VFD'ler için Hat Reaktörleri ve Çıkış Filtrelerinin Seçilmesi

Bir VFD kurulumu, genellikle “gürültü” sözcüğü altında toplanan iki farklı elektriksel sorundan etkilenebilir. Besleme tarafında sürücünün doğrultucusu sinüs biçiminde olmayan akım çeker ve üst şebekeyi bozabilir. Motor tarafında ise hızlı PWM gerilim kenarları kablo üzerinden ilerleyerek yalıtıma, rulmanlara ve yakındaki sinyal kablolarına zarar verebilir. Bu nedenle bir reaktör veya filtre, sürücünün hangi tarafında kullanılacağına ve ölçülen soruna göre seçilmelidir.

Hat Tarafını Yük Tarafından Ayırın

Giriş hat reaktörü, VFD’nin önüne seri bağlanan bir endüktanstır. Empedansı, akımın değişim hızını sınırlar. Hat bozulmalarını yumuşatabilir, akım tepe değerlerini azaltabilir ve besleme transformatörü sürücüye kıyasla düşük empedanslı olduğunda yararlı bir empedans sağlayabilir. Ancak gerilim düşümüne ve ısınmaya da neden olur; bu nedenle evrensel bir çözüm olarak değerlendirilmemelidir.

Çıkış reaktörü, evirici ile motor arasına monte edilir. Sürücüden çıkan PWM dalga biçimi üzerinde etkilidir. Amacı giriş reaktöründen farklıdır: tepe akımını azaltabilir, gerilim yükselme süresini yumuşatabilir ve bazı motor kablosu uygulamalarına yardımcı olabilir. Yeterli olup olmadığı; sürücü gerilimine, anahtarlama frekansına, motor yalıtımına, kablo tipine, kablo uzunluğuna ve VFD üreticisinin sınırlarına bağlıdır.

Harmonik filtre giriş tarafında bulunur ve düşük dereceli akım harmoniklerini hedefler. dV/dt filtresi veya sinüs dalgası filtresi çıkış tarafında bulunur. dV/dt filtresi, gerilim darbelerinin dikliğini ve tepe değerini azaltır. Sinüs filtresi, yüksek frekanslı çıkış bileşenlerini daha güçlü biçimde bastırır ve motora sinüs dalgasına daha yakın bir dalga biçimi sunar. Bu cihazlar birbirinin yerine kullanılamaz.

Giriş Reaktörünün Yapabilecekleri ve Yapamayacakları

Altı darbeli bir sürücü, DC barasını bir diyot doğrultucusu üzerinden şarj eder. Akım, AC gerilim dalga biçiminin tepe noktaları yakınında darbeler halinde çekilir. AC hat reaktansı eklemek veya DC bobinli bir sürücü kullanmak, bu akım darbelerini yayar ve toplam harmonik akım bozulmasını azaltabilir. ABB’nin harmonik azaltma kılavuzu, bu sınırlı iyileşmeyi ayarlı pasif filtreden veya aktif ön uçlu bir sürücüden ayırır.

Reaktör ayrıca hat çentiklenmesine ve geçici olaylara karşı bir miktar yalıtım sağlar. Ancak aşırı gerilim koruma cihazı değildir ve bir SPD gibi gerilimi sınırlamaz. Her güç kalitesi sorununu düzeltemez. Ciddi gerilim dengesizliği, tekrarlanan düşük gerilim, rezonans veya zayıf jeneratör beslemesi sistem düzeyinde inceleme gerektirir.

Bir reaktör belirtmeden önce transformatör gücünü ve empedansını, mevcut kısa devre akımını, sürücü giriş akımını, mevcut kapasitörleri, jeneratör çalışma koşullarını ve ölçülen harmonik spektrumunu kaydedin. Yalnızca yüzde empedans etiketi, tamamlanmış kurulumun bir harmonik sınırını karşılayacağını kanıtlamaz.

Çıkış Tarafı Çözümünü Seçme

Evirici, hızlı kenarlara sahip gerilim darbeleri üretir. Motor terminallerinde kablo empedansı ve yansıyan dalga etkileri, tepe gerilimini sürücüde gözlemlenen değerin üzerine çıkarabilir. Risk genellikle kablo uzunluğu, gerilim, anahtarlama davranışı ve motor yalıtımının durumuyla artar. Evrensel olarak güvenli bir kablo uzunluğu eşiği yoktur.

Kontrol edici referans olarak sürücünün donanım kılavuzunu kullanın. Kılavuzda izin verilen motor kablosu uzunluğu ve hangi durumlarda çıkış reaktörü, dV/dt filtresi, ortak-mod filtresi, yalıtımlı rulman, topraklama fırçası veya sinüs filtresi gerektiği belirtilmelidir. ABB, sinüs filtrelerinin reaktör ve kapasitörlerden oluşan alçak geçiren devreler olduğunu belirtir. Bu filtreler, yüksek frekanslı çıkış gerilim bileşenlerini bastırır ve ekstra uzun motor kabloları, yükseltici transformatörler veya eski motorlar gibi uygulamalarda kullanılır.

Sinüs filtresi; çıkış frekansı, anahtarlama frekansı, kablo düzeni veya sürücü boyutlandırması üzerinde de sınırlamalar getirebilir. Mekanik yük düşük olsa bile kapasitörleri akım çeker. Sürücüyü, filtreyi, kabloyu ve motoru tek bir mühendislik sistemi olarak değerlendirin.

Pratik Seçim İş Akışı

1. Belirtiyi tanımlayın

Bir bileşenle başlamayın. Sorunun giriş akımı bozulması, istenmeyen aşırı gerilim açmaları, motor terminalindeki tepe gerilimi, rulman akımı, iletilen EMI, yayılan parazit veya duyulabilir motor gürültüsü olup olmadığını belirleyin. Tek bir aksesuar bunların hepsini nadiren çözer.

2. Doğru noktalarda ölçüm yapın

Hat harmonikleri için gerilimi ve akımı, temsili yük altında ortak bağlantı noktasında kaydedin. Çıkış sorunları için PWM sürücü dalga biçimlerine uygun sınıflandırmaya sahip cihazlar ve problar kullanın. Standart bir multimetre, yükselme süresini veya yansıyan dalga tepe değerlerini gösteremez.

3. Üreticinin kombinasyonlarını kontrol edin

Reaktörün veya filtrenin tam sürücü serisi, gerilim sınıfı, sürekli akımı, aşırı yük çalışma koşulu ve çıkış frekansı için onaylandığını doğrulayın. Pano, havalandırma, iletken, topraklama ve açıklık gerekliliklerine uyun. Motor yalıtımını ve rulman düzenini de gözden geçirin.

4. Çalışma sınırlarını modelleyin

Düşük ve yüksek yükü, bypass çalışmasını, rejeneratif koşulları, jeneratör beslemesini, uzun kabloları, birden çok motoru ve kapasitör anahtarlamasını kontrol edin. ABB, pasif harmonik filtrelerin düşük yükte kapasitif güç faktörü oluşturabileceği ve diğer kapasitörlerle rezonans üzerinden etkileşime girebileceği konusunda uyarır.

5. Kanıtlarla devreye alın

Hat gerilimini, faz akımını, DC bara davranışını, uygun olduğunda motor terminali dalga biçimini, filtre sıcaklığını, sürücü alarmlarını ve temel titreşimi kaydedin. Makine normal termal koşullara ulaştıktan sonra ölçümleri tekrarlayın. Bu kayıtları sürücü parametreleri ve tek hat şemasıyla birlikte saklayın.

Sonucu Belirleyen Kurulum Ayrıntıları

Giriş bileşenlerini sürücü ve filtre çizimlerine göre yerleştirin. Giriş pasif harmonik filtresini yanlışlıkla çıkışa monte etmeyin; ABB bunu açıkça sahadaki koordinasyon risklerinden biri olarak tanımlar. Üreticinin gerektirdiği durumlarda çıkış filtresi ile sürücü arasındaki iletkenleri kısa tutun. Motor kablolarını düşük seviyeli analog, enkoder ve iletişim kablolarından uzağa yönlendirin.

Sürekli koruyucu kuşaklama kullanın ve blendajlı motor kablosunu belirtildiği şekilde sonlandırın. Filtreler, yetersiz topraklamayı veya kontrolsüz kablo güzergâhını telafi etmez. Her ikisi de pano içinde kayıplar oluşturduğundan reaktör ve filtre yüzey sıcaklıklarını kontrol edin.

Mühendislik Sınırı

Reaktörler yararlı empedans cihazlarıdır; filtreler ise frekans seçici devrelerdir. Değerleri, cihazın ölçülen mekanizmayla eşleştirilmesinden kaynaklanır. İlgili donanım için VFD ve AC sürücü koleksiyonumuzu ve daha geniş sürücüler ve hareket kontrolü ürün yelpazemizi inceleyin. ABB’nin harmonik azaltma teknik notu ve ACQ580 filtre kılavuzu yararlı üretici bağlamı sağlar. Nihai seçim yine de kurulu sürücü ve motorun kılavuzlarına uygun olmalıdır.