फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरसाठी इनपुट आणि आउटपुट फिल्टर - उद्देश, ऑपरेशनचे सिद्धांत, कनेक्शन, वैशिष्ट्ये

फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्स, 50 हर्ट्झच्या वारंवारतेसह वैकल्पिक करंटद्वारे समर्थित इतर अनेक इलेक्ट्रॉनिक कन्व्हर्टर्सप्रमाणे, केवळ त्यांच्या डिव्हाइसद्वारे, वापरलेल्या प्रवाहाचा आकार विकृत करतात: विद्युत प्रवाह व्होल्टेजवर रेखीयपणे अवलंबून नसते, कारण रेक्टिफायरच्या इनपुटवर साधन सहसा पारंपारिक असते, म्हणजे, अनियंत्रित. त्याचप्रमाणे, फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरचे आउटपुट करंट आणि व्होल्टेज - ते देखील विकृत स्वरूपात भिन्न आहेत, PWM इन्व्हर्टरच्या ऑपरेशनमुळे अनेक हार्मोनिक्सची उपस्थिती.

परिणामी, अशा विकृत प्रवाहासह मोटरच्या स्टेटरला नियमितपणे फीड करण्याच्या प्रक्रियेत, त्याचे इन्सुलेशन जलद होते, बियरिंग्ज खराब होतात, मोटरचा आवाज वाढतो, विंडिंगला थर्मल आणि इलेक्ट्रिकल नुकसान होण्याची शक्यता वाढते. आणि नेटवर्कमधून वीज पुरवठ्यासाठी वारंवारता कनवर्टर, ही स्थिती नेहमी हस्तक्षेपाच्या उपस्थितीने भरलेली असते ज्यामुळे समान नेटवर्कद्वारे समर्थित इतर उपकरणांचे नुकसान होऊ शकते.

वर वर्णन केलेल्या समस्यांपासून मुक्त होण्यासाठी, फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर आणि मोटर्समध्ये अतिरिक्त इनपुट आणि आउटपुट फिल्टर स्थापित केले जातात, जे पॉवर नेटवर्क स्वतः आणि या फ्रिक्वेंसी कनवर्टरद्वारे चालवलेल्या मोटरला हानिकारक घटकांपासून वाचवतात.

इनपुट फिल्टर हे रेक्टिफायर आणि फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरच्या PWM इन्व्हर्टरद्वारे व्युत्पन्न होणारा आवाज दाबण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत, ज्यामुळे नेटवर्कचे संरक्षण होते आणि आउटपुट फिल्टर हे मोटरचे स्वतःला फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरच्या PWM इन्व्हर्टरद्वारे निर्माण होणाऱ्या आवाजापासून संरक्षण करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. . इनपुट फिल्टर्स चोक्स आणि ईएमआय फिल्टर्स आहेत आणि आउटपुट फिल्टर हे कॉमन मोड फिल्टर्स, मोटर चोक, साइन फिल्टर्स आणि डीयू/डीटी फिल्टर्स आहेत.

रेखीय चोक

मेन आणि फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टर यांच्यात जोडलेला चोक आहे थ्रॉटल लाइन, हे एक प्रकारचे बफर म्हणून काम करते. रेखीय चोक फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरमधून उच्च हार्मोनिक्स (250, 350, 550 Hz आणि अधिक) नेटवर्कमध्ये पास करत नाही, तर नेटवर्कमधील व्होल्टेज स्पाइक्सपासून, फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरमधील ट्रान्झिएंट्स दरम्यान वर्तमान वाढीपासून, इ. .एन.

अशा चोकमधील व्होल्टेज ड्रॉप सुमारे 2% आहे, जे इंजिन बंद असताना वीज पुन्हा निर्माण न करता फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरच्या संयोजनात चोकच्या सामान्य ऑपरेशनसाठी इष्टतम आहे.

तर, नेटवर्क आणि फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर दरम्यान खालील परिस्थितींमध्ये नेटवर्क चोक स्थापित केले जातात: नेटवर्कमध्ये आवाजाच्या उपस्थितीत (विविध कारणांमुळे); फेज असंतुलन सह; तुलनेने शक्तिशाली (10 वेळा पर्यंत) ट्रान्सफॉर्मरद्वारे समर्थित असताना; जर अनेक फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्स एका स्त्रोताकडून दिले जातात; KRM इंस्टॉलेशनचे कॅपेसिटर ग्रिडला जोडलेले असल्यास.

रेखीय चोक प्रदान करते:

• ओव्हरव्होल्टेज आणि फेज असंतुलन पासून वारंवारता कनवर्टरचे संरक्षण;

• मोटरमधील उच्च शॉर्ट-सर्किट प्रवाहांपासून सर्किट्सचे संरक्षण;

• वारंवारता कनवर्टरचे सेवा आयुष्य वाढवणे.

EMP फिल्टर

फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरद्वारे चालविलेली मोटर मूलत: एक परिवर्तनीय भार आहे या वस्तुस्थितीमुळे, त्याचे ऑपरेशन मुख्य व्होल्टेजमध्ये उच्च-फ्रिक्वेंसी डाळींच्या अपरिहार्य स्वरूपाशी संबंधित आहे, पुरवठा केबल्समधून परजीवी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनच्या निर्मितीमध्ये योगदान देणारे चढ-उतार. , विशेषतः जर या केबल्स लक्षणीय लांबीच्या असतील तर. अशा रेडिएशनमुळे परिसरातील काही उपकरणांना नुकसान होऊ शकते.

रेडिएशन-संवेदनशील उपकरणांसह इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सुसंगतता सुनिश्चित करण्यासाठी रेडिएशन काढून टाकण्यासाठी फक्त EMF फिल्टर आवश्यक आहे.

थ्री-फेज इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन फिल्टर फॅराडे सेल तत्त्वानुसार 150 kHz ते 30 MHz च्या श्रेणीतील हस्तक्षेप दाबण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. आसपासच्या उपकरणांना सर्व PWM हस्तक्षेपाविरूद्ध विश्वसनीय संरक्षण प्रदान करण्यासाठी EMI फिल्टर फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरच्या इनपुटशी शक्य तितक्या जवळ जोडला गेला पाहिजे. कधीकधी एक EMP फिल्टर फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरमध्ये आधीपासून तयार केलेला असतो.

DU / dt फिल्टर

तथाकथित डीयू / डीटी फिल्टर हे तीन-चरण एल-आकाराचे लो-पास फिल्टर आहे ज्यामध्ये इंडक्टर्स आणि कॅपेसिटरचे सर्किट असतात. अशा फिल्टरला मोटार चोक असेही म्हणतात आणि बहुतेक वेळा कॅपेसिटर नसतात आणि इंडक्टन्स महत्त्वपूर्ण असेल. फिल्टर पॅरामीटर्स असे आहेत की फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरच्या PWM इनव्हर्टर स्विचच्या स्विचिंग फ्रिक्वेन्सीच्या वरच्या फ्रिक्वेन्सीवरील सर्व अडथळे दाबले जातात.

फिल्टर समाविष्टीत असल्यास कॅपेसिटर, तर त्या प्रत्येकाचे कॅपॅसिटन्स मूल्य काही दहापट नॅनोफॅरॅड्सच्या आत असते आणि अधिष्ठापन मूल्ये - कित्येक शंभर मायक्रोहेनरीज पर्यंत. परिणामी, हे फिल्टर थ्री-फेज मोटरच्या टर्मिनल्सवरील पीक व्होल्टेज आणि आवेग 500 V / μs पर्यंत कमी करते, जे स्टेटर विंडिंगला नुकसान होण्यापासून वाचवते.

जर ड्राइव्हला वारंवार पुनरुत्पादक ब्रेकिंगचा अनुभव येत असेल, मूलतः फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरसह काम करण्यासाठी डिझाइन केलेले नसेल, कमी इन्सुलेशन क्लास किंवा लहान मोटर केबल असेल, गंभीर ऑपरेटिंग वातावरणात स्थापित केली असेल किंवा 690 व्होल्ट्सवर वापरली गेली असेल तर, dU/dt फिल्टर आहे. वारंवारता कनवर्टर आणि मोटर दरम्यान शिफारस केली आहे.

फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरमधून मोटरला दिलेला व्होल्टेज शुद्ध साइन वेव्हऐवजी बायपोलर स्क्वेअर पल्सच्या स्वरूपात असू शकतो, तरी डीयू/डीटी फिल्टर (त्याच्या लहान कॅपेसिटन्स आणि इंडक्टन्ससह) विद्युत् प्रवाहावर अशा प्रकारे कार्य करतो की ते वाइंडिंग मोटरमध्ये जवळजवळ अचूकपणे करते सायनसॉइडल… हे समजून घेणे महत्त्वाचे आहे की जर तुम्ही dU/dt फिल्टर त्याच्या नाममात्र मूल्यापेक्षा जास्त वारंवारता वापरत असाल, तर फिल्टर जास्त गरम होईल, म्हणजेच ते अनावश्यक नुकसान आणेल.

साइन फिल्टर (साइन फिल्टर)

साइन वेव्ह फिल्टर हे मोटर चोक किंवा डीयू/डीटी फिल्टरसारखेच आहे, परंतु फरक या वस्तुस्थितीत आहे की येथे कॅपेसिटन्स आणि इंडक्टन्स मोठे आहेत, म्हणून कटऑफ वारंवारता PWM इन्व्हर्टर स्विचच्या स्विचिंग वारंवारतेच्या निम्म्यापेक्षा कमी आहे. अशाप्रकारे, उच्च-फ्रिक्वेंसी व्यत्ययांचे अधिक चांगले स्मूथिंग प्राप्त केले जाते आणि मोटर विंडिंग्सवरील व्होल्टेजचा आकार आणि त्यातील करंटचा आकार आदर्श साइनसॉइडलच्या अगदी जवळ असल्याचे दिसून येते.

सायनसॉइडल फिल्टरमधील कॅपेसिटरचे कॅपेसिटन्स दहापट आणि शेकडो मायक्रोफॅरॅड्समध्ये मोजले जातात आणि कॉइल्सची इंडक्टन्स युनिट्स आणि दहापट मिलीमीटरमध्ये मोजली जाते. म्हणून, पारंपारिक वारंवारता कनवर्टरच्या परिमाणांच्या तुलनेत साइन वेव्ह फिल्टर मोठा आहे.

साइन फिल्टरचा वापर फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरसह एकत्रितपणे वापरणे शक्य करते, अगदी एक मोटर जी मूळत: (विशिष्टतेनुसार) खराब अलगावमुळे वारंवारता कनवर्टरसह ऑपरेशनसाठी नाही. या प्रकरणात, कोणताही आवाज वाढणार नाही, बीयरिंगचा वेगवान पोशाख, उच्च-फ्रिक्वेंसी करंट्ससह विंडिंग्सचे ओव्हरहाटिंग होणार नाही.

मोटार आणि फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर यांच्यामध्ये लांब केबल सुरक्षितपणे वापरणे शक्य आहे, ते दूर असताना, केबलमधील आवेग प्रतिबिंबे काढून टाकणे ज्यामुळे फ्रिक्वेन्सी कनवर्टरमध्ये उष्णता कमी होऊ शकते.

म्हणून, अशा परिस्थितीत साइन फिल्टर स्थापित करण्याची शिफारस केली जाते जेव्हा:

• आवाज कमी करणे आवश्यक आहे; जर मोटरचे इन्सुलेशन खराब असेल;

• वारंवार पुनरुत्पादक ब्रेकिंगचा अनुभव येतो;

• आक्रमक वातावरणात कार्य करते; 150 मीटरपेक्षा लांब केबलने जोडलेले;

• देखभाल न करता बराच काळ काम केले पाहिजे;

• इंजिन ऑपरेशन दरम्यान, व्होल्टेज टप्प्याटप्प्याने वाढते;

• मोटरचे रेट केलेले ऑपरेटिंग व्होल्टेज 690 व्होल्ट आहे.

हे लक्षात ठेवले पाहिजे की सायनसॉइडल फिल्टर त्याच्या नाममात्र मूल्यापेक्षा कमी वारंवारतेसह वापरला जाऊ शकत नाही (खालील वारंवारतेचे कमाल अनुमत विचलन 20% आहे), म्हणून वारंवारता कनवर्टरच्या सेटिंग्जमध्ये त्याची मर्यादा सेट करणे आवश्यक आहे. खाली वारंवारता. आणि 70 Hz वरील वारंवारता अत्यंत काळजीपूर्वक वापरली पाहिजे आणि कनवर्टरच्या सेटिंग्जमध्ये, शक्य असल्यास, कनेक्ट केलेल्या साइन फिल्टरच्या कॅपॅसिटन्स आणि इंडक्टन्सची मूल्ये पूर्व-सेट करा.

लक्षात ठेवा की फिल्टर स्वतःच गोंगाट करणारा असू शकतो आणि शरीराच्या लक्षणीय प्रमाणात उत्सर्जित करू शकतो, कारण रेट केलेल्या लोडवरही त्यावर सुमारे 30 व्होल्ट्स सोडले जातात, म्हणून फिल्टर योग्य थंड परिस्थितीत स्थापित करणे आवश्यक आहे.

सर्व चोक आणि फिल्टर शक्य तितक्या लहान शिल्डेड केबलचा वापर करून मोटरसह मालिकेत जोडलेले असणे आवश्यक आहे. तर, 7.5 किलोवॅट मोटरसाठी, ढाल केलेल्या केबलची कमाल लांबी 2 मीटरपेक्षा जास्त नसावी.

सामान्य मोड फिल्टर - कोर

सामान्य मोड फिल्टर्स उच्च वारंवारता आवाज दाबण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. हा फिल्टर फेराइट रिंगवर (अधिक तंतोतंत, अंडाकृतीवर) एक विभेदक ट्रान्सफॉर्मर आहे, ज्याचे विंडिंग्स मोटरला फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरशी जोडणारे थेट तीन-फेज वायर आहेत.

हे फिल्टर मोटर बियरिंग्समधील डिस्चार्जद्वारे व्युत्पन्न होणारे एकूण प्रवाह कमी करण्यासाठी कार्य करते. परिणामी, सामान्य मोड फिल्टर मोटर केबलमधून संभाव्य इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उत्सर्जन कमी करते, विशेषत: केबल ढाल नसल्यास. तीन फेज कंडक्टर कोर विंडोमधून जातात आणि संरक्षणात्मक पृथ्वी कंडक्टर बाहेर राहतो.

फेराइटवरील कंपनांच्या हानिकारक प्रभावांपासून फेराइटचे संरक्षण करण्यासाठी (मोटर ऑपरेशन दरम्यान फेराइट कोर कंपन करतो) केबलला क्लॅम्पसह कोर निश्चित केला जातो. फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरच्या टर्मिनल बाजूच्या केबलवर फिल्टर सर्वोत्तम माउंट केले जाते. ऑपरेशन दरम्यान कोर 70 डिग्री सेल्सियस पेक्षा जास्त गरम झाल्यास, हे फेराइटचे संपृक्तता दर्शवते, याचा अर्थ आपल्याला कोर जोडणे किंवा केबल लहान करणे आवश्यक आहे. अनेक समांतर थ्री-फेज केबल्स त्यांच्या स्वतःच्या कोरसह सुसज्ज करणे चांगले आहे.