انتخاب راکتورهای خط و فیلترهای خروجی برای درایوهای فرکانس متغیر

نصب یک VFD ممکن است با دو مشکل الکتریکی متفاوت روبه‌رو شود که اغلب هر دو با واژه «نویز» توصیف می‌شوند. در سمت تغذیه، یکسوساز درایو جریان غیرسینوسی می‌کشد و می‌تواند شبکه بالادست را مختل کند. در سمت موتور، لبه‌های سریع ولتاژ PWM از طریق کابل منتقل می‌شوند و ممکن است به عایق، یاتاقان‌ها و سیم‌کشی سیگنال مجاور فشار وارد کنند. بنابراین، راکتور یا فیلتر باید بر اساس سمت درایو و مشکلی که اندازه‌گیری می‌شود انتخاب شود.

سمت خط را از سمت بار جدا کنید

راکتور خط ورودی، یک سلف سری است که پیش از VFD نصب می‌شود. امپدانس آن نرخ تغییر جریان را محدود می‌کند. این قطعه می‌تواند اختلالات خط را کاهش دهد، قله‌های جریان را کم کند و هنگامی که ترانسفورماتور تغذیه نسبت به درایو سخت است، امپدانس مفیدی ایجاد کند. همچنین باعث افت ولتاژ و تولید گرما می‌شود؛ بنابراین نباید آن را درمانی همگانی در نظر گرفت.

راکتور خروجی بین اینورتر و موتور نصب می‌شود. این قطعه بر شکل موج PWM خروجی درایو اثر می‌گذارد. هدف آن با راکتور ورودی متفاوت است: می‌تواند جریان قله‌ای را کاهش دهد، زمان افزایش ولتاژ را تعدیل کند و در برخی کاربردهای کابل موتور مفید باشد. کافی بودن آن به ولتاژ درایو، فرکانس کلیدزنی، عایق موتور، نوع کابل، طول کابل و محدودیت‌های سازنده VFD بستگی دارد.

فیلتر هارمونیک باید در سمت ورودی قرار گیرد و هارمونیک‌های جریان مرتبه پایین را هدف بگیرد. فیلتر dV/dt یا فیلتر موج سینوسی باید در سمت خروجی قرار گیرد. فیلتر dV/dt شیب و قله پالس‌های ولتاژ را کاهش می‌دهد. فیلتر سینوسی، مؤلفه‌های فرکانس‌بالای خروجی را با شدت بیشتری سرکوب می‌کند و شکل موجی نزدیک‌تر به موج سینوسی به موتور ارائه می‌دهد. این تجهیزات قابل جایگزینی با یکدیگر نیستند.

راکتور ورودی چه کارهایی می‌تواند و نمی‌تواند انجام دهد

یک درایو شش‌پالسه، باس DC خود را از طریق یکسوساز دیودی شارژ می‌کند. جریان در نزدیکی قله‌های شکل موج ولتاژ AC به‌صورت پالسی کشیده می‌شود. افزودن راکتانس خط AC یا استفاده از درایوی مجهز به چوک DC، این پالس‌های جریان را گسترده‌تر می‌کند و می‌تواند اعوجاج کل هارمونیکی جریان را کاهش دهد. راهنمای ABB برای کاهش هارمونیک، این بهبود محدود را از فیلتر پسیو تنظیم‌شده یا درایو با ورودی فعال متمایز می‌کند.

راکتور همچنین تا حدی از ناتچینگ خط و رخدادهای گذرا جداسازی ایجاد می‌کند. بااین‌حال، وسیله حفاظت در برابر اضافه‌ولتاژ نیست و مانند SPD ولتاژ را محدود نمی‌کند. این قطعه نمی‌تواند همه مشکلات کیفیت توان را اصلاح کند. عدم تعادل شدید ولتاژ، کم‌ولتاژی مکرر، تشدید یا تغذیه ضعیف ژنراتور به بررسی در سطح سیستم نیاز دارد.

پیش از تعیین مشخصات راکتور، ظرفیت و امپدانس ترانسفورماتور، جریان خطای در دسترس، جریان ورودی درایو، خازن‌های موجود، عملکرد ژنراتور و طیف هارمونیک اندازه‌گیری‌شده را ثبت کنید. درج درصد امپدانس به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که نصب نهایی حد هارمونیک موردنظر را برآورده خواهد کرد.

انتخاب راهکار سمت خروجی

اینورتر پالس‌های ولتاژ را با لبه‌های سریع تولید می‌کند. در پایانه‌های موتور، امپدانس کابل و اثرات موج بازتابی می‌توانند ولتاژ قله‌ای را بالاتر از مقدار مشاهده‌شده در درایو افزایش دهند. این خطر معمولاً با افزایش طول کابل، ولتاژ، رفتار کلیدزنی و فرسودگی عایق موتور بیشتر می‌شود. هیچ آستانه عمومی و ایمنی برای طول کابل وجود ندارد.

راهنمای سخت‌افزار درایو را مرجع اصلی قرار دهید. این راهنما باید طول مجاز کابل موتور و زمان نیاز به راکتور خروجی، فیلتر dV/dt، فیلتر مد مشترک، یاتاقان عایق، برس اتصال زمین یا فیلتر سینوسی را مشخص کند. ABB اشاره می‌کند که فیلترهای سینوسی شبکه‌های پایین‌گذر ساخته‌شده از راکتورها و خازن‌ها هستند. این فیلترها مؤلفه‌های فرکانس‌بالای ولتاژ خروجی را سرکوب می‌کنند و برای کاربردهایی مانند کابل‌های موتور بسیار طولانی، ترانسفورماتورهای افزاینده یا موتورهای قدیمی استفاده می‌شوند.

فیلتر سینوسی ممکن است برای فرکانس خروجی، فرکانس کلیدزنی، آرایش کابل یا ظرفیت درایو نیز محدودیت ایجاد کند. خازن‌های آن حتی هنگام پایین بودن بار مکانیکی نیز جریان می‌کشند. درایو، فیلتر، کابل و موتور را به‌عنوان یک سیستم مهندسی‌شده واحد در نظر بگیرید.

روند عملی انتخاب

۱. عیب را مشخص کنید

با یک قطعه شروع نکنید. مشخص کنید مشکل اعوجاج جریان ورودی، تریپ‌های ناخواسته اضافه‌ولتاژ، ولتاژ قله‌ای پایانه موتور، جریان یاتاقان، EMI هدایتی، تداخل تشعشعی یا صدای قابل‌شنیدن موتور است. یک تجهیز جانبی به‌ندرت همه این مشکلات را حل می‌کند.

۲. در نقاط درست اندازه‌گیری کنید

برای هارمونیک‌های خط، ولتاژ و جریان را در نقطه اتصال مشترک و تحت بار نماینده ثبت کنید. برای مشکلات خروجی، از ابزارها و پروب‌های مناسب شکل موج‌های PWM درایو استفاده کنید. مولتی‌متر استاندارد نمی‌تواند زمان خیز یا قله‌های موج بازتابی را نشان دهد.

۳. ترکیب‌های مورد تأیید سازنده را بررسی کنید

تأیید کنید که راکتور یا فیلتر برای سری دقیق درایو، کلاس ولتاژ، جریان پیوسته، وظیفه اضافه‌بار و فرکانس خروجی تأیید شده باشد. الزامات محفظه، تهویه، هادی، اتصال زمین و فاصله‌گذاری را رعایت کنید. عایق موتور و آرایش یاتاقان‌ها را نیز بررسی کنید.

۴. شرایط کاری حدی را مدل‌سازی کنید

بار کم و زیاد، عملکرد بای‌پس، شرایط باززایشی، تغذیه ژنراتور، کابل‌های طولانی، چند موتور و کلیدزنی خازن را بررسی کنید. ABB هشدار می‌دهد که فیلترهای هارمونیک پسیو می‌توانند در بار کم ضریب توان پیش‌فاز ایجاد کنند و از طریق تشدید با خازن‌های دیگر برهم‌کنش داشته باشند.

۵. راه‌اندازی را با شواهد انجام دهید

ولتاژ خط، جریان فاز، رفتار باس DC، شکل موج پایانه موتور در صورت لزوم، دمای فیلتر، هشدارهای درایو و ارتعاش پایه را ثبت کنید. پس از رسیدن ماشین به شرایط حرارتی عادی، اندازه‌گیری‌ها را تکرار کنید. این سوابق را همراه با پارامترهای درایو و دیاگرام تک‌خطی نگهداری کنید.

جزئیات نصب که نتیجه را تعیین می‌کنند

قطعات ورودی را مطابق نقشه‌های درایو و فیلتر نصب کنید. فیلتر هارمونیک پسیو ورودی را به‌اشتباه در خروجی نصب نکنید؛ ABB صراحتاً این مورد را یک خطر هماهنگی در محل نصب می‌داند. در جاهایی که سازنده الزام کرده است، هادی‌های بین فیلتر خروجی و درایو را کوتاه نگه دارید. سیم‌های موتور را از کابل‌های آنالوگ سطح‌پایین، انکودر و ارتباطات دور نگه دارید.

هم‌بندی حفاظتی پیوسته ایجاد کنید و کابل موتور شیلددار را مطابق مشخصات خاتمه دهید. فیلترها نمی‌توانند ضعف اتصال زمین یا مسیرکشی کنترل‌نشده کابل را جبران کنند. دمای سطح راکتور و فیلتر را بررسی کنید، زیرا هر دو درون محفظه تلفات ایجاد می‌کنند.

مرز مهندسی

راکتورها تجهیزات امپدانسی مفید هستند، درحالی‌که فیلترها شبکه‌های انتخاب‌گر فرکانس‌اند. ارزش آن‌ها از تطبیق تجهیز با سازوکار اندازه‌گیری‌شده ناشی می‌شود. برای تجهیزات مرتبط، مجموعه VFD و درایوهای AC و مجموعه گسترده درایوها و کنترل حرکت ما را بررسی کنید. یادداشت فنی کاهش هارمونیک و راهنمای فیلتر ACQ580 شرکت ABB نیز زمینه مفیدی از سوی سازنده ارائه می‌کنند. بااین‌حال، انتخاب نهایی همچنان باید مطابق راهنماهای درایو و موتور نصب‌شده انجام شود.