Купить Преобразователи частоты стабилизаторы бесперебойник Киев УкраинаКиев (044)362-53-74
МТС (099)602-84-28

Контакт Контакт
Преобразователи частоты
экономия и эффективность управления эл.двигателем
Powergroup.com.ua - PowerGroup UA
banner-shitovoe
Я хочу повысить экономичность регулирования скорости электродвигателя Я хочу снизить пусковые токи и плавно запускать компрессор, насос, конвеер altistart48, altistart01

Электромагнитная совместимость Altivar


В данной статье рассмотрим, электромагнитная совместимость (ЭМС) преобразователей частоты с питающей сетью   Исследования и имеющийся опыт показывают, что частотно-регулируемые асинхронные электроприводы вносят ряд особенностей и оказывают влияние на протекание электромагнитных и электромеханических процессов в установившихся режимах, при коротких замыканиях, АВР, самозапуске.

 В то же время процессы коммутации в преобразователях частоты, сопровождающиеся скачкообразным изменением параметров цепей, приводят к искажениям форм напряжения и тока, как в сети электроснабжения, так и в приводных асинхронных двигателях. Искажения сопровождаются генерированием высших гармоник и перенапряжениями на статоре двигателя.
  Это определяет необходимость обеспечения условий для электромагнитной совместимости преобразователей частоты как с системой электроснабжения, так и с приводными асинхронными двигателями, понимая под электромагнитной совместимостью способность электроустановки функционировать в заданной электромагнитной среде так, чтобы не вызывать недопустимого электромагнитного воздействия (недопустимых помех) на эту среду и находящихся в ней устройств.
  Многообразие видов помех и их источников диктует самые разнообразные способы обеспечения ЭМС с учетом требований стандарта качества электроэнергии. Основными средствами решения проблемы ЭМС являются индивидуальное подавление помех у их источников, централизованное их подавление в электрических сетях (в частных случаях сводящееся к такому формированию сети электроснабжения, при котором исключаются воздействия помех на другие электроприемники), обеспечение повышенной помехозащищенности чувствительных электроприемников.
  Типовая схема подключения преобразователя частоты изображена на рис. 36.
  По вводу, в архитектуру системы на базе преобразователя частоты могут входить: сетевой дроссель (1), пассивный фильтр (2), фильтр ЭМС (3) и дроссель постоянного тока (4).

 


типовая схема подключения Altivar


Проблема электромагнитной совместимости преобразователей с сетями электроснабжения связана, главным образом, с искажениями формы питающего преобразователи напряжения и потребляемого ими тока.
Основными решениями по уменьшению гармонических составляющих тока является применение:

  1. сетевых дросселей;
  2. дросселей постоянного тока;
  3. пассивных фильтров;
  4. использование пассивных фильтров совместно с дросселями постоянного тока.

Эти четыре решения могут быть применены для одной и той же установки. Как правило, проще и экономичнее нейтрализовать гармоники на уровне установки в целом, чем на уровне отдельного аппарата, особенно при использовании пассивных фильтров и активных компенсаторов.
  При проектировании необходимо помнить, что ЭМС фильтры могут применяться только при питании от сети типа TN (соединение с нейтралью) и TT (соединение с глухозаземленной нейтралью). В приложении D2.1 стандарта МЭК 61800-3 указано, что при питании от сети типа IT (с независимой или изолированной нейтралью) фильтры не используются, т.к. они могут привести к случайному срабатыванию устройств контроля изоляции. В дополнение к вышесказанному, эффективность фильтров при таком типе питания зависит от сопротивления между нейтралью и землей, поэтому их применение не рекомендуется.
  Если установка должна быть подключена к сети типа IT, то решить проблему можно включением изолирующего трансформатора и локального подключения установки к сети типа TN или TT

Сетевые дроссели

Простейшим способом снижения уровня генерируемых нелинейными нагрузками высших гармоник тока во внешнюю сеть является последовательное включение линейных дросселей (рис. 37 а, б). Такой дроссель имеет малое значение индуктивного сопротивления на основной частоте 50 Гц и значительные величины сопротивлений для высших гармоник, что приводит к их ослаблению. При этом снижается коэффициент искажения амплитуды тока (крест-фактор) - Ka и коэффициент искажения действующего значения входного тока - Kg.


коэффициент искажения амплитуды тока - Altivar


где:
Iим - амплитуда импульса тока, I - действующее значение несинусоидального тока.

действующее значение несинусоидального тока - Altivar


где:
I- действующее значение основной (первой) гармоники тока,
In - действующее значение «n»-ой гармоники тока.
Коэффициент искажения действующего значения тока определяется по формуле:

Коэффициент искажения  действующего значения тока Altivar


Кривые токов нелинейных нагрузок - Altivar


Кривые токов нелинейных нагрузок при последовательном включении дроселей


Сетевой дроссель защищает преобразователь частоты при коротких замыканиях на его выходе, ограничивая скорость нарастания тока короткого замыкания и установившийся ток короткого замыкания, способствуя успешному срабатыванию токовой защиты преобразователя частоты. Кроме того, провалы и всплески напряжения на входе приводят к кратковременному увеличению токов через диоды неуправляемого выпрямителя. Вызвано это свойством конденсаторов в промежуточном звене постоянного тока. При скачкообразном увеличении напряжения на входе преобразователя частоты напряжение на конденсаторе увеличивается плавно по экспоненциальному закону, а скорость нарастания тока через диоды ограничивается только собственной индуктивностью питающей сети (практически не ограничивается), и при определенных уровнях перенапряжения всплески тока становятся выше критической величины для диода, который выходит из строя.
  При перекосах фаз питающего напряжения, вызванного неравномерностью нагрузки, подключенной к разным фазам, использование сетевого дросселя приводит к выравниванию линейных напряжений на входе преобразователя частоты. Это объясняется тем, что большие линейные напряжения приводят к большим падениям напряжения на реактивном сопротивлении сетевого дросселя и соответственно меньшие линейные напряжения вызывают меньшие падения напряжения, в результате трехфазная система напряжений выравнивается. Перекосы напряжения по фазам вызывают увеличение токов через диоды неуправляемого выпрямителя, что также может привести к выходу их из строя.
  Рекомендуемые дроссели позволяют ограничить линейный ток. Рекомендации по использованию дросселей разработаны в соответствии с требованиями стандарта EN 50178.
  Значения индуктивности должны соответствовать падению напряжения от 3 до 5 % номинального напряжения сети. Более высокое значение вызывает потерю момента.

Использование сетевых дросселей особенно рекомендуется в следующих случаях:
  • при наличии в сети питания значительных помех от другого оборудования;
  • при асимметрии напряжения питания между фазами > 1,8 % номинального напряжения;
  • при питании ПЧ от линии с низким полным сопротивлением (преобразователь расположен рядом с трансформаторами, в 10 раз более мощными, чем преобразователь). Ожидаемый ток короткого замыкания, в точке подключения ПЧ, не должен превышать максимальных значений, приведенных в таблицах. При использовании сетевых дросселей можно подключаться к сетям:

/ ток к.з. > 22 кА при 200/240 В;
/ ток к.з. > 65 кА при 380/500 В и 525/600 В)

  • при установке большого количества ПЧ на одной линии;
  • для уменьшения перегрузки конденсаторов, повышающих cos ф, если установка оснащена батареей конденсаторов для повышения коэффициента мощности.

Из всего спектра преобразователей частоты Altivar, сетевые дроссели являются дополнительным оборудованием для преобразователей Altivar 312, Altivar 61 и Altivar 71.
  Использование сетевых дросселей является обязательным при питании трехфазных преобразователей ATV 71HU40M3 - HU75M3 от однофазной сети 200 - 240 В, 50/60 Гц, ATV 61HU40M3 - HU75M3 от однофазной сети 200 - 240 В, 50/60 Гц.
  Для выбора необходимого дросселя достаточно воспользоваться каталогом на соответствующий тип преобразователя частоты.
  Altivar 312 - стр. 36, 37;
  Altivar 61 - стр. 66 - 68;
  Altivar 71 - стр. 156 - 160.

Пассивные фильтры

Являются дополнительным или встроенным оборудованием для всех типов преобразователей.
Для уменьшения гармонических составляющих тока при использовании преобразователей в первой зоне применяются пассивные фильтры. Так же как и сетевые дроссели, они устанавливаются по питанию непосредственно перед ПЧ.
Пассивный фильтр позволяет уменьшить гармоники тока с полным уровнем искажения меньше 10 - 16 %. Эти искажения могут быть уменьшены до 5 - 10 % при совместном применении с дросселем постоянного тока. Недостатком применения пассивных фильтров является увеличение реактивной мощности при работе на холостом ходу или при небольшой нагрузке. Для снижения реактивной мощности конденсаторы фильтра могут быть отключены с помощью контактора, управляемого с релейного выхода ПЧ, например, при значении тока меньше 10 % номинального тока преобразователя частоты (In); (см. «Руководство по Программированию»).

Дроссели постоянного тока

Подключаются к специальным клеммам преобразователя частоты и являются дополнительным звеном фильтра силового выпрямителя. Они еще более эффективно, чем сетевые дроссели улучшают коэффициент мощности и подавляют высшие гармоники. Дроссель постоянного тока позволяет уменьшить гармонические составляющие тока для соответствия стандарту 61000-3-2 для преобразователей частоты с сетевым током от 16 до 75 A. Преобразователь, оснащенный дросселем, соответствует проекту стандарта МЭК/61000-3-12.
Дроссель поставляется в комплекте с преобразователями ATV 71HD55M3X, HD75M3X и ATV71HD90N4 - HC50N4, ATV61HD55M3X, HD90M3X и ATV 61HD90N4 - HC63N4 и встраивается в преобразователи ATV61W***N4, ATV 61W***N4C и ATV61HD18N4 « 75N4.
Таким образом, применение дросселей постоянного тока способствует:

  1. уменьшению гармонических составляющих тока;
  2. сохранению момента двигателя по сравнению с применением сетевого дросселя;
  3. уменьшению суммарного коэффициента гармоник на 5 -10 % по сравнению с применением пассивных фильтров.

Входные фильтры подавления радиопомех

Все преобразователи частоты серии Altivar (*) снабжены входными фильтрами подавления радиопомех в соответствии со стандартами МЭК 1800-3 и EN 61800-3, что отвечает требованиям ЕС по электромагнитной совместимости.
  Дополнительные фильтры позволяют удовлетворять самым жестким требованиям: они предназначены для уменьшения наведенного излучения в сети ниже пределов, установленных стандартами EN 55011 класс A (1) или EN 55022, класс B.
  Более подробная информация о случаях, в которых необходимо использовать фильтры, приведена в каталогах.
  Фильтры имеют отверстия для крепления к преобразователям.
  Фильтры могут применяться только при питании от сети типа TN (соединение с нейтралью) и TT (соединение с глухозаземлен- ной нейтралью).
Фильтры нельзя применять в сетях типа IT (с резонансно-заземленной или изолированной нейтралью).
  В приложении D2.1 стандарта МЭК 1800-3 указано, что при этом типе питания фильтры не должны использоваться, так как они могут привести к случайному срабатыванию устройств контроля изоляции. Эффективность фильтров при таком типе питания зависит от сопротивления между нейтралью и землей, поэтому их применение не рекомендуется.
  Если установка должна быть подключена к сети типа IT, то решить проблему можно включением изолирующего трансформатора и локального подключения установки к сети типа TN или TT
  ЭМС преобразователей частоты и установки компенсации реактивной мощности
Если низковольтовая распределительная сеть оснащена установками компенсации реактивной мощности, существует вероятность возникновения резонансных явлений. Эта проблема может возникнуть при любом способе компенсации реактивной мощности (централизованная, групповая или индивидуальная компенсация). Опасность заключается в том, что резонансные явления на высших гармониках являются причиной больших искажений токов и напряжений в распределительных сетях и вызывают перегрузку силовых конденсаторов.
  В процессе пуска и торможения с помощью преобразователя частоты, работающего с управлением силовых модулей широтноимпульсной модуляцией, формируется высокочастотная помеха с изменяющимся спектром. Поэтому определить конкретную частотную область возникновения резонанса достаточно трудно.
  Решением проблемы может быть применение частотно-регулируемых приводов, соответствующих стандарту МЭК/EN 55011, класс А, группа 1, МЭК/EN 61800-3, категория С2 и МЭК/EN 55011, класс В, группа 1, МЭК/EN 61800-3, категория С1, наведенные и излучаемые помехи которых настолько малы, что не вызывают резонансных явлений. К таким ПЧ относятся преобразователи, оснащенные встроенными или дополнительными фильтрами ЭМС.
  Наиболее эффективное подавление радиопомех достигается одновременным применением ЭМС фильтров и сетевых дросселей.

Вывод: Если низковольтовая распределительная питающая сеть оснащена установками компенсации реактивной мощности, то допустимо применение только преобразователей частоты, оснащенных фильтрами электромагнитной совместимости и сетевыми дросселями.

По вопросам выбора, покупки, настройки и эксплуатации преобразователей частоты Altivar Вы всегда можете обращаться к инженерам компании PowerGroup LLC.

 

 
© 2013 PowerGroup, LLC
бесперебойник, автоматизация производства, преобразователи частоты, Schneider Electric, altivar