การเลือกรีแอคเตอร์ด้านอินพุตและฟิลเตอร์เอาต์พุตสำหรับ VFD

การติดตั้ง VFD อาจพบปัญหาทางไฟฟ้าได้สองประเภทที่มักเรียกรวมกันว่า “สัญญาณรบกวน” ทางด้านแหล่งจ่าย วงจรเรียงกระแสของไดรฟ์จะดึงกระแสที่ไม่เป็นรูปไซน์และอาจรบกวนระบบไฟฟ้าด้านต้นทาง ส่วนทางด้านมอเตอร์ ขอบแรงดัน PWM ที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วจะเดินทางผ่านสายเคเบิลและอาจสร้างความเครียดให้กับฉนวน ตลับลูกปืน และสายสัญญาณที่อยู่ใกล้เคียง ดังนั้นจึงต้องเลือกรีแอกเตอร์หรือตัวกรองให้เหมาะกับด้านของไดรฟ์และปัญหาที่กำลังวัด

แยกด้านไลน์ออกจากด้านโหลด

รีแอกเตอร์ไลน์ขาเข้าเป็นตัวเหนี่ยวนำที่ติดตั้งแบบอนุกรมก่อน VFD อิมพีแดนซ์ของรีแอกเตอร์จะจำกัดอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส ช่วยลดความรุนแรงของการรบกวนในสาย ลดพีกของกระแส และเพิ่มอิมพีแดนซ์ที่เป็นประโยชน์เมื่อหม้อแปลงแหล่งจ่ายมีความแข็งเมื่อเทียบกับไดรฟ์ รีแอกเตอร์ยังทำให้เกิดแรงดันตกและความร้อน จึงไม่ควรถือว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาได้ทุกกรณี

รีแอกเตอร์ขาออกติดตั้งอยู่ระหว่างอินเวอร์เตอร์กับมอเตอร์ โดยทำงานกับรูปคลื่น PWM ที่ออกจากไดรฟ์ จุดประสงค์แตกต่างจากรีแอกเตอร์ขาเข้า กล่าวคือสามารถลดพีกของกระแส ลดความชันของเวลาการเพิ่มขึ้นของแรงดัน และช่วยในงานบางประเภทที่ใช้สายมอเตอร์ได้ ความเพียงพอของรีแอกเตอร์ขึ้นอยู่กับแรงดันของไดรฟ์ ความถี่สวิตชิ่ง ฉนวนมอเตอร์ ประเภทสายเคเบิล ความยาวสาย และข้อจำกัดของผู้ผลิต VFD

ตัวกรองฮาร์มอนิกติดตั้งทางด้านขาเข้าและมุ่งลดฮาร์มอนิกกระแสลำดับต่ำ ส่วนตัวกรอง dV/dt หรือตัวกรองคลื่นไซน์ติดตั้งทางด้านขาออก ตัวกรอง dV/dt จะลดความชันและพีกของพัลส์แรงดัน ตัวกรองคลื่นไซน์จะกดองค์ประกอบความถี่สูงของเอาต์พุตได้มากกว่า และทำให้มอเตอร์ได้รับรูปคลื่นที่ใกล้เคียงคลื่นไซน์มากขึ้น อุปกรณ์เหล่านี้ใช้แทนกันไม่ได้

สิ่งที่รีแอกเตอร์ขาเข้าทำได้และทำไม่ได้

ไดรฟ์แบบหกพัลส์จะชาร์จบัส DC ผ่านวงจรเรียงกระแสแบบไดโอด กระแสจะถูกดึงเป็นพัลส์ใกล้กับจุดพีกของรูปคลื่นแรงดัน AC การเพิ่มรีแอกแตนซ์ของไลน์ AC หรือใช้ไดรฟ์ที่มีโช้ก DC จะช่วยกระจายพัลส์กระแสและลดความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวมของกระแสได้ แนวทางการลดฮาร์มอนิกของ ABB แยกความแตกต่างระหว่างการปรับปรุงในระดับนี้กับตัวกรองพาสซีฟแบบจูนหรือไดรฟ์แบบ active-front-end

รีแอกเตอร์ยังช่วยแยกวงจรจากการเกิดรอยบากบนไลน์และเหตุการณ์ทรานเชียนต์ได้ในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม รีแอกเตอร์ไม่ใช่อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากและไม่สามารถหนีบแรงดันได้เหมือน SPD อีกทั้งไม่สามารถแก้ปัญหาคุณภาพไฟฟ้าได้ทุกประเภท หากมีแรงดันไม่สมดุลรุนแรง แรงดันต่ำซ้ำ ๆ การเรโซแนนซ์ หรือแหล่งจ่ายจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีกำลังอ่อน จำเป็นต้องศึกษาระบบในภาพรวม

ก่อนกำหนดสเปกรีแอกเตอร์ ให้บันทึกพิกัดและอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลง กระแสลัดวงจรที่มีอยู่ กระแสขาเข้าของไดรฟ์ คาปาซิเตอร์ที่ติดตั้งอยู่ การทำงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่วัดได้ การระบุค่าเปอร์เซ็นต์อิมพีแดนซ์เพียงอย่างเดียวไม่ได้ยืนยันว่าการติดตั้งที่เสร็จสมบูรณ์จะเป็นไปตามค่าขีดจำกัดฮาร์มอนิก

การเลือกโซลูชันด้านขาออก

อินเวอร์เตอร์สร้างพัลส์แรงดันที่มีขอบเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ที่ขั้วมอเตอร์ อิมพีแดนซ์ของสายเคเบิลและผลของคลื่นสะท้อนอาจทำให้แรงดันพีกสูงกว่าค่าที่สังเกตได้ที่ไดรฟ์ ความเสี่ยงโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นตามความยาวสาย แรงดัน พฤติกรรมการสวิตชิ่ง และสภาพฉนวนมอเตอร์ จึงไม่มีเกณฑ์ความยาวสายเคเบิลสากลที่ปลอดภัยสำหรับทุกกรณี

ให้ใช้คู่มือฮาร์ดแวร์ของไดรฟ์เป็นเอกสารอ้างอิงหลัก คู่มือควรกำหนดความยาวสายมอเตอร์ที่อนุญาต และระบุว่าเมื่อใดจำเป็นต้องใช้รีแอกเตอร์ขาออก ตัวกรอง dV/dt ตัวกรองโหมดร่วม ตลับลูกปืนหุ้มฉนวน แปรงกราวด์ หรือตัวกรองคลื่นไซน์ ABB ระบุว่าตัวกรองคลื่นไซน์เป็นวงจรเครือข่ายความถี่ต่ำผ่านที่ประกอบด้วยรีแอกเตอร์และคาปาซิเตอร์ โดยจะกดองค์ประกอบแรงดันเอาต์พุตความถี่สูง และใช้กับงานต่าง ๆ เช่น สายมอเตอร์ที่ยาวเป็นพิเศษ หม้อแปลงเพิ่มแรงดัน หรือมอเตอร์รุ่นเก่า

ตัวกรองคลื่นไซน์อาจกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับความถี่เอาต์พุต ความถี่สวิตชิ่ง การจัดวางสาย หรือการเลือกขนาดไดรฟ์ด้วย คาปาซิเตอร์ของตัวกรองจะดึงกระแสแม้โหลดเชิงกลจะต่ำ ควรพิจารณาไดรฟ์ ตัวกรอง สายเคเบิล และมอเตอร์เป็นระบบวิศวกรรมเดียวกัน

ขั้นตอนการเลือกใช้งานที่เหมาะสม

1. ระบุอาการ

อย่าเริ่มจากการเลือกอุปกรณ์ ให้ระบุก่อนว่าปัญหาคือความเพี้ยนของกระแสขาเข้า การทริปจากแรงดันเกินที่ไม่พึงประสงค์ แรงดันพีกที่ขั้วมอเตอร์ กระแสในตลับลูกปืน EMI ที่ส่งผ่านตัวนำ การรบกวนแบบแผ่กระจาย หรือเสียงมอเตอร์ที่ได้ยิน อุปกรณ์เสริมเพียงชิ้นเดียวมักไม่สามารถแก้ปัญหาได้ทั้งหมด

2. วัดที่จุดที่ถูกต้อง

สำหรับฮาร์มอนิกของไลน์ ให้วัดแรงดันและกระแสที่จุดเชื่อมต่อร่วมภายใต้โหลดที่เป็นตัวแทนการใช้งานจริง สำหรับปัญหาด้านเอาต์พุต ให้ใช้เครื่องมือและโพรบที่มีพิกัดรองรับรูปคลื่นของไดรฟ์ PWM มัลติมิเตอร์มาตรฐานไม่สามารถแสดงเวลาการเพิ่มขึ้นของแรงดันหรือพีกจากคลื่นสะท้อนได้

3. ตรวจสอบการใช้งานร่วมกันตามผู้ผลิต

ยืนยันว่ารีแอกเตอร์หรือตัวกรองได้รับการรับรองสำหรับไดรฟ์ซีรีส์ รุ่นแรงดัน กระแสต่อเนื่อง ภาระโอเวอร์โหลด และความถี่เอาต์พุตที่ตรงกัน ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านตู้ ระบายอากาศ ตัวนำ การต่อลงดิน และระยะห่าง ตรวจสอบฉนวนมอเตอร์และรูปแบบตลับลูกปืนด้วย

4. จำลองสภาวะการทำงานสุดขั้ว

ตรวจสอบโหลดต่ำและสูง การทำงานแบบบายพาส สภาวะคืนพลังงาน แหล่งจ่ายจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สายยาว มอเตอร์หลายตัว และการสวิตชิ่งคาปาซิเตอร์ ABB เตือนว่าตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟอาจทำให้เกิดเพาเวอร์แฟกเตอร์นำเมื่อโหลดต่ำ และอาจเกิดปฏิสัมพันธ์กับคาปาซิเตอร์อื่นผ่านการเรโซแนนซ์

5. ทดสอบเดินระบบโดยมีหลักฐาน

บันทึกแรงดันไลน์ กระแสเฟส พฤติกรรมของบัส DC รูปคลื่นที่ขั้วมอเตอร์เมื่อเหมาะสม อุณหภูมิตัวกรอง สัญญาณเตือนไดรฟ์ และค่าการสั่นสะเทือนพื้นฐาน วัดซ้ำหลังจากเครื่องเข้าสู่สภาวะอุณหภูมิปกติ เก็บบันทึกเหล่านี้ไว้ร่วมกับพารามิเตอร์ไดรฟ์และแผนผังเส้นเดี่ยว

รายละเอียดการติดตั้งที่เป็นตัวกำหนดผลลัพธ์

ติดตั้งอุปกรณ์ขาเข้าตามแบบของไดรฟ์และตัวกรอง อย่าติดตั้งตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟขาเข้าที่ด้านขาออกโดยไม่ตั้งใจ ABB ระบุอย่างชัดเจนว่านี่เป็นความเสี่ยงด้านการประสานงานหน้างาน ให้สายตัวกรองขาออกถึงไดรฟ์สั้นตามที่ผู้ผลิตกำหนด เดินสายมอเตอร์ให้ห่างจากสายแอนะล็อกระดับต่ำ สายเอ็นโคดเดอร์ และสายสื่อสาร

ใช้การบอนดิ้งป้องกันอย่างต่อเนื่องและเข้าหัวสายมอเตอร์ชีลด์ตามข้อกำหนด ตัวกรองไม่สามารถชดเชยการต่อลงดินที่ไม่ดีหรือการเดินสายที่ไม่มีการควบคุมได้ ตรวจสอบอุณหภูมิพื้นผิวของรีแอกเตอร์และตัวกรอง เนื่องจากทั้งสองอุปกรณ์เพิ่มการสูญเสียภายในตู้

ขอบเขตทางวิศวกรรม

รีแอกเตอร์เป็นอุปกรณ์อิมพีแดนซ์ที่มีประโยชน์ ขณะที่ตัวกรองเป็นเครือข่ายที่เลือกตอบสนองตามความถี่ คุณค่าของอุปกรณ์เหล่านี้เกิดจากการจับคู่ให้ตรงกับกลไกที่วัดได้ สำหรับฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้อง โปรดดู คอลเลกชัน VFD และไดรฟ์ AC และ ผลิตภัณฑ์ไดรฟ์และระบบควบคุมการเคลื่อนที่ ของเรา เอกสาร บันทึกทางเทคนิคด้านการลดฮาร์มอนิก และ คำแนะนำตัวกรองสำหรับ ACQ580 ของ ABB ให้ข้อมูลจากผู้ผลิตที่เป็นประโยชน์ อย่างไรก็ตาม การเลือกขั้นสุดท้ายยังต้องเป็นไปตามคู่มือของไดรฟ์และมอเตอร์ที่ติดตั้งจริง