Mga filter ng input at output para sa isang frequency converter — layunin, prinsipyo ng pagpapatakbo, koneksyon, mga katangian
Ang mga frequency converter, tulad ng maraming iba pang mga electronic converter na pinapagana ng alternating current na may dalas na 50 Hz, sa pamamagitan lamang ng kanilang device, ay pinipinsala ang hugis ng natupok na kasalukuyang: ang kasalukuyang ay hindi nakadepende nang linear sa boltahe, dahil ang rectifier sa input ng ang device ay karaniwang conventional, iyon ay, uncontrollable . Katulad nito, ang kasalukuyang output at boltahe ng frequency converter - naiiba din sila sa isang pangit na anyo, ang pagkakaroon ng maraming mga harmonika dahil sa pagpapatakbo ng PWM inverter.
Bilang isang resulta, sa proseso ng regular na pagpapakain sa stator ng motor na may tulad na isang pangit na kasalukuyang, ang pagkakabukod nito ay mas mabilis na tumatanda, ang mga bearings ay lumala, ang ingay ng motor ay tumataas, ang posibilidad ng thermal at elektrikal na pinsala sa mga windings ay tumataas. At para sa power supply mula sa network frequency converter, ang kalagayang ito ay palaging puno ng pagkakaroon ng interference na maaaring makapinsala sa iba pang kagamitan na pinapagana ng parehong network.
Upang maalis ang mga problemang inilarawan sa itaas, ang mga karagdagang filter ng input at output ay naka-install sa mga frequency converter at motor, na nagliligtas sa mismong power network at sa motor na pinapagana ng frequency converter na ito mula sa mga nakakapinsalang salik.
Ang mga input filter ay idinisenyo upang sugpuin ang ingay na nabuo ng rectifier at ang PWM inverter ng frequency converter, sa gayon pinoprotektahan ang network, at ang mga output filter ay idinisenyo upang protektahan ang motor mismo mula sa ingay na nabuo ng PWM inverter ng frequency converter . Ang input filter ay chokes at EMI filter, at ang output filter ay karaniwang mode filter, motor chokes, sine filter, at dU/dt filter.
Linear choke
Ang choke na konektado sa pagitan ng mga mains at ang frequency converter ay linya ng throttle, ito ay nagsisilbing isang uri ng buffer. Ang linear choke ay hindi pumasa sa mas mataas na harmonics (250, 350, 550 Hz at higit pa) mula sa frequency converter patungo sa network, habang pinoprotektahan ang converter mismo mula sa mga spike ng boltahe sa network, mula sa mga kasalukuyang surge sa panahon ng transients sa frequency converter, atbp. ..n.
Ang pagbaba ng boltahe sa naturang choke ay humigit-kumulang 2%, na pinakamainam para sa normal na operasyon ng choke kasama ng isang frequency converter nang walang function ng regenerating na kuryente sa panahon ng pagsara ng engine.
Kaya, ang mga chokes ng network ay naka-install sa pagitan ng network at ang frequency converter sa ilalim ng mga sumusunod na kondisyon: sa pagkakaroon ng ingay sa network (para sa iba't ibang mga kadahilanan); may phase imbalance; kapag pinalakas ng isang medyo malakas (hanggang sa 10 beses) transpormer; kung ang ilang frequency converter ay pinapakain mula sa isang pinagmulan; kung ang mga capacitor ng pag-install ng KRM ay konektado sa grid.
Ang linear choke ay nagbibigay ng:
-
proteksyon ng frequency converter mula sa mga overvoltage at phase imbalance;
-
proteksyon ng mga circuit mula sa mataas na short-circuit na alon sa motor;
-
pagpapahaba ng buhay ng serbisyo ng frequency converter.
EMP filter
Dahil sa ang katunayan na ang isang motor na hinimok ng isang frequency converter ay mahalagang isang variable na pagkarga, ang operasyon nito ay nauugnay sa hindi maiiwasang hitsura ng mga high-frequency na pulso sa boltahe ng mains, mga pagbabago-bago na nag-aambag sa pagbuo ng parasitic electromagnetic radiation mula sa mga supply cable. , lalo na kung ang mga kable na ito ay may malaking haba. Maaaring makapinsala ang naturang radiation sa ilang device sa paligid.
Tanging isang EMF filter ang kinakailangan upang maalis ang radiation upang matiyak ang electromagnetic compatibility sa radiation-sensitive device.
Ang three-phase electromagnetic radiation filter ay idinisenyo upang sugpuin ang interference sa hanay ng 150 kHz hanggang 30 MHz ayon sa prinsipyo ng cell ng Faraday. Ang EMI filter ay dapat na konektado nang mas malapit hangga't maaari sa input ng frequency converter upang mabigyan ang mga nakapaligid na device ng maaasahang proteksyon laban sa lahat ng interference ng PWM. Minsan ay nakabuo na ang EMP filter sa frequency converter.
DU / dt filter
Ang tinatawag na dU / dt filter ay isang three-phase L-shaped low-pass filter na binubuo ng mga circuit ng inductors at capacitors. Ang nasabing filter ay tinatawag ding motor choke at maaaring madalas na walang mga capacitor at ang inductance ay magiging makabuluhan. Ang mga parameter ng filter ay tulad na ang lahat ng mga kaguluhan sa mga frequency sa itaas ng switching frequency ng PWM inverter switch ng frequency converter ay pinigilan.
Kung naglalaman ang filter mga kapasitor, kung gayon ang halaga ng kapasidad ng bawat isa sa kanila ay nasa loob ng ilang sampu ng nanofarads, at mga halaga ng inductance — hanggang sa ilang daang microhenries. Bilang isang resulta, binabawasan ng filter na ito ang peak boltahe at impulses sa mga terminal ng isang three-phase na motor sa 500 V / μs, na nagliligtas sa stator windings mula sa pinsala.
Kaya't kung ang drive ay nakakaranas ng madalas na regenerative braking, ay hindi orihinal na idinisenyo upang gumana sa isang frequency converter, ay may mababang klase ng pagkakabukod o maikling motor cable, ay naka-install sa isang matinding operating environment o ginagamit sa 690 volts, dU / dt Ang isang filter ay inirerekomenda sa pagitan ng frequency converter at ng motor.
Kahit na ang boltahe na ibinibigay sa motor mula sa frequency converter ay maaaring nasa anyo ng mga bipolar square pulse sa halip na isang purong sine wave, ang dU / dt filter (na may maliit na kapasidad at inductance) ay kumikilos sa kasalukuyang sa paraang ito. halos eksakto sa paikot-ikot na motor sinusoidal… Mahalagang maunawaan na kung gumamit ka ng dU / dt na filter sa dalas na mas mataas kaysa sa nominal na halaga nito, ang filter ay mag-overheat, iyon ay, magdadala ito ng hindi kinakailangang pagkalugi.
Sine filter (sine filter)
Ang sine wave filter ay katulad ng isang motor choke o dU / dt filter, ngunit ang pagkakaiba ay nakasalalay sa katotohanan na dito ang mga capacitance at inductance ay malaki, kaya ang cutoff frequency ay mas mababa sa kalahati ng switching frequency ng PWM inverter switch. Kaya, ang isang mas mahusay na pag-smoothing ng mga kaguluhan sa mataas na dalas ay nakamit, at ang hugis ng boltahe sa mga windings ng motor at ang hugis ng kasalukuyang sa kanila ay lumalabas na mas malapit sa perpektong sinusoidal.
Ang mga kapasidad ng mga capacitor sa sinusoidal filter ay sinusukat sa sampu at daan-daang microfarads, at ang inductance ng mga coils ay sinusukat sa mga yunit at sampu-sampung milimetro. Samakatuwid, ang sine wave filter ay malaki kumpara sa mga sukat ng isang conventional frequency converter.
Ang paggamit ng isang sine filter ay ginagawang posible na gamitin kasama ng isang frequency converter kahit na ang isang motor na orihinal (ayon sa detalye) ay hindi inilaan para sa operasyon na may isang frequency converter dahil sa mahinang paghihiwalay. Sa kasong ito, hindi magkakaroon ng tumaas na ingay, mabilis na pagsusuot ng mga bearings, sobrang pag-init ng mga windings na may mga high-frequency na alon.
Posibleng ligtas na gumamit ng mahabang cable sa pagitan ng motor at frequency converter kapag magkalayo ang mga ito, habang inaalis ang mga impulse reflection sa cable na maaaring magdulot ng pagkawala ng init sa frequency converter.
Kaya, inirerekumenda na mag-install ng sine filter sa mga kondisyon kapag:
-
ito ay kinakailangan upang mabawasan ang ingay; kung ang motor ay may mahinang pagkakabukod;
-
nakakaranas ng madalas na regenerative braking;
-
gumagana sa isang agresibong kapaligiran; konektado sa pamamagitan ng isang cable na mas mahaba kaysa sa 150 metro;
-
dapat gumana nang mahabang panahon nang walang pagpapanatili;
-
sa panahon ng pagpapatakbo ng engine, ang boltahe ay tumataas nang sunud-sunod;
-
ang rated operating boltahe ng motor ay 690 volts.
Dapat tandaan na ang sinusoidal filter ay hindi maaaring gamitin na may dalas na mas mababa kaysa sa nominal na halaga nito (ang maximum na pinapayagang paglihis ng pababang dalas ay 20%), kaya sa mga setting ng frequency converter kinakailangan na itakda ang limitasyon ng dalas sa ibaba. At ang dalas sa itaas ng 70 Hz ay dapat gamitin nang maingat at sa mga setting ng converter, kung maaari, pre-set ang mga halaga ng capacitance at inductance ng konektadong sine filter.
Tandaan na ang filter mismo ay maaaring maingay at naglalabas ng isang kapansin-pansin na dami ng katawan, dahil kahit na sa rate na pagkarga ay may humigit-kumulang 30 volts na bumaba dito, kaya dapat na mai-install ang filter sa ilalim ng angkop na mga kondisyon ng paglamig.
Ang lahat ng mga choke at mga filter ay dapat na konektado sa serye sa motor gamit ang isang shielded cable bilang maikli hangga't maaari. Kaya, para sa isang 7.5 kW motor, ang maximum na haba ng shielded cable ay hindi dapat lumampas sa 2 metro.
Filter ng Karaniwang Mode — Core
Ang mga filter ng karaniwang mode ay idinisenyo upang sugpuin ang mataas na dalas ng ingay. Ang filter na ito ay isang kaugalian na transpormer sa isang ferrite ring (mas tiyak, sa isang hugis-itlog), ang mga paikot-ikot na kung saan ay direktang tatlong-phase na mga wire na kumukonekta sa motor sa frequency converter.
Ang filter na ito ay nagsisilbing bawasan ang kabuuang mga agos na nabuo ng mga discharge sa mga motor bearings. Bilang resulta, binabawasan ng karaniwang mode na filter ang mga posibleng electromagnetic emissions mula sa motor cable, lalo na kung ang cable ay hindi shielded. Ang tatlong yugto ng konduktor ay dumadaan sa pangunahing bintana at ang proteksiyon na konduktor ng lupa ay nananatili sa labas.
Ang core ay naayos sa cable na may clamp upang protektahan ang ferrite mula sa mga nakakapinsalang epekto ng mga vibrations sa ferrite (ang ferrite core ay nag-vibrate sa panahon ng operasyon ng motor). Ang filter ay pinakamahusay na naka-mount sa cable sa terminal side ng frequency converter. Kung ang core ay uminit hanggang sa higit sa 70 ° C sa panahon ng operasyon, ito ay nagpapahiwatig ng saturation ng ferrite, na nangangahulugan na kailangan mong magdagdag ng mga core o paikliin ang cable. Mas mainam na magbigay ng maraming magkakatulad na tatlong-phase na mga cable na may sariling core.