineārais drosele nepārlaiž augstākās harmonikas (250, 350, 550 Hz un vairāk) no frekvences pārveidotāja uz tīklu, vienlaikus aizsargājot pašu pārveidotāju no sprieguma lēcieniem tīklā, no strāvas pārspriegumiem pāreju laikā frekvences pārveidotājā utt. ..n.

Sprieguma kritums šādā droselē ir aptuveni 2%, kas ir optimāls normālai droseles darbībai kombinācijā ar frekvences pārveidotāju bez elektroenerģijas reģenerācijas funkcijas dzinēja izslēgšanas laikā.

Tātad tīkla droseles tiek uzstādītas starp tīklu un frekvences pārveidotāju šādos apstākļos: ja tīklā ir troksnis (dažādu iemeslu dēļ); ar fāzes nelīdzsvarotību; ja darbina salīdzinoši jaudīgs (līdz 10 reizēm) transformators; ja no viena avota tiek baroti vairāki frekvences pārveidotāji; ja tīklam ir pievienoti KRM instalācijas kondensatori.

Lineārais drosele nodrošina:

• frekvences pārveidotāja aizsardzība pret pārspriegumiem un fāzes nelīdzsvarotību;

• ķēžu aizsardzība pret lielām īssavienojuma strāvām motorā;

• pagarinot frekvences pārveidotāja kalpošanas laiku.

EMP filtrs

Sakarā ar to, ka ar frekvences pārveidotāju darbināms motors būtībā ir mainīga slodze, tā darbība ir saistīta ar neizbēgamu augstfrekvences impulsu parādīšanos tīkla spriegumā, svārstībām, kas veicina parazitāra elektromagnētiskā starojuma rašanos no barošanas kabeļiem. , it īpaši, ja šie kabeļi ir ļoti gari.Šāds starojums var sabojāt dažas tuvumā esošās ierīces.

Lai novērstu starojumu, ir nepieciešams tikai EMF filtrs, lai nodrošinātu elektromagnētisko savietojamību ar starojumu jutīgām ierīcēm.

Trīsfāzu elektromagnētiskā starojuma filtrs ir paredzēts, lai novērstu traucējumus diapazonā no 150 kHz līdz 30 MHz saskaņā ar Faraday šūnu principu. EMI filtrs jāpievieno pēc iespējas tuvāk frekvences pārveidotāja ieejai, lai nodrošinātu apkārtējām ierīcēm drošu aizsardzību pret visiem PWM traucējumiem. Dažreiz EMP filtrs jau ir iebūvēts frekvences pārveidotājā.

DU / dt filtrs

Tā sauktais dU / dt filtrs ir trīsfāzu L formas zemfrekvences filtrs, kas sastāv no induktoru un kondensatoru ķēdēm. Šādu filtru sauc arī par motora droseļvārstu, un tam bieži var nebūt kondensatoru, un induktivitāte būs ievērojama. Filtra parametri ir tādi, ka visi traucējumi frekvencēs, kas pārsniedz frekvences pārveidotāja PWM invertora slēdžu pārslēgšanas frekvenci, tiek apspiesti.

Ja filtrs satur kondensatori, tad katra no tām kapacitātes vērtība ir dažu desmitu nanofaradu robežās, un induktivitātes vērtības — līdz vairākiem simtiem mikrohenriju. Rezultātā šis filtrs samazina maksimālo spriegumu un impulsus trīsfāzu motora spailēs līdz 500 V / μs, kas pasargā statora tinumus no bojājumiem.

Tātad, ja piedziņai ir bieža reģeneratīvā bremzēšana, tā sākotnēji nebija paredzēta darbam ar frekvences pārveidotāju, tai ir zema izolācijas klase vai īss motora kabelis, tas ir uzstādīts smagā darba vidē vai tiek izmantots ar 690 voltu spriegumu, dU / dt A filtrs ir ieteicams starp frekvences pārveidotāju un motoru.

Lai gan spriegums, kas motoram tiek piegādāts no frekvences pārveidotāja, var būt bipolāru kvadrātveida impulsu veidā, nevis tīra sinusoidāla viļņa veidā, dU / dt filtrs (ar tā mazo kapacitāti un induktivitāti) iedarbojas uz strāvu tā, ka darbojas tinuma motorā gandrīz precīzi sinusoidāls… Ir svarīgi saprast, ka, izmantojot dU / dt filtru ar frekvenci, kas ir lielāka par tā nominālvērtību, filtrs pārkarst, tas ir, radīs nevajadzīgus zudumus.

Sinusa filtrs (sinusa filtrs)

Sinusoidālā viļņa filtrs ir līdzīgs motora droselim vai dU / dt filtram, taču atšķirība slēpjas faktā, ka šeit ir lielas kapacitātes un induktivitātes, tāpēc izslēgšanas frekvence ir mazāka par pusi no PWM invertora slēdžu pārslēgšanas frekvences. Tādējādi tiek panākta labāka augstfrekvences traucējumu izlīdzināšana, un sprieguma forma uz motora tinumiem un strāvas forma tajos izrādās daudz tuvāka ideālajam sinusoidālajam.

Sinusoidālā filtra kondensatoru kapacitātes mēra desmitos un simtos mikrofaradu, bet spoļu induktivitāti mēra vienībās un desmitos milimetros. Tāpēc sinusoidālā viļņa filtrs ir liels, salīdzinot ar parastā frekvences pārveidotāja izmēriem.

Sinusa filtra izmantošana dod iespēju kopā ar frekvences pārveidotāju izmantot pat motoru, kas sākotnēji (pēc specifikācijas) nebija paredzēts darbam ar frekvences pārveidotāju sliktās izolācijas dēļ. Šajā gadījumā nebūs paaugstināta trokšņa, strauja gultņu nodiluma, tinumu pārkaršanas ar augstfrekvences strāvām.

Ir iespējams droši izmantot garu kabeli starp motoru un frekvences pārveidotāju, kad tie atrodas tālu viens no otra, vienlaikus novēršot impulsu atspīdumus kabelī, kas var izraisīt siltuma zudumus frekvences pārveidotājā.

Tātad sinusa filtru ieteicams uzstādīt apstākļos, kad:

• nepieciešams samazināt troksni; ja motoram ir slikta izolācija;

• piedzīvo biežu rekuperatīvo bremzēšanu;

• strādā agresīvā vidē; savienots ar kabeli, kas garāks par 150 metriem;

• jāstrādā ilgu laiku bez apkopes;

• dzinēja darbības laikā spriegums palielinās soli pa solim;

• motora nominālais darba spriegums ir 690 volti.

Jāatceras, ka sinusoidālo filtru nevar izmantot ar frekvenci, kas ir zemāka par tā nominālvērtību (maksimālā pieļaujamā lejupvērstās frekvences novirze ir 20%), tāpēc frekvences pārveidotāja iestatījumos ir jāiestata frekvences robeža. frekvence zemāk. Un frekvence virs 70 Hz ir jāizmanto ļoti uzmanīgi un pārveidotāja iestatījumos, ja iespējams, iepriekš iestatiet pievienotā sinusa filtra kapacitātes un induktivitātes vērtības.

Atcerieties, ka pats filtrs var būt trokšņains un izstarot ievērojamu ķermeņa daudzumu, jo pat pie nominālās slodzes tam ir nokrituši aptuveni 30 volti, tāpēc filtrs ir jāuzstāda piemērotos dzesēšanas apstākļos.

Visiem droseles un filtriem jābūt savienotiem virknē ar motoru, izmantojot pēc iespējas īsāku ekranētu kabeli. Tātad 7,5 kW motoram maksimālais ekranētā kabeļa garums nedrīkst pārsniegt 2 metrus.

Kopējā režīma filtrs — kodols

Kopējā režīma filtri ir paredzēti augstfrekvences trokšņu slāpēšanai. Šis filtrs ir diferenciālais transformators uz ferīta gredzena (precīzāk, uz ovāla), kura tinumi ir tieši trīsfāzu vadi, kas savieno motoru ar frekvences pārveidotāju.

Šis filtrs kalpo, lai samazinātu kopējo strāvu, ko rada izlādes motora gultņos. Rezultātā kopējā režīma filtrs samazina iespējamo elektromagnētisko emisiju no motora kabeļa, īpaši, ja kabelis nav ekranēts. Trīs fāzu vadi iziet cauri serdes logam, un aizsargājošais zemējuma vadītājs paliek ārpusē.

Serde ir piestiprināta pie kabeļa ar skavu, lai aizsargātu ferītu no vibrāciju kaitīgās ietekmes uz ferītu (ferīta serdenis vibrē motora darbības laikā). Filtru vislabāk uzstādīt uz kabeļa frekvences pārveidotāja spailes pusē. Ja kodols darbības laikā uzsilst vairāk nekā 70 ° C, tas norāda uz ferīta piesātinājumu, kas nozīmē, ka jums ir jāpievieno serdeņi vai jāsaīsina kabelis. Labāk ir aprīkot vairākus paralēlus trīsfāzu kabeļus ar savu serdi.