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

Контакт Контакт
Регулируемый электропривод
снижает энергозатраты до 25-40%
Powergroup.com.ua - PowerGroup UA
Главная / Статьи
Я хочу повысить экономичность регулирования скорости электродвигателя Я хочу снизить пусковые токи и плавно запускать компрессор, насос, конвеер altistart48, altistart01

Меры безопасной работы ПЧ Altivar


В процессе промышленного производства происходит не только износ подвижных механических частей, но и накапливаются различные мелкие повреждения, вызванные в первую очередь небрежной эксплуатацией оборудования. Наиболее опасными являются повреждения изоляции электрических кабелей, питающих различные узлы. Низкая культура производства, присутствующая на целом ряде предприятий, и низкая квалификация обслуживающего персонала приводят к тому, что на подобные повреждения не обращают внимание. Однако именно повреждения изоляции кабелей могут привести:


 

  1. к возгораниям в промышленных помещениях, из-за замыкания токов на землю по влажной поверхности, через токопроводя- щую пыль или по грязи;
  2. поражению человека электрическим током.

В этих случаях осуществить защиту и обеспечить безопасную работу оборудования можно, применив:

  1. устройства защитного отключения: дифференциальные выключатели нагрузки (УЗО) или дифференциальные автоматические выключатели (АДВ);
  2. устройство контроля изоляции - УКИ.

Проектировщикам следует учесть, то что дополнительные защиты электрических цепей никогда не бывают лишними, если ценой их применения является человеческая жизнь.
Поскольку на входе цепей питания преобразователя частоты типовым решением предусмотрена установка автоматических выключателей с магнитными расцепителями, то вместо них возможна установка автоматических выключателей с дифференциальными модулями или УЗО устанавливаются после автоматических выключателей.

  1. Встроенные защиты преобразователя частоты
  2. Все частотные преобразователи производства Schneider Electric оснащены набором встроенных защит. В случае срабатывания, все защиты вызывают блокирование регулятора и остановку двигателя в режиме свободного выбега. Полное отключение питания осуществляется линейным контактором, получающим сигнал от реле, встроенного в преобразователь.

Однако эти защиты не в состоянии обеспечить полную безопасность в случае механического повреждения изоляции кабеля.

Схемы заземления электрических сетей (СЗС)

В электрических сетях низкого напряжения существуют следующие основные типы заземления (рис. 59):

1. Схема ТТ.

В этой схеме, называемой схемой «с глухозаземленной нейтралью»:

  • нейтраль источника электроэнергии и корпуса электрических устройств присоединены к разным заземляющим устройствам;
  • все корпуса электроустановки, защищенной одним отключающим аппаратом, должны быть присоединены к одному заземляющему устройству. При применении схемы ТТ происходит немедленное отключение электропитания при любом замыкании на корпус (на землю).

2. Схема TN.

Основной принцип этой схемы, называемый «зануление», состоит в том, что любое замыкание на корпус эквивалентно однофазному короткому замыканию фаза-нейтраль. При этом также происходит немедленное отключение электропитания, для этого используется обычная мгновенная токовая защита.
В этой схеме:

  1. нейтральная точка на стороне НН каждого источника глухо заземлена;
  2. все корпуса электроустановок присоединены к нейтрали источника (и, следовательно, к земле) с помощью защитного заземляющего проводника. При этом если проводник РЕ отделен от рабочего нейтрального проводника - это схема TN-S.

Если проводник РЕ соединен с нейтральным проводом или изначально реализован только проводник PEN - это схема TN-C.
Внимание: Схема TN-C не рекомендуется для питания электронных устройств по причине возможного протекания токов высших гармоник в нейтральном проводнике, который одновременно является и защитным проводником.

3. Схема IT

В этой схеме, называемой схемой «с изолированной нейтралью»:

  • нейтраль трансформатора либо изолирована от земли (изолированная нейтраль), либо присоединена к земле через большое сопротивление (резистивная нейтраль);
  • все корпуса электроустановок соединены между собой и присоединены к земле.

Величина тока замыкания между фазой и землей зависит от схемы заземления электрических сетей. Часто эта величина слишком мала, для того чтобы произошло отключение питающего автомата существующими защитами: мгновенной токовой и защитой от перегрузок - это характерно для схем ТТ и IT.

Типы заземления

Особенности применения устройств дифференциальной защиты

При применении АДВ или УЗО необходимо помнить следующие условия:

 

4. Схема ТТ.

Использование АДВ или УЗО - это единственная возможность обнаружить токи утечек на землю. Так как, величина эквивалентного комплесного сопротивления цепей утечек неизвестна и может быть переменной величиной.

5. Схема TN-S или TN-C.

Использование АДВ или УЗО позволяет избавиться от проверки величины тока замыкания. Отключение электропитания производится даже тогда, когда ток замыкания, ограниченный большой длиной кабеля, недостаточен, чтобы привести в действие мгновенную токовую защиту.
Замечание: В соответствии с МЭК 60364:

  • УЗО не может быть использовано в сети TN-C,
  • если УЗО установлено в сети TN-C-S, то проводник PEN не может быть разветвлен ниже УЗО.

Схема IT

В схеме IT АДВ или УЗО используются в двух случаях:

  1. если ток короткого замыкания, возникающий при межфазном замыкании недостаточен для срабатывания мгновенной токовой защиты, например, на линиях, питающих удаленные потребители,
  2. при наличии нескольких групп потребителей, присоединенных к индивидуальным заземляющим устройствам (группы корпусов, не соединенные между собой).

Действие устройств дифференциальной защиты
   Наиболее важно срабатывание устройств дифференциальной защиты в двух случаях: при попадании человека под напряжение и при утечках тока на землю возникающих при частичном повреждении изоляции или в местах контактных подсоединений.
  Попадание человека под напряжение (прямое прикосновение)
В электрических цепях преобразователя частоты прямое прикосновение может произойти при различных ситуациях: прикосновение к шине или поврежденному кабелю, питающему ПЧ, прикосновение к токоведущим частям звена постоянного тока, прикосновение к поврежденному кабелю двигателя.
Если существует вероятность повреждения изоляции питающих и отходящих кабелей движущимися или вращающимися механическими узлами, и как следствие возможно попадание человека под напряжение, то в схемах с заземленной нейтролью должна быть предусмотрена дополнительная защита при помощи УЗО на 30 мА, установленного перед преобразователем частоты.
Во всех выше перечисленных случаях прямого прикосновения в схемах с изолированной нейтралью никакая защита, действующая на автоматическое отключение, не может быть применена, так как ток, протекающий через человека, не может быть отселектирован от рабочего тока. Главной защитой в этом случае служит неукоснительное соблюдение норм ПУЭ и правил техники безопасности.
Примечания:

  1. Последствия попадания человека под напряжение не зависят от точки прикосновения к токоведущим частям.
  2. Если несколько частотных преобразователей питаются от общей сети, то шины постоянного тока различных преобразователей находятся под общим потенциалом. Поэтому замыкания в разных регуляторах на стороне постоянного тока могут рассматриваться как замыкание в одном, где произошло прямое прикосновение.

Электрический пробой на землю по влажной поверхности, грязи или токопроводящей пыли (косвенное прикосновение).

Схемы ТТ и TN-S.

Варианты электрического пробоя представлены в таблице 11.

Варианты электрического пробоя на землю в сетях  ТТ и TN-S

Схема IT

В этой схеме нужно принимать в расчет и режим короткого замыкания. В таблице 12 приведены последствия и необходимые защиты в различных случаях.

  • Особый случай, когда имеется нескольких радиальных линий с подключенными к ним преобразователями частоты, корпуса которых присоединены к разным заземляющим устройствам, при этом все они питаются от одного источника электроэнергии. При возникновении одновременного двойного замыкания, полное сопротивление цепи тока замыкания увеличивается на величину суммарного сопротивления двух заземляющих устройств. Типовым решением проблемы может быть установка УЗО на каждом индивидуальным, питающем преобразователь  фидере.

Варианты электрического пробоя на землю в сетях IT

Проблемы, связанные с применением АДВ или УЗО

Вызывать проблемы, связанные с применением АДВ или УЗО в схемах питания преобразователя частоты, могут:

 

1. Токи утечки высокой частоты

Форма напряжения, вырабатываемого регулятором, и особенно присутствие крутых фронтов напряжения в моменты коммутации инвертора, является причиной появления токов утечки высокой частоты, протекающих по питающему кабелю. Мгновенное значение этих токов может достигать нескольких ампер, а действующее значение - десятков и сотен миллиампер. Спектр и амплитуда этих токов зависит от частоты ШИМ (между 1 и 20 кГц) и от характеристик установки:

  • питания - СЗС и полного сопротивления линии;
  • типа и длины кабеля к двигателю (экранированный или неэкранированный, наличие защитного проводника);
  • мощности двигателя.

Высокочастотные токи утечки могут явиться причиной неправильной работы АДВ или УЗО, так как они селектируются дифференциальными трансформаторами тока, наравне с пятидесятигерцовыми токами утечки . Это явление искажает величину измеренного дифференциального тока, в особенности, если кабель, проложенный от преобразователя до двигателя, имеет высокую величину погонной емкости и индуктивности.
Для компенсации воздействия токов утечки высокой частоты измерительный прибор должен включать в себя фильтр, позволяющий выделять из сигнала и измерять только составляющую низкой частоты: Vigirex RH99M и ЯН99Р - торговая марка Merlin Gerin.

2. Токи утечки в момент подачи напряжения

Обычно на входе преобразователя частоты для защиты от высокочастотных помех, приходящих из сети и одновременно для уменьшения высокочастотных излучений подключаются конденсаторы. Их емкость составляет примерно от 10 до 100 нФ. Эти конденсаторы вызывают появление дифференциального тока, как в момент подачи напряжения, так и в установившемся режиме. В результате возникает опасность ложного отключения. Для одного аппарата, работающего в нормальном режиме, эти токи невелики (от 0,5 до 3,5 мА). Но в установке, содержащей несколько преобразователей, они могут вызвать ложное отключение АДВ или УЗО.

Для компенсации воздействия токов утечки необходимо ставить на каждый частотный преобразователь свое АДВ или УЗО.

3. Замыкание на землю на выходе преобразователя частоты в схемах ТТ или TN

Ток замыкания содержит составляющую с частотой ШИМ, а также токи высокой частоты, образованные колебаниями на паразитных емкостях. В случае замыкания на корпус (на землю) на выходе регулятора в схеме TN сверхток вызывает срабатывание внутренней защиты регулятора или мгновенной токовой защиты автоматического выключателя. Если переходное сопротивление в месте замыкания значительно, то уставка мгновенной токовой защиты не может быть достигнута. Для осуществления защиты в этом случае следует установить УЗО. Как было показано выше, надежное срабатывание УЗО зависит от токов, которые проходят через токовый трансформатор, однако в данном случае эти токи не синусоидальны. В результате возможный максимальный ток содержит сумму следующих составляющих, генерируемых преобразователем частоты:

  • ток с выходной частотой преобразователя;
  • ток с частотой150 Гц;
  • ток с частотой модуляций и гармониками перечисленных частот.
Для компенсации замыканий на землю на выходе регуляторов в схемах ТТ или TN необходимо применять АДВ или УЗО типа А.

4. Замыкание на землю на выходе преобразователя частоты в схеме IT

В сетях IT замыкание на землю на выходе преобразователя не требует отключения, но вызывает быстрые флуктуации напряжения сети по отношению к земле. Действительно, в противоположность сети TN, потенциал сети IT не зафиксирован и пропорционален флуктуациям, определяемым преобразователем. Все преобразователи частоты подключенные к общей сети питания, подвержены этим флуктуациям, включающим высшие гармоники напряжения (изменения напряжения с крутым фронтом). Эти гармоники могут вызвать перегрев и выход из строя емкостных фильтров, подключенных между сетью и землей.
Для устранения явления быстрых флуктуаций напряжения рекомендуется установка синусоидального фильтра на выходе регулятора, так как он устраняет любые высшие гармоники.
Использование ЭМС фильтров с целью улучшения электромагнитной совместимости в схемах IT не рекомендуется (см. МЭК 6180003).

5. Замыкания на землю при токе, содержащем постоянную составляющую.

Наиболее распространенные типы АДВ и УЗО предназначены для измерения переменных токов замыкания на землю. Но при замыкании на шинах постоянного тока внутри регулятора или на цепях тормозного резистора, обычно расположенного вне корпуса преобразователя, ток замыкания содержит постоянную составляющую. Несмотря на постоянную составляющую, АДВ и УЗО должны оставаться в работоспособном состоянии.
Если на шинах постоянного тока или в цепи тормозного резистора возможно замыкание на корпус, то при трехфазном питании необходимо использовать УЗО типа В, а при однофазном питании УЗО типа А.
Таким образом, если ток замыкания на землю может иметь постоянную составляющую, то в зависимости от питания, необходимо применять УЗО типов А или В. При этом все УЗО, через которые может протекать этот ток, должны быть одного типа А или В. Это условие должно строго выполняться:

  • в случае последовательного расположения УЗО;
  • в сети IT, где УЗО должны работать при двойных замыканиях на разных фидерах.

Выбор УЗО

Выбор типа АДВ и УЗО можно сделать на основании таблицы 13.
В каталогах на ПЧ в качестве вводных автоматических выключателей рекомендованы:

  1. на мощности до 5.5 кВт (включительно) автоматические выключатели серии GV2 L** ниже их можно устанавливать УЗО серии ID. Дифференциальные выключатели нагрузки представлены в каталоге Multi 9 (стр.31-32).
  2. на мощности более 7.5 кВт, автоматические выключатели серии Compact NSX которые могут комплектоваться дополнительными блоками дифференциальной защиты Vigi или реле Vigirex. Таким образом, Vigicompact NSX относятся к АВД. Блоки Vigi и реле Vigirex представлены в каталоге на Compact NSX (стр. А-34, А-35).

Выбор устройств контроля изоляции (УКИ)

УКИ, работающие по принципу наложения постоянного тока, могут ненадежно работать при замыкании, сопровождаемом появлением постоянной составляющей напряжения между сетью и землей. В зависимости от полярности этого напряжения, сопротивление изоляции будет ошибочно завышено или занижено. Только лишь УКИ, работающие по принципу наложения высокочастотного переменного тока, могут быть использованы в сетях, питающих преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока без гальванической развязки. Но все же, в случае замыкания на корпус на выходе преобразователя, измерение сопротивления изоляции может быть ошибочным. Действительно, преобразователь - это источник напряжения с регулируемыми амплитудой и частотой. Это напряжение складывается с напряжением, накладываемым УКИ, предназначенным для измерения. Если частота напряжения УКИ близка к основной частоте на выходе регулятора, то результаты измерения искажаются.
Для выбора устройств контроля изоляции следует воспользоваться каталогом на приборы серии Vigilohm.

Выбор типа УЗО

Особенности применения УЗО в низковольтовых сетях, оснащенных установками компенсации реактивной мощности.

Если низковольтовая распределительная питающая сеть оснащена установками компенсации реактивной мощности, то при монтаже оборудования следует помнить о существовании следующей особенности. При включении батареи конденсаторов три фазных тока неодинаковы, хотя их сумма равна нулю. Эти токи имеют достаточно большую величину. Разбалансирование фазных токов может вызвать ложное отключение УЗО. Поэтому при монтаже три фазных провода нужно располагать точно в геометрическом центре тороидального сердечника трансформатора тока нулевой последовательности УЗО.

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