Обеспечение электромагнитной совместимости преобразователей частоты с помощью выходных фильтров фирмы SCHAFFNER (стр. 2 из 2)

В случае неэкранированного кабеля емкость кабеля на землю и токи утечки относительно невелики, в результате чего доминирующее влияние оказывает емкость двигателя на землю. В идеальном случае паразитный ток течет на землю через корпус двигателя. Однако при некачественном заземлении в цепи появляется дополнительное сопротивление, ограничивающее ток утечки. Как следствие возрастает разность потенциалов между статором и ротором, что приводит к резкому увеличению подшипниковых токов. В этом случае срок службы подшипников и всего двигателя сокращается до нескольких часов.

6. Акустический шум

На фоне описанных выше проблем характерный «писк» двигателя, обусловленный модуляцией напряжения питания, не имеет большого значения. Однако при работе двигателя в системах отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC), когда шум способен распространяться по вентиляционным каналам и трубам отопления по всему зданию, с этим явлением также приходится считаться.

Использование фильтров на выходе преобразователя

Основные способы повышения надежности и безопасности оборудования сводятся к следующим мерам:

установка низкоиндуктивных реакторов и фильтров, не приводящих к снижению динамических показателей регулирования;

установка реакторов со стороны двигателя (с повышенной индуктивностью), которые, однако, не всегда возможно использовать в регулируемых электроприводах;

установка так. наз. синусоидальных фильтров с большими значениями L и C, оптимизированными под выходное напряжение преобразователя. Такое решение также не всегда применимо.

Примером традиционных синусоидальных фильтров являются фильтры FN520, FN5010 и FN5020 фирмы Schaffner. Эти фильтры представляют собой фильтры нижних частот, подавляющие высокочастотный спектр, обусловленный ШИМ. Остаточный уровень высокочастотных пульсаций определяется значениями L и С и находится на уровне 3-5% выходного напряжения преобразователя. Применение синусоидальных фильтров позволяет:

снизить потери в стали, обусловленные перемагничиванием и вихревыми токами;

снизить нагрузку преобразователя паразитными токами утечки;

снизить акустический шум двигателя;

снизить уровень паразитных наводок от экранированного кабеля между двигателем и преобразователем;

повысить общую надежность и безопасность системы в целом.

В большинстве случаев такой фильтр является хорошим решением. Соответственно такие фильтры для преобразователей частоты начали выпускать многие производители. Однако синусоидальные фильтры не способны полностью исключить импульсные токи на землю. Как следствие могут возникать проблемы типа подшипниковых токов, необходимости использования экранированного кабеля и ограничения возможной длины кабеля.

Для подобных случаев фирмой Schaffner были разработаны специальные фильтры серии Sinus Plus, имеющие принципиальное отличие от обычных синусоидальных фильтров. Эти фильтры имеют модульное исполнение и состоят из традиционного фильтра и дополнительного модуля. Указанный модуль имеет электрическую связь со звеном постоянного тока преобразователя, обеспечивая замыкание несимметричных составляющих возмущений на выходе по кратчайшему пути. Такой подход основан на базовом принципе борьбы с помехами – подавлять нежелательные сигналы вблизи их источника.

Благодаря использованию новых фильтров серии Sinus Plus обеспечивается:

полное исключение возможности подшипниковых токов;

возможность использования неэкранированных кабелей без риска появления проблем с электромагнитной совместимостью;

устранение ограничений, связанных с максимальной длиной кабеля;

практически полное устранение паразитных утечек на землю;

отсутствие наводок в близлежащих кабелях и оборудовании;

устранение дополнительных потерь в преобразователе;

упрощение решения проблем с электромагнитной совместимостью по входу преобразователя.

Статья подготовлена центром технических переводов «Алькор» по материалам фирмы Schaffner (Германия)