Избор на мрежови реактори и изходни филтри за честотни регулатори

Една инсталация с ЧРП може да има два различни електрически проблема, които често се обобщават с думата „шум“. От страната на захранването изправителят на задвижването консумира несинусоидален ток и може да наруши работата на мрежата нагоре по веригата. От страната на двигателя бързите фронтове на ШИМ напрежението преминават през кабела и могат да натоварят изолацията, лагерите и близко разположените сигнални проводници. Затова реакторът или филтърът трябва да се избира според страната на задвижването и измервания проблем.

Разграничете страната на мрежата от страната на товара

Входният мрежов реактор е последователно свързан дросел, монтиран преди ЧРП. Импедансът му ограничава скоростта на промяна на тока. Той може да смекчи смущенията в мрежата, да намали пиковете на тока и да добави полезен импеданс, когато захранващият трансформатор е твърд спрямо задвижването. Същевременно внася спад на напрежението и топлинни загуби, затова не бива да се разглежда като универсално решение.

Изходният реактор се монтира между инвертора и двигателя. Той въздейства върху ШИМ формата на сигнала, излизаща от задвижването. Предназначението му се различава от това на входния реактор: може да намали пиковия ток, да забави нарастването на напрежението и да помогне при някои приложения с двигателни кабели. Дали е достатъчен, зависи от напрежението на задвижването, честотата на превключване, изолацията на двигателя, вида и дължината на кабела и ограниченията на производителя на ЧРП.

Хармоничният филтър се поставя от страната на входа и е предназначен за хармониците на тока от нисък ред. Филтърът dV/dt или синусоидалният филтър се поставя от страната на изхода. Филтърът dV/dt намалява стръмността и пиковата стойност на импулсите на напрежението. Синусоидалният филтър потиска високочестотните изходни компоненти по-агресивно и подава към двигателя форма на сигнала, по-близка до синусоида. Тези устройства не са взаимозаменяеми.

Какво може и какво не може да направи входният реактор

Шестпулсовото задвижване зарежда постояннотоковата си шина чрез диоден изправител. Токът се консумира на импулси близо до пиковете на синусоидалното променливо напрежение. Добавянето на променливотоков реактивен импеданс или използването на задвижване с постояннотоков дросел разтегля тези токови импулси и може да намали общото хармонично изкривяване на тока. Насоките на ABB за ограничаване на хармониците разграничават това умерено подобрение от настроен пасивен филтър или задвижване с активен преден край.

Реакторът осигурява и известна изолация от засечки в мрежата и преходни процеси. Той обаче не е устройство за защита от пренапрежения и не ограничава напрежението като SPD. Не може да коригира всеки проблем с качеството на електроенергията. Силният дисбаланс на напрежението, повтарящото се понижено напрежение, резонансът или слабото захранване от генератор изискват системно проучване.

Преди специфицирането на реактор запишете номиналната мощност и импеданса на трансформатора, наличния ток на късо съединение, входния ток на задвижването, наличните кондензатори, работата на генератора и измерения хармоничен спектър. Самият етикет с процентния импеданс не доказва, че завършената инсталация ще отговаря на дадена граница за хармониците.

Избор на решение от страната на изхода

Инверторът генерира импулси на напрежението с бързи фронтове. На клемите на двигателя импедансът на кабела и ефектите от отразената вълна могат да повишат пиковото напрежение над стойността, наблюдавана при задвижването. Рискът обикновено се увеличава с дължината на кабела, напрежението, поведението при превключване и състоянието на изолацията на двигателя. Няма универсален безопасен праг за дължината на кабела.

Използвайте техническото ръководство за хардуера на задвижването като основен справочен документ. То трябва да определя допустимата дължина на кабела към двигателя и кога са необходими изходен реактор, dV/dt филтър, филтър за синфазни токове, изолиран лагер, заземителна четка или синусоидален филтър. ABB отбелязва, че синусоидалните филтри са нискочестотни мрежи, изградени от реактори и кондензатори. Те потискат високочестотните компоненти на изходното напрежение и се използват при приложения като изключително дълги кабели към двигатели, повишаващи трансформатори или по-стари двигатели.

Синусоидалният филтър може също да налага ограничения върху изходната честота, честотата на превключване, конфигурацията на кабела или оразмеряването на задвижването. Кондензаторите му консумират ток дори когато механичният товар е малък. Разглеждайте задвижването, филтъра, кабела и двигателя като една проектирана система.

Практически процес за избор

1. Определете симптома

Не започвайте с компонент. Установете дали проблемът е изкривяване на входния ток, нежелани изключвания поради пренапрежение, пиково напрежение на клемите на двигателя, ток през лагерите, проводими електромагнитни смущения, излъчени смущения или чуваем шум от двигателя. Един аксесоар рядко решава всички тези проблеми.

2. Измервайте в правилните точки

При мрежови хармоници регистрирайте напрежението и тока в точката на общо свързване при представителен товар. При проблеми на изхода използвайте уреди и сонди, предназначени за ШИМ вълнови форми от задвижвания. Стандартният мултиметър не може да покаже времето на нарастване или пиковете от отразената вълна.

3. Проверете комбинациите, одобрени от производителя

Потвърдете, че реакторът или филтърът е одобрен за точната серия задвижване, класа на напрежение, постоянния ток, режима на претоварване и изходната честота. Спазвайте изискванията за корпус, вентилация, проводници, заземяване и отстояния. Прегледайте също изолацията на двигателя и конфигурацията на лагерите.

4. Моделирайте крайните режими на работа

Проверете нисък и висок товар, работа в байпас, регенеративни условия, захранване от генератор, дълги проводници, няколко двигателя и превключване на кондензатори. ABB предупреждава, че пасивните хармонични филтри могат да създадат изпреварващ коефициент на мощността при малък товар и да взаимодействат с други кондензатори чрез резонанс.

5. Въведете в експлоатация с доказателства

Запишете мрежовото напрежение, фазовия ток, поведението на постояннотоковата шина, формата на сигнала на клемите на двигателя, когато е уместно, температурата на филтъра, алармите на задвижването и базовите вибрации. Повторете измерванията, след като машината достигне нормалните си топлинни условия. Съхранявайте тези записи заедно с параметрите на задвижването и еднолинейната схема.

Монтажни детайли, които определят резултата

Поставяйте входните компоненти според чертежите на задвижването и филтъра. Не монтирайте по погрешка входен пасивен хармоничен филтър на изхода; ABB изрично посочва това като риск при координация на място. Поддържайте къси проводниците между изходния филтър и задвижването, когато производителят го изисква. Прокарвайте проводниците към двигателя далеч от аналогови кабели за ниски нива, енкодерни и комуникационни кабели.

Осигурете непрекъсната защитна еквипотенциална връзка и свържете екранирания двигателен кабел според спецификацията. Филтрите не компенсират лошо заземяване или неконтролирано прокарване на кабели. Проверявайте повърхностните температури на реактора и филтъра, тъй като и двата добавят загуби в корпуса.

Инженерни граници

Реакторите са полезни импедансни устройства, докато филтрите са честотно селективни мрежи. Стойността им идва от съобразяването на устройството с измерен механизъм. За свързан хардуер разгледайте нашата колекция от ЧРП и променливотокови задвижвания и по-широката ни гама от задвижвания и системи за управление на движението. Техническата бележка на ABB за ограничаване на хармониците и насоките на ABB за филтри ACQ580 предоставят полезен контекст от производителя. Окончателният избор все пак трябва да следва ръководствата за конкретно инсталираните задвижване и двигател.