Эмс фильтр для преобразователя частоты
Перейти к содержимому

Эмс фильтр для преобразователя частоты

  • автор:

Фильтр ЭМС IEF-220/425-4 (220кВт, 425А, 380В)

Распечатать

Фильтры ЭМС для преобразователя частоты

Входной фильтр ЭМС предназначается для подключения к частотному преобразователю с целью уменьшения электромагнитных помех. При работе преобразователя частоты появляются высокочастотные гармоники, создающие вместе с индуктивностью сетевых кабелей флуктуации напряжения и тока. Это приводит к появлению электромагнитного излучения, негативно отражающегося на работе другого оборудования.

Сетевые ЭМС-фильтры позволяют обеспечить электромагнитную совместимость при работе частотного преобразователя в местах, где заданный уровень помех питающей электросети является критичным. Фильтры устанавливаются как можно ближе к силовому входу или же встраивается в корпус преобразователя частоты. Также уровень электромагнитных излучений находится в зависимости от способа укладки и длины силовых кабелей.

Устройство и принцип действия

ЭМС фильтры IEF существенно уменьшают уровень кондуктивных помех в широком диапазоне частот от 150 кГц до 30 МГц и имеют категорию С3 (для встроенных моделей) или С2 (модели для внешнего подключения). Паразитные токи циркулируют в пределах "клетки Фарадея" через ЭМС фильтр, не выходя за ее пределы. В результате защищаются иные устройства, подключенные к этой же сети электроснабжения от влияния электромагнитных помех, источником которых является ШИМ — инвертор преобразователя частоты. ЭМС фильтр должен устанавливаться как можно ближе к силовому входу ПЧ. Уровень электромагнитных излучений также в большей степени зависит от длины и способа укладки силовых кабелей. Поэтому при монтаже частотного преобразователя следует строго придерживаться рекомендаций изготовителя.

Технические характеристики

Мощность 220кВт
Напряжение 380В
Категория ЭМС Фильтры
Защита IP00
Ток, Iном (А) 425
  • Технические параметры
  • Доставка

ЭМС фильтр для преобразователя частоты

Частотные преобразователи, как и другая нелинейная нагрузка – источники электромашинных помех. Устройства генерируют паразитные гармоники, которые распространяются по входной и выходной цепи и излучают воздушные помехи.

Для обеспечения бесперебойной работы оборудования введено понятие ЭМС – электромагнитная совместимость. Характеристика показывает уровень излучаемых помех и стойкость устройств к нежелательному излучению и паразитным гармоникам. ЭМС определяет способность электроустановок и другого оборудования работать совместно и не допускать недопустимого уровня помех, ведущих к сбоям в работе и возникновению ненормальных режимов.

ЭМС преобразователей частоты

Электромагнитной совместимость стандартизируется согласно ТР ЕАЭС 020/2011, ГОСТ Р 50397-2011 для России и стран Евроазиатского Экономического Союза, ETS EN для ЕС.

Негативное влияние помех

Различают 2 вида помех при работе преобразователей частоты – эфирные помехи и нежелательные гармоники в цепях сеть-преобразователь частоты и ПЧ-электродвигатель. Паразитное ЭМИ, распространяемое по проводам, приводит к искажению тока и напряжения. Общепринятое обозначение коэффициентов несинусоидальности – THUD по напряжению и THID по току.

  • Нарушения работы устройств проводной и беспроводной связи, искажение видео, аудио, информационных сигналов.
  • Увеличивают тепловые потери в кабелях, трансформаторах, обмотках, емкостных элементах.
  • Снижают точность показаний контрольно-измерительных приборов.
  • Вызывают акустический шум при работе электродвигателей.

Высокий уровень искажений требует применения кабелей и проводов большего сечения, более мощных аппаратов защиты и коммутации, дополнительно нагружает сеть, увеличивает износ электрической и механической части технологического оборудования, снижает КПД.

Способы снижения помех

При высокой скорости коммутации электронных ключей инвертора ПЧ со звеном постоянного тока, при работе мощных преобразователей с непосредственной связью с сетью возникают высоко- и низкочастотные помехи. Для борьбы с ними применяют несколько методов:

  • Применение экранированных кабелей наименьшей возможной длины.
  • Использование усовершенствованных полупроводниковых элементов.
  • Оптимизация алгоритмов работы широтно-импульсного модулятора.
  • Применение многопульсных схем преобразователей частоты.
  • Установка активных и пассивных фильтров во входную и выходную цепь.

Для повышения электромагнитной совместимости также применяют встроенные фильтры и комплексные меры.

Применение экранированных кабелей для подключения преобразователя частоты к двигателю – обязательная рекомендация большинства производителей ПЧ по обеспечению ЭМС. Необходимо:

Применение экранированных кабелей для подключения преобразователя частоты к двигателю

  • Использовать проводник с металлическим экраном, покрывающим не менее 80 % поверхности.
  • Заземлять экран с обоих концов.
  • Применять для соединения этого специальные зажимы для экранированных проводников.

Использование кабелей, рекомендованных в инструкции ПЧ марок, соблюдения требований к монтажу позволит снизить уровнь помех и искажений при любых условиях эксплуатации и требований к ЭМС.

Ряд производителей предлагает ПЧ, укомплектованных усовершенствованными модулями IGBT с PEP/CAL диодами. Такие устройства имеют низкий уровень помех и искажений. К недостаткам устройств относят высокую цену.

Применение многопульсных схем также уменьшает искажения синусоидальной формы напряжения. Так стандартный 6-пульсный инвертор имеет коэффициент искажения тока THID до 60%, 12 — пульсный –уже 10-15%, 18-пульсный – не больше 4-7%.

Фильтры для повышения ЭМС

Фильтрация помех и гармонических искажений – самый эффективный и недорогой способ повышения электромагнитной совместимости. Для этого применяют активные фильтры, пассивные входные и выходные устройства.

Активные фильтры подключают параллельно нагрузке по следующей схеме:

Активные фильтры подключают параллельно нагрузке

Устройства обеспечивают непрерывное измерение амплитуды и фазы искажений, генерируют компенсирующие гармоники в противофазе. В результате результирующий вектор оказывается равным 0, то есть искажения от нагрузки и гармоники, генерируемые активным фильтром, взаимно уничтожаются.

  • Устраняет несимметричную нагрузку фаз.
  • Компенсирует реактивную мощность.
  • Снижает коэффициент искажений тока и напряжения THDI и THDU.

Область применения активных фильтров – участки сети с большим количеством нелинейных потребителей, системы электроснабжения с автономными генераторами или низким коэффициентом мощности. Оборудование может работать на несколько электроприводов, совместимо с другими устройствами повышения ЭМС.

Входные пассивные фильтры – устройства для подавления нечетных гармоник 5, 7, 11 порядка. Оборудование состоит из основного индуктивного элемента L0 и двухступенчатой схемы индуктивными элементами L1 и L2 и конденсаторами C1 и C2.

Наибольшую эффективность устройства показывают при полной нагрузке, в этом случае устройства обеспечивают уменьшение искажений тока THDi до 5-10 %. При частичной нагрузке входные фильтры также уменьшают абсолютное значение гармонического тока и существенно уменьшают отрицательное влияние искажений.

При частичной нагрузке входные фильтры уменьшают абсолютное значение гармонического тока

  • устойчиво к фоновым искажениям и асимметрии фаз;
  • подходит для систем электроснабжением с генератором при использовании разъединителя конденсаторов;
  • не требует обслуживания.

Входные фильтры дешевле активных устройств, при допустимых требованиях ЭМС предпочтительно применять пассивное оборудование. При необходимости можно дополнительно устанавливать фильтры в цепь преобразователь частоты-электродвигатель.

Синусовые фильтры предназначены для снижения помех в выходной цепи. Устройство приставляет собой колебательный контур, выполненный по «Г»- образной схеме.

Синусовые фильтры

  • Уменьшает скачки напряжения в двигателе.
  • Снижает скорость нарастания напряжения du / dt.
  • Уменьшает наводимые помехи от кабеля.
  • Снижает уровень акустического шума при работе электродвигателя.
  • Уменьшает величину подшипниковых токов.

Устройства продлевают срок службы изоляции, защищают ее от поверхностного пробоя, предотвращают разрушения подшипников.

На рисунке слева показана форма напряжения и тока без синусового фильтра, справа – форма напряжения и тока с выходным устройством фильтрации гармоник.

Форма напряжения и тока без и с синусовым фильтром

Фильтр d u / dt предназначены для снижения пиков коммутационных перенапряжений, емкостного тока нагрузки, частичного уменьшения подшипниковых токов электродвигателей большой мощности

Схема устройств аналогичная синусовому оборудованию, отличие – фильтры d u / dt отсекают гармоники частотой ниже частоты переключения инверторных ключей.

Устройства можно применять с длительно бывшими в эксплуатаций электродвигателями, в приводах, работающих при высоких температурах, и в агрессивных средах. Оборудование существенно сглаживает форму напряжения и тока на выходе, уменьшает уровень помех в моторном кабеле.

RFI-фильтры на схеме преобразователя частоты

RFI-фильтры предназначены для подавления помех в радиодиапазоне. Устройства существенно снижают негативное влияние работающего частотно-регулируемого привода на беспроводные устройства связи, видео- аудиоаппаратуру, контрольно-измерительные приборы. RFI-фильтры обычно встраиваются в схему частотного преобразователя.

Заключение

При выборе решения ЭМС для преобразователей частоты учитываются требования к уровню помех и помехоустойчивости оборудования на конкретном объекте и стандарты ЭМС. При проектировании привода также принимают во внимание:

  • Особенности системы электроснабжения.
  • Характеристики двигателя и частотного преобразователя.
  • Зону размещения устройств и оборудования.

Исходя из этих условий, выбирают наиболее эффективное в техническом и экономическом плане решение. Ряд производителей преобразователей частоты и фильтров предлагают услуги расчета устройств для подавления помех.

Фильтры ЭМС

Преобразователь частоты создаёт интенсивные электромагнитные помехи, которые должны быть сведены к минимуму при монтаже и эксплуатации привода.

Преобразователи частоты неизбежно создают высокочастотные электрические помехи. Основным источником электрических помех, также называемых электромагнитными помехами (ЭМП), являются быстро переключающиеся транзисторы (IGBT модуль), создающие большие скачки напряжения. ЭМП означают любую помеху нормальной работе оборудования (и приводов), вызванную как избыточной энергией, передающейся по кабелю (наведенная помеха), так и влиянием электромагнитных волн (помеха от паразитного электромагнитного излучения). Частоты наведенных помех лежат в диапазоне от 150 кГц до 30 МГц, а паразитное электромагнитное излучение имеет частоту от 30 МГц до 1 ГГц. Радиочастотные помехи (РЧП) представляют собой аналогичное возмущение, которое влияет на средства связи; как правило, оно считается частью ЭМП. Хотя частоты ЭМП и РЧП лежат выше звукового диапазона, их влияние в средствах связи может вызывать слышимые искажения.

Защитой от ЭМП/РЧП является фильтрация. ЭМИ-фильтры применяются для уменьшения электромагнитных помех, излучаемых в сеть при работе преобразователя частоты.

ЭМС фильтры

Фильтр электромагнитной совместимости (ЭМС) используется для уменьшения электромагнитных помех, излучаемых в сеть при работе преобразователя частоты. Помехи возникают вследствие переключения IGBT транзисторов выходного каскада с высокой частотой (до десятков кГц). Данные высокочастотные колебания проникают в питающую сеть, что может отрицательно повлиять на работу электронной аппаратуры, которая подключена к этой же сети.

ЭМС фильтры Schaffner

Schaffner — специализируется на изделиях ЭМС самого широкого применения. Номенклатура ЭМС фильтров Schaffner включает в себя входные и выходные фильтры, комбинированные фильтры и фильтры специального назначения.

  • Преобразователи частоты
  • ABB
  • ADT
  • Advanced Control
  • BIMOTOR
  • Bosch Rexroth
  • Danfoss
  • VEDA VFD (Danfoss)
  • Delta Electronics
  • EasyDrive
  • Eaton
  • Emotron
  • ESQ
  • Eura Drives
  • FORWARD
  • Fuji Electric
  • Gefran
  • Grandrive
  • Hitachi
  • Hyundai
  • IDS Drive
  • INNOVERT
  • Instart
  • INTEK
  • Invertek Drives
  • INVT
  • KEB
  • Lenze
  • LS
  • Mitsubishi Electric
  • Omron
  • ONI
  • OptimusDrive
  • Parker
  • ProfiMaster
  • Prostar
  • Rockwell Automation
  • Santerno
  • Schneider Electric
  • DEKraft (Schneider Electric)
  • Siemens
  • Systeme Electric
  • TECORP
  • Toshiba
  • Vacon
  • VEICHI
  • VEMPER
  • WEG
  • Yaskawa
  • Веспер
  • Лидер
  • Овен
  • ОптимЭлектро
  • ПолюсПлюс
  • ПРАКТИК
  • Русэлком
  • Триол
  • Электротекс-ИН
  • Энкодеры для преобразователей частоты
  • Фильтры для преобразователей частоты
  • Подбор преобразователя частоты по мощности
  • Области применения преобразователей частоты
  • Применение преобразователей частоты по отраслям

Контакты

Россия, 117420, Москва,
ул. Наметкина, д. 10А, корп. 1
Тел./Факс: +7 (495) 781-00-98
E-mail: info@ies-drives.ru

Блог

  • Китайские частотные преобразователи
  • Изменения на рынке преобразователей частоты в свете введённых санкций
  • Особенности и преимущества серии преобразователей частоты ABB ACS310
  • Централизованная или локальная установка преобразователей частоты. Какой вариант лучше?
  • Обзор частотного преобразователя Danfoss Micro Drive и его аналогов

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *