Memilih Reaktor Saluran dan Filter Keluaran untuk VFD

Instalasi VFD dapat mengalami dua masalah kelistrikan berbeda yang sering dikelompokkan dengan istilah “derau”. Di sisi suplai, penyearah drive menarik arus nonsinusoidal dan dapat mengganggu jaringan hulu. Di sisi motor, tepi tegangan PWM yang cepat merambat melalui kabel dan dapat membebani isolasi, bantalan, serta kabel sinyal di sekitarnya. Oleh karena itu, reaktor atau filter harus dipilih berdasarkan sisi drive dan masalah yang diukur.

Pisahkan Sisi Saluran dari Sisi Beban

Reaktor saluran input adalah induktor seri yang dipasang sebelum VFD. Impedansinya membatasi laju perubahan arus. Reaktor ini dapat mengurangi gangguan saluran, menurunkan puncak arus, dan menambahkan impedansi yang berguna ketika transformator suplai memiliki impedansi rendah dibandingkan drive. Reaktor juga menyebabkan penurunan tegangan dan panas, sehingga tidak boleh dianggap sebagai solusi universal.

Reaktor output dipasang di antara inverter dan motor. Reaktor ini bekerja pada gelombang PWM yang keluar dari drive. Tujuannya berbeda dari reaktor input: reaktor output dapat mengurangi puncak arus, memperlambat waktu kenaikan tegangan, dan membantu beberapa aplikasi kabel motor. Kecukupannya bergantung pada tegangan drive, frekuensi switching, isolasi motor, jenis kabel, panjang kabel, dan batas yang ditetapkan produsen VFD.

Filter harmonik dipasang di sisi input dan menargetkan harmonik arus orde rendah. Filter dV/dt atau filter gelombang sinus dipasang di sisi output. Filter dV/dt mengurangi kecuraman dan puncak pulsa tegangan. Filter sinus menekan komponen output berfrekuensi tinggi secara lebih agresif dan memberikan gelombang yang lebih mendekati gelombang sinus kepada motor. Perangkat-perangkat ini tidak dapat saling menggantikan.

Kemampuan dan Keterbatasan Reaktor Input

Drive enam pulsa mengisi bus DC melalui penyearah dioda. Arus ditarik dalam bentuk pulsa di dekat puncak gelombang tegangan AC. Penambahan reaktansi saluran AC, atau penggunaan drive dengan choke DC, menyebarkan pulsa arus tersebut dan dapat menurunkan distorsi harmonik arus total. Panduan mitigasi harmonik ABB membedakan peningkatan sederhana ini dari filter pasif tertala atau drive active-front-end.

Reaktor juga memberikan isolasi tertentu dari takik saluran dan kejadian transien. Namun, reaktor bukan perangkat proteksi surja dan tidak menjepit tegangan seperti SPD. Reaktor tidak dapat memperbaiki setiap masalah kualitas daya. Ketidakseimbangan tegangan yang parah, undervoltage berulang, resonansi, atau suplai generator yang lemah memerlukan kajian tingkat sistem.

Sebelum menentukan spesifikasi reaktor, catat kapasitas dan impedansi transformator, arus gangguan yang tersedia, arus input drive, kapasitor yang sudah ada, pengoperasian generator, dan spektrum harmonik yang terukur. Label impedansi dalam persentase saja tidak membuktikan bahwa instalasi yang telah selesai akan memenuhi batas harmonik.

Memilih Solusi Sisi Output

Inverter menghasilkan pulsa tegangan dengan tepi yang cepat. Pada terminal motor, impedansi kabel dan efek gelombang pantulan dapat meningkatkan tegangan puncak melebihi nilai yang diamati pada drive. Risiko umumnya meningkat seiring panjang kabel, tegangan, perilaku switching, dan kondisi isolasi motor. Tidak ada ambang panjang kabel universal yang aman.

Gunakan manual perangkat drive sebagai acuan utama. Manual tersebut harus menjelaskan panjang kabel motor yang diizinkan dan kapan reaktor output, filter dV/dt, filter common-mode, bantalan berisolasi, sikat pembumian, atau filter sinus diperlukan. ABB menjelaskan bahwa filter sinus merupakan jaringan low-pass yang terdiri dari reaktor dan kapasitor. Filter ini menekan komponen tegangan output berfrekuensi tinggi dan digunakan untuk aplikasi seperti kabel motor ekstra panjang, transformator penaik tegangan, atau motor lama.

Filter sinus juga dapat menetapkan batas pada frekuensi output, frekuensi switching, susunan kabel, atau ukuran drive. Kapasitornya tetap menarik arus meskipun beban mekanis rendah. Perlakukan drive, filter, kabel, dan motor sebagai satu sistem yang direkayasa.

Alur Kerja Pemilihan yang Praktis

1. Tentukan gejalanya

Jangan memulai dari komponen. Tentukan apakah masalahnya berupa distorsi arus input, trip overvoltage yang mengganggu, tegangan puncak pada terminal motor, arus bantalan, EMI konduksi, interferensi radiasi, atau derau motor yang terdengar. Satu aksesori jarang dapat menyelesaikan semuanya.

2. Lakukan pengukuran pada titik yang tepat

Untuk harmonik saluran, rekam tegangan dan arus pada titik kopling bersama saat beban yang mewakili kondisi operasi diterapkan. Untuk masalah output, gunakan instrumen dan probe yang sesuai untuk gelombang drive PWM. Multimeter standar tidak dapat menunjukkan waktu kenaikan atau puncak gelombang pantulan.

3. Periksa kombinasi yang ditetapkan produsen

Pastikan reaktor atau filter disetujui untuk seri drive, kelas tegangan, arus kontinu, tugas beban lebih, dan frekuensi output yang tepat. Patuhi persyaratan selungkup, ventilasi, konduktor, pembumian, dan jarak bebas. Periksa juga isolasi motor dan susunan bantalannya.

4. Modelkan kondisi operasi ekstrem

Periksa beban rendah dan tinggi, operasi bypass, kondisi regeneratif, suplai generator, kabel panjang, beberapa motor, dan switching kapasitor. ABB memperingatkan bahwa filter harmonik pasif dapat menghasilkan faktor daya leading pada beban ringan dan dapat berinteraksi dengan kapasitor lain melalui resonansi.

5. Lakukan komisioning dengan bukti

Catat tegangan saluran, arus fase, perilaku bus DC, gelombang pada terminal motor jika sesuai, suhu filter, alarm drive, dan getaran dasar. Ulangi pengukuran setelah mesin mencapai kondisi termal normal. Simpan catatan ini bersama parameter drive dan diagram satu garis.

Detail Instalasi yang Menentukan Hasil

Pasang komponen input sesuai gambar drive dan filter. Jangan sampai filter harmonik pasif input terpasang pada output; ABB secara eksplisit mengidentifikasi hal ini sebagai risiko koordinasi di lapangan. Jaga agar konduktor antara filter output dan drive tetap pendek jika diwajibkan oleh produsen. Jauhkan kabel motor dari kabel analog level rendah, encoder, dan komunikasi.

Gunakan bonding protektif kontinu dan terminasi kabel motor berpelindung sesuai spesifikasi. Filter tidak dapat menggantikan pembumian yang buruk atau penataan kabel yang tidak terkendali. Periksa suhu permukaan reaktor dan filter karena keduanya menambah rugi-rugi di dalam selungkup.

Batasan Rekayasa

Reaktor merupakan perangkat impedansi yang berguna, sedangkan filter merupakan jaringan selektif frekuensi. Nilainya berasal dari kesesuaian perangkat dengan mekanisme yang terukur. Untuk perangkat terkait, lihat koleksi VFD dan drive AC serta rangkaian drive dan kontrol gerak kami yang lebih luas. catatan teknis mitigasi harmonik dan panduan filter ACQ580 ABB memberikan konteks produsen yang bermanfaat. Pemilihan akhir tetap harus mengikuti manual untuk drive dan motor yang terpasang.