Įvesties ir išvesties filtrai dažnio keitikliui — paskirtis, veikimo principas, prijungimas, charakteristikos

Dažnio keitikliai, kaip ir daugelis kitų elektroninių keitiklių, maitinamų kintamąja srove, kurios dažnis yra 50 Hz, tik per savo prietaisą, iškraipo sunaudotos srovės formą: srovė tiesiškai nepriklauso nuo įtampos, nes lygintuvas įvesties įrenginys paprastai yra įprastas, ty nevaldomas. Panašiai ir dažnio keitiklio išėjimo srovė ir įtampa - jie taip pat skiriasi iškraipyta forma, daugybe harmonikų dėl PWM keitiklio veikimo.

Dėl to reguliariai maitinant variklio statorių tokia iškreipta srove, jo izoliacija sensta greičiau, prastėja guoliai, didėja variklio triukšmas, padidėja apvijų terminių ir elektrinių pažeidimų tikimybė. Ir dėl maitinimo iš tinklo dažnio keitiklis, tokia padėtis visada kupina trikdžių, galinčių sugadinti kitą įrangą, maitinamą to paties tinklo.

Siekiant atsikratyti aukščiau aprašytų problemų, dažnio keitikliams ir varikliams montuojami papildomi įvesties ir išėjimo filtrai, kurie saugo tiek patį elektros tinklą, tiek šiuo dažnio keitikliu maitinamą variklį nuo žalingų veiksnių.

Įvesties filtrai skirti slopinti dažnio keitiklio lygintuvo ir PWM keitiklio keliamą triukšmą ir taip apsaugoti tinklą, o išėjimo filtrai skirti apsaugoti patį variklį nuo dažnio keitiklio PWM keitiklio keliamo triukšmo. . Įvesties filtrai yra droseliai ir EMI filtrai, o išvesties filtrai yra bendrojo režimo filtrai, variklio droseliai, sinusiniai filtrai ir dU/dt filtrai.

Linijinis droselis

Droselis, prijungtas tarp tinklo ir dažnio keitiklio, yra droselio linija, jis tarnauja kaip tam tikras buferis. Linijinis droselis nepraleidžia aukštesnių harmonikų (250, 350, 550 Hz ir daugiau) iš dažnio keitiklio į tinklą, tuo pačiu apsaugodamas patį keitiklį nuo įtampos šuolių tinkle, nuo srovės viršįtampių dažnio keitiklio pereinamųjų procesų metu ir kt. ..n.

Įtampos kritimas tokiame droselyje yra apie 2%, o tai yra optimalu normaliam droselio veikimui kartu su dažnio keitikliu be elektros energijos regeneravimo funkcijos variklio išjungimo metu.

Taigi, tinklo droseliai įrengiami tarp tinklo ir dažnio keitiklio tokiomis sąlygomis: tinkle esant triukšmui (dėl įvairių priežasčių); su fazių disbalansu; kai maitinamas gana galingu (iki 10 kartų) transformatoriumi; jei iš vieno šaltinio maitinami keli dažnio keitikliai; jei KRM instaliacijos kondensatoriai prijungti prie tinklo.

Linijinis droselis suteikia:

• dažnio keitiklio apsauga nuo viršįtampių ir fazių disbalanso;

• grandinių apsauga nuo didelių trumpojo jungimo srovių variklyje;

• dažnio keitiklio eksploatavimo trukmės pailginimas.

EMP filtras

Dėl to, kad dažnio keitiklio varomas variklis iš esmės yra kintamoji apkrova, jo veikimas yra susijęs su neišvengiamu aukšto dažnio impulsų atsiradimu tinklo įtampoje, svyravimais, kurie prisideda prie parazitinės elektromagnetinės spinduliuotės generavimo iš maitinimo kabelių. , ypač jei šie kabeliai yra didelio ilgio. Tokia spinduliuotė gali pažeisti kai kuriuos netoliese esančius įrenginius.

Norint užtikrinti elektromagnetinį suderinamumą su spinduliuotei jautriais prietaisais, reikia tik EML filtro, kad būtų pašalinta spinduliuotė.

Trifazis elektromagnetinės spinduliuotės filtras skirtas slopinti trukdžius nuo 150 kHz iki 30 MHz pagal Faradėjaus elementų principą. EMI filtras turi būti prijungtas kuo arčiau dažnio keitiklio įvesties, kad aplinkiniai įrenginiai būtų patikimai apsaugoti nuo visų PWM trukdžių. Kartais EMP filtras jau yra įmontuotas į dažnio keitiklį.

DU / dt filtras

Vadinamasis dU / dt filtras yra trifazis L formos žemųjų dažnių filtras, susidedantis iš induktorių ir kondensatorių grandinių. Toks filtras taip pat vadinamas variklio droseliu ir dažnai gali neturėti kondensatorių, o induktyvumas bus reikšmingas. Filtro parametrai yra tokie, kad būtų slopinami visi trikdžiai, esant dažniams, viršijantiems dažnio keitiklio PWM keitiklio jungiklių perjungimo dažnį.

Jei filtre yra kondensatoriai, tada kiekvieno iš jų talpos vertė yra per kelias dešimtis nanofaradų ir induktyvumo vertės — iki kelių šimtų mikrohenrų. Dėl to šis filtras sumažina didžiausią įtampą ir impulsus trifazio variklio gnybtuose iki 500 V / μs, o tai apsaugo statoriaus apvijas nuo pažeidimų.

Taigi, jei pavara dažnai stabdo regeneracinį stabdymą, ji iš pradžių nebuvo sukurta veikti su dažnio keitikliu, turi žemą izoliacijos klasę arba trumpą variklio laidą, yra sumontuota sunkioje darbo aplinkoje arba naudojama esant 690 voltų įtampai, dU / dt A filtras yra rekomenduojama tarp dažnio keitiklio ir variklio.

Nors įtampa, tiekiama į variklį iš dažnio keitiklio, gali būti dvipolių kvadratinių impulsų, o ne grynos sinusinės bangos pavidalu, dU / dt filtras (su maža talpa ir induktyvumu) veikia srovę taip, kad ji veikia apvijos variklyje beveik tiksliai sinusoidinis… Svarbu suprasti, kad jei dU / dt filtrą naudosite didesniu nei jo nominalioji vertė dažniu, filtras perkais, tai yra, atsiras nereikalingų nuostolių.

Sinuso filtras (sinuso filtras)

Sinusinės bangos filtras yra panašus į variklio droselį arba dU / dt filtrą, tačiau skirtumas slypi tame, kad čia talpos ir induktyvumai yra dideli, todėl ribinis dažnis yra mažesnis nei pusė PWM inverterių jungiklių perjungimo dažnio. Taigi pasiekiamas geresnis aukšto dažnio trikdžių išlyginimas, o variklio apvijų įtampos forma ir srovės forma jose pasirodo daug artimesnė idealiai sinusinei.

Sinusinio filtro kondensatorių talpos matuojamos dešimtimis ir šimtais mikrofaradų, o ričių induktyvumas matuojamas vienetais ir dešimtimis milimetrų. Todėl sinusinės bangos filtras yra didelis, palyginti su įprasto dažnio keitiklio matmenimis.

Sinusinio filtro naudojimas leidžia kartu su dažnio keitikliu naudoti net variklį, kuris iš pradžių (pagal specifikaciją) nebuvo skirtas darbui su dažnio keitikliu dėl prastos izoliacijos. Tokiu atveju nebus padidinto triukšmo, greito guolių susidėvėjimo, apvijų perkaitimo aukšto dažnio srovėmis.

Galima saugiai naudoti ilgą kabelį tarp variklio ir dažnio keitiklio, kai jie yra toli vienas nuo kito, tuo pačiu pašalinant impulsų atspindžius kabelyje, kurie gali sukelti šilumos nuostolius dažnio keitiklyje.

Taigi, sinusinį filtrą rekomenduojama montuoti tokiomis sąlygomis, kai:

• būtina sumažinti triukšmą; jei variklis turi prastą izoliaciją;

• dažnai patiria regeneracinį stabdymą;

• dirba agresyvioje aplinkoje; prijungtas ilgesniu nei 150 metrų kabeliu;

• turėtų veikti ilgą laiką be priežiūros;

• veikiant varikliui, įtampa palaipsniui didėja;

• variklio vardinė darbinė įtampa yra 690 voltų.

Reikėtų prisiminti, kad sinusinio filtro negalima naudoti mažesniu už jo vardinę vertę dažniu (didžiausias leistinas žemyn dažnio nuokrypis yra 20%), todėl dažnio keitiklio nustatymuose būtina nustatyti ribą. dažnis žemiau. O dažnį virš 70 Hz reikia naudoti labai atsargiai ir keitiklio nustatymuose, jei įmanoma, iš anksto nustatyti prijungto sinusinio filtro talpos ir induktyvumo reikšmes.

Nepamirškite, kad pats filtras gali kelti triukšmą ir skleisti pastebimą kiekį kūno, nes net esant vardinei apkrovai ant jo nukrenta apie 30 voltų, todėl filtrą reikia montuoti tinkamomis vėsinimo sąlygomis.

Visi droseliai ir filtrai turi būti nuosekliai sujungti su varikliu kuo trumpesniu ekranuotu kabeliu. Taigi 7,5 kW varikliui maksimalus ekranuoto kabelio ilgis neturi viršyti 2 metrų.

Bendrojo režimo filtras – šerdis

Bendrojo režimo filtrai yra skirti aukšto dažnio triukšmui slopinti. Šis filtras yra diferencinis transformatorius ant ferito žiedo (tiksliau, ant ovalo), kurio apvijos yra tiesiogiai trifaziai laidai, jungiantys variklį su dažnio keitikliu.

Šis filtras skirtas sumažinti bendras sroves, kurias sukuria variklio guolio iškrovos. Dėl to bendro režimo filtras sumažina galimą elektromagnetinę emisiją iš variklio kabelio, ypač jei kabelis nėra ekranuotas. Trijų fazių laidininkai praeina per šerdies langą, o apsauginis įžeminimo laidininkas lieka lauke.

Šerdis pritvirtinama prie kabelio spaustuku, apsaugančiu feritą nuo žalingo ferito vibracijų poveikio (variklio veikimo metu ferito šerdis vibruoja). Filtras geriausiai montuojamas ant laido dažnio keitiklio gnybtų pusėje. Jei veikimo metu šerdis įkaista iki daugiau nei 70 ° C, tai rodo ferito prisotinimą, o tai reiškia, kad reikia pridėti šerdies arba sutrumpinti laidą. Geriau įrengti kelis lygiagrečius trifazius kabelius su savo šerdimi.