Sagedusmuunduri sisend- ja väljundfiltrid — eesmärk, tööpõhimõte, ühendus, omadused

Sagedusmuundurid, nagu ka paljud teised sagedusega 50 Hz vahelduvvooluga töötavad elektroonilised muundurid, ainult oma seadme kaudu, moonutavad tarbitud voolu kuju: vool ei sõltu pingest lineaarselt, kuna alaldi sisendis on alaldi. seade on tavaliselt tavapärane, st kontrollimatu. Samamoodi on sagedusmuunduri väljundvool ja pinge - need erinevad ka moonutatud kujul, paljude harmooniliste olemasolu tõttu PWM-inverteri töö tõttu.

Selle tulemusena vananeb mootori staatori korrapärase toitmise protsessis sellise moonutatud vooluga selle isolatsioon kiiremini, laagrid halvenevad, mootori müra suureneb, mähiste termiliste ja elektriliste kahjustuste tõenäosus suureneb. Ja võrgust toiteallika jaoks sageduse konverter, on selline olukord alati täis häireid, mis võivad kahjustada teisi sama võrgu toiteallikaid.

Eelkirjeldatud probleemidest vabanemiseks paigaldatakse sagedusmuunduritele ja mootoritele täiendavad sisend- ja väljundfiltrid, mis säästavad kahjulikest teguritest nii elektrivõrku ennast kui ka selle sagedusmuunduri toitega mootorit.

Sisendfiltrid on ette nähtud sagedusmuunduri alaldi ja PWM-muunduri tekitatud müra summutamiseks, kaitstes seeläbi võrku ja väljundfiltrid on mõeldud mootori enda kaitsmiseks sagedusmuunduri PWM-muunduri tekitatava müra eest. . Sisendfiltrid on drosselid ja EMI filtrid ning väljundfiltrid on tavarežiimi filtrid, mootori drosselid, siinusfiltrid ja dU/dt filtrid.

Lineaarne õhuklapp

Voolu ja sagedusmuunduri vahele ühendatud drossel on gaasihoova joon, toimib see omamoodi puhvrina. Lineaarne drossel ei lase kõrgemaid harmoonilisi (250, 350, 550 Hz ja rohkem) sagedusmuundurist võrku, kaitstes samal ajal muundurit ennast võrgu pingepiiskade, sagedusmuunduri siirdete ajal tekkivate voolu tõusude eest jne. ..n.

Sellise õhuklapi pingelang on umbes 2%, mis on optimaalne õhuklapi normaalseks tööks koos sagedusmuunduriga ilma mootori seiskamise ajal elektrienergia regenereerimise funktsioonita.

Niisiis paigaldatakse võrgu drosselid võrgu ja sagedusmuunduri vahele järgmistel tingimustel: müra olemasolul võrgus (erinevatel põhjustel); faaside tasakaalustamatusega; kui toiteallikaks on suhteliselt võimas (kuni 10 korda) trafo; kui ühest allikast toidetakse mitut sagedusmuundurit; kui KRM-paigaldise kondensaatorid on võrku ühendatud.

Lineaarne õhuklapp pakub:

• sagedusmuunduri kaitse liigpingete ja faaside tasakaalustamatuse eest;

• vooluahelate kaitse mootori suurte lühisvoolude eest;

• sagedusmuunduri tööea pikendamine.

EMP filter

Kuna sagedusmuunduriga käitatav mootor on oma olemuselt muutuv koormus, on selle töötamine seotud vältimatu kõrgsageduslike impulsside ilmnemisega võrgupinges, kõikumisega, mis soodustab parasiitelektromagnetkiirguse teket toitekaablitest. , eriti kui need kaablid on märkimisväärse pikkusega. Selline kiirgus võib kahjustada mõnda läheduses olevat seadet.

Kiirguse kõrvaldamiseks on vaja ainult EMF-filtrit, et tagada elektromagnetiline ühilduvus kiirgustundlike seadmetega.

Kolmefaasiline elektromagnetilise kiirguse filter on ette nähtud häirete summutamiseks sagedusvahemikus 150 kHz kuni 30 MHz vastavalt Faraday raku põhimõttele. EMI-filter tuleks ühendada sagedusmuunduri sisendile võimalikult lähedale, et pakkuda ümbritsevatele seadmetele usaldusväärset kaitset kõigi PWM-häirete eest. Mõnikord on EMP-filter juba sagedusmuundurisse sisse ehitatud.

DU / dt filter

Niinimetatud dU / dt filter on kolmefaasiline L-kujuline madalpääsfilter, mis koosneb induktiivpoolide ja kondensaatorite ahelatest. Sellist filtrit nimetatakse ka mootori drosseliks ja sellel võib sageli olla üldse kondensaatoreid ja induktiivsus on märkimisväärne. Filtri parameetrid on sellised, et kõik häired sagedustel, mis ületavad sagedusmuunduri PWM-inverterlülitite lülitussagedust, on summutatud.

Kui filter sisaldab kondensaatorid, siis jääb igaühe mahtuvuse väärtus mõnekümne nanofaradi piiresse ja induktiivsuse väärtused — kuni mitusada mikrohenri. Selle tulemusel vähendab see filter kolmefaasilise mootori klemmide tipppinget ja impulsse 500 V / μs-ni, mis säästab staatori mähiseid kahjustuste eest.

Nii et kui ajam kogeb sagedast regeneratiivpidurdust, see ei olnud algselt ette nähtud töötama sagedusmuunduriga, sellel on madal isolatsiooniklass või lühike mootorikaabel, see on paigaldatud raskesse töökeskkonda või seda kasutatakse pingel 690 volti, on dU / dt A filter soovitatav sagedusmuunduri ja mootori vahel.

Kuigi sagedusmuundurist mootorile antav pinge võib olla pigem bipolaarsete ruutimpulsside kui puhta siinuslaine kujul, mõjub dU / dt filter (oma väikese mahtuvuse ja induktiivsusega) voolule nii, et teeb mähise mootoris peaaegu täpselt sinusoidne… Oluline on mõista, et kui kasutate dU / dt filtrit selle nimiväärtusest kõrgema sagedusega, kuumeneb filter üle, see tähendab, et see toob kaasa tarbetuid kadusid.

Siinusfilter (siinusfilter)

Siinuslaine filter sarnaneb mootori drossel või dU / dt filtriga, kuid erinevus seisneb selles, et siin on mahtuvused ja induktiivsused suured, seega on väljalülitussagedus väiksem kui pool PWM-inverterlülitite lülitussagedusest. Nii saavutatakse kõrgsageduslike häirete parem tasandamine ning mootori mähiste pinge kuju ja nendes oleva voolu kuju osutuvad ideaalsele siinuskujule palju lähedasemaks.

Siinusfiltris olevate kondensaatorite mahtuvusi mõõdetakse kümnetes ja sadades mikrofaraadides ning mähiste induktiivsust ühikutes ja kümnetes millimeetrites. Seetõttu on siinusfilter tavalise sagedusmuunduri mõõtmetega võrreldes suur.

Siinusfiltri kasutamine võimaldab koos sagedusmuunduriga kasutada ka mootorit, mis ei olnud algselt (spetsifikatsiooni järgi) halva isolatsiooni tõttu sagedusmuunduriga töötamiseks ette nähtud. Sel juhul ei teki suurenenud müra, laagrite kiiret kulumist ega mähiste ülekuumenemist kõrgsagedusvooluga.

Mootori ja sagedusmuunduri vahel on võimalik ohutult kasutada pikka kaablit, kui need asuvad üksteisest kaugel, välistades samal ajal kaablis impulsspeegeldused, mis võivad põhjustada sagedusmuunduris soojuskadu.

Seega on siinusfilter soovitatav paigaldada järgmistel juhtudel:

• on vaja müra vähendada; kui mootoril on halb isolatsioon;

• kogeb sagedast regeneratiivpidurdust;

• töötab agressiivses keskkonnas; ühendatud pikema kui 150 meetri kaabliga;

• peaks töötama pikka aega ilma hoolduseta;

• mootori töötamise ajal suureneb pinge samm-sammult;

• mootori nimitööpinge on 690 volti.

Tuleb meeles pidada, et siinusfiltrit ei saa kasutada selle nimiväärtusest madalama sagedusega (allapoole sageduse maksimaalne lubatud hälve on 20%), seega on sagedusmuunduri seadistustes vaja seada sageduse piirväärtus. sagedus allpool. Ja sagedust üle 70 Hz tuleks kasutada väga ettevaatlikult ja võimalusel muunduri seadistustes eelnevalt seadistada ühendatud siinusfiltri mahtuvuse ja induktiivsuse väärtused.

Pidage meeles, et filter ise võib olla mürarikas ja eraldada märgatavalt keha, kuna isegi nimikoormusel langeb sellele umbes 30 volti, seega tuleb filter paigaldada sobivates jahutustingimustes.

Kõik drosselid ja filtrid tuleb ühendada mootoriga järjestikku, kasutades võimalikult lühikest varjestatud kaablit. Seega ei tohiks 7,5 kW mootori puhul varjestatud kaabli maksimaalne pikkus ületada 2 meetrit.

Ühisrežiimi filter — tuum

Ühisrežiimi filtrid on loodud kõrgsagedusliku müra summutamiseks. See filter on ferriitrõngal (täpsemalt ovaalil) diferentsiaaltrafo, mille mähised on otse mootorit sagedusmuunduriga ühendavad kolmefaasilised juhtmed.

Selle filtri eesmärk on vähendada mootori laagrite tühjenemisest tekkivat koguvoolu. Selle tulemusena vähendab ühisrežiimi filter mootorikaabli võimalikke elektromagnetilisi emissioone, eriti kui kaabel pole varjestatud. Kolm faasijuhet läbivad südamiku akna ja kaitsemaandusjuht jääb väljapoole.

Südamik kinnitatakse kaabli külge klambriga, et kaitsta ferriiti vibratsiooni kahjuliku mõju eest ferriidile (ferriidisüdamik vibreerib mootori töö ajal). Filter on kõige parem paigaldada sagedusmuunduri klemmipoolsele kaablile. Kui südamik kuumeneb töötamise ajal üle 70 ° C, näitab see ferriidi küllastumist, mis tähendab, et peate lisama südamikud või lühendama kaablit. Parem on varustada mitu paralleelset kolmefaasilist kaablit oma südamikuga.