Electromagnetic compatibility kapag gumagamit ng frequency converter

Electromagnetic Compatibility (EMC) Ito ang kakayahan ng mga de-koryente o elektronikong kagamitan na gumana nang normal sa pagkakaroon ng mga electromagnetic field. Kasabay nito, ang kagamitan ay hindi dapat makagambala sa pagpapatakbo ng iba pang kagamitan o sistema sa malapit.

Ang International Energy Commission (IEC) EMC Directive ay nagtatakda ng immunity at emission requirements para sa mga electrical equipment na ginagamit sa European Economic Area. Ang pamantayang EMC EN 61800-3 ay sumasaklaw sa mga kinakailangan para sa mga frequency converter.

Ang frequency converter ay kumukuha ng kasalukuyang mula sa pinagmulan lamang sa mga panahon na ang agarang halaga ng sine wave ng pinagmumulan ng kapangyarihan ay mas mataas kaysa sa DC link boltahe, i.e. sa rehiyon ng peak source boltahe. Bilang isang resulta, ang kasalukuyang ay hindi dumadaloy nang tuluy-tuloy, ngunit paulit-ulit, na may napakataas na mga halaga ng peak.

Kasama sa ganitong uri ng kasalukuyang waveform, kasama ang mga pangunahing bahagi ng dalas, isang mas mataas o mas mataas na proporsyon ng mga harmonic na bahagi (supply harmonics).

Sa mga three-phase frequency converter, pangunahing binubuo ang mga ito ng ika-5, ika-7, ika-11 at ika-13 na harmonika. Ang mga alon na ito ay nagdudulot ng pagbaluktot ng supply voltage waveform, na nakakaapekto sa iba pang mga consumer ng kuryente sa parehong network.

Gayundin, ang mga alternating current ay nagdudulot ng mga pagbabago-bago mga circuit ng pagwawasto ng power factor sa ilalim ng ilang kritikal na kondisyon na maaaring humantong sa overvoltage.

Ang mga kondisyon ay kritikal kapag:

• hindi bababa sa 10 — 20% ng kapangyarihan ng pag-install ay nabuo ng inverter at ang hindi nakokontrol na rectifier ng frequency converter;

• gumagana ang compensation circuit nang walang pagkaantala;

• ang pinakamababang yugto ng kompensasyon ay lumilikha ng isang resonant circuit kasama ang supply transformer at isang resonant frequency na malapit sa 5 o 7 harmonics ng 50 Hz, i.e. humigit-kumulang 250 o 350 Hz.

Bilang resulta ng napakabilis na paglipat ng mga transistor ng inverter sa modulasyon ng lapad ng pulso Ang mga acoustic effect ay sinusunod, na may negatibong epekto sa power grid at sa electric motor.

Ang mabilis na paglipat ng mga transistor switch ng inverter ay nagreresulta sa isang broadband interference signal na nakakaapekto sa kapaligiran sa pamamagitan ng mga kable ng motor. Ang patuloy na pagbabago sa inductance na dulot ng PWM at DTC control voltage interval ay nagreresulta sa bahagyang pagbabago sa haba ng motor core sheets (magnetostriction), na nagreresulta sa isang katangian na modulated na ingay sa stator core stack ng motor.

Ang output boltahe ng frequency converter ay mataas na dalas hugis-parihaba pulse train na may iba't ibang polarity at tagal na may parehong amplitude.Ang steepness ng harap ng pulso ng boltahe ay tinutukoy ng bilis ng paglipat ng mga switch ng kapangyarihan ng inverter at naiiba kapag gumagamit ng iba't ibang mga aparatong semiconductor (halimbawa: para sa IGBT transistors iyon ay 0.05 - 0.1 μs).

Ang pagpasa ng isang pulse signal na may matarik na harap ay nagdudulot ng mga proseso ng alon sa cable at humahantong sa mga overvoltage sa mga terminal ng motor.

Ang haba ng motor cable ay depende sa haba ng high-frequency wave (pulse front) na kumakalat dito. Ang kritikal ay isang cable length na katumbas ng kalahati ng wavelength kung saan ang boltahe pulses ay inilapat sa windings ng induction motor, na kung saan ay malapit sa magnitude sa dalawang beses ang boltahe ng DC link.

Sa mga electric drive para sa klase ng boltahe na 0.4 kV, ang overvoltage ay maaaring umabot sa 1000 V. Ang problemang ito ay tinatawag na mga problema sa mahabang cable.

Block diagram ng isang frequency converter na may mga filter ng input at output

Upang matugunan ang mga kinakailangan ng mga pamantayan ng EMC, ang mga line chokes at mga filter ng EMC ay ginagamit sa mga frequency converter drive.

Binabawasan ng mga filter ng EMC ang acoustic noise na ibinubuga ng transducer at para sa karamihan ng mga uri ng transducer ay factory built in sa probe housing. Ang mga line reactor ay idinisenyo upang bawasan ang mataas na agos ng alon at samakatuwid ay magkatugma ng kasalukuyang linya at upang mapabuti ang proteksyon ng surge ng regulated frequency drive.

Ang solusyon sa problemang «mahabang cable» ay ang pangangailangang maglapat ng mga teknikal na solusyon upang limitahan ang mga overvoltage at inrush na alon sa mga terminal ng motor na de koryente. Kabilang dito ang pag-install ng mga output chokes, filter, sinusoidal filter.

Diagram ng koneksyon ng frequency converter

Pangunahing nagsisilbi ang mga output chokes upang limitahan ang mga kasalukuyang spike na nangyayari sa mahabang mga kable ng motor dahil sa sobrang pagsingil ng mga receptacles ng cable at bahagyang binabawasan ang pagtaas ng boltahe sa mga terminal ng motor, ngunit hindi nito binabawasan ang mga peak ng boltahe sa mga terminal ng motor.

Linear choke

Pinoprotektahan ng mga filter ang pagkakabukod ng motor sa pamamagitan ng paglilimita sa pagtaas ng boltahe at pagbabawas ng mga peak ng boltahe sa mga terminal ng motor sa mga hindi kritikal na halaga, habang binabawasan ng mga filter ang kasalukuyang mga peak na nangyayari kapag pana-panahong nire-recharge ang mga lalagyan ng cable.

Mga filter ng EMC

Ang mga filter ng sinusoidal ay nagbibigay ng malapit-sinusoidal na boltahe sa output ng converter.

Bilang karagdagan, binabawasan ng mga sinusoidal filter ang rate ng pagtaas ng boltahe ng terminal ng motor sa isang halaga, inaalis ang mga peak ng boltahe, bawasan ang mga karagdagang pagkalugi sa motor at bawasan ang ingay ng motor.

Para sa mahahabang mga kable ng motor, binabawasan ng mga sinusoidal na filter ang kasalukuyang mga taluktok na nabuo sa pamamagitan ng pana-panahong pag-recharging ng mga lalagyan ng cable.

Bilang karagdagan sa mga pamamaraan sa itaas ng paglilimita sa mga boltahe ng surge sa mga terminal ng de-koryenteng motor, dalawang epektibong paraan upang malutas ang problema ng isang mahabang cable ay dapat tandaan, na hindi nangangailangan ng malalaking pamumuhunan at maaaring isagawa nang direkta ng gumagamit:

1. Pag-install ng isang serye LC — filter sa output ng frequency converter upang bawasan ang steepness ng nangungunang gilid ng inverter output boltahe pulses;

2.Direktang pag-install ng parallel RC filter sa mga terminal ng motor upang tumugma sa wave impedance ng cable.

Bilang karagdagan sa mga pamamaraan sa itaas ng pagtiyak ng electromagnetic compatibility, dapat tandaan ang pangangailangan na gumamit ng mga shielded cable upang ikonekta ang frequency converter at ang electric motor. Para sa epektibong pagsugpo sa radiated high-frequency interference, ang conductivity ng screen ay dapat na hindi bababa sa 1/10 ng conductivity ng phase conductor.

Ang isa sa mga parameter na nagbibigay-daan upang suriin ang kondaktibiti ng screen ay ang inductance nito, na dapat maliit at umaasa nang kaunti hangga't maaari sa dalas. Ang mga kinakailangang ito ay madaling matugunan gamit ang isang tanso o aluminyo na kalasag (armor).

Ang mga kalasag ng cable na nagkokonekta sa frequency converter at ang motor ay dapat na naka-ground sa magkabilang dulo. Kung mas mabuti at mas mahigpit ang kalasag, mas mababa ang antas ng radiation at ang magnitude ng kasalukuyang sa mga motor bearings.

Screen ng motor cable para sa frequency converter

Ang kalasag ay binubuo ng isang concentric layer ng mga wire na tanso at isang coiled copper strip.

Karaniwan ang kalasag ng control cable ay direktang naka-ground sa frequency converter. Ang kabilang dulo ng kalasag ay naiwan na walang lupa o konektado sa lupa sa pamamagitan ng isang mataas na boltahe na high frequency capacitor na ilang nF.

Inirerekomenda na gumamit ng twisted pair cable na may dalawang kalasag upang ikonekta ang mga analog signal. Ang paggamit ng naturang cable ay inirerekomenda din para sa pagkonekta ng mga signal mula sa isang impulse speed sensor. Isang cable na may hiwalay na kalasag ang dapat gamitin para sa bawat signal.

Para sa mga digital na signal na may mababang boltahe, inirerekomenda rin na gumamit ng double-shielded twisted-pair cable, ngunit maaaring gumamit ng maraming twisted-pair na cable na may karaniwang shield.

Double-shielded twisted-pair cable (a) at cable na may ilang twisted pairs at isang karaniwang shield (b)