Моторні дроселі для перетворювачів частоти
Моторний дросель встановлюється між перетворювачем частоти та електродвигуном і призначений для покращення якості вихідної напруги, що формується інвертором. Його застосування дозволяє зменшити негативний вплив широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) на ізоляцію двигуна, знизити рівень електромагнітних завад і забезпечити більш стабільну роботу електропривода.
Основне завдання моторного дроселя полягає у згладжуванні імпульсної форми вихідної напруги перетворювача частоти. Завдяки цьому струм двигуна набуває форми, близької до синусоїдальної, що значно зменшує нагрівання обмоток, втрати на вихрові струми в магнітопроводі статора та ротора, а також скорочує втрати енергії у силовому кабелі.
Як працює моторний дросель
На виході перетворювача частоти формується високочастотна ШІМ-напруга з крутими фронтами імпульсів. Якщо двигун розташований на значній відстані від ПЧ, це може спричиняти появу перенапруг на його затискачах, додатковий нагрів кабелю та прискорене старіння ізоляції.
Моторний дросель обмежує швидкість зміни напруги (dv/dt) приблизно до 500 В/мкс, згладжує форму струму та напруги, пригнічує високочастотні складові і значно зменшує відбиття імпульсів у довгих кабельних лініях. У результаті електродвигун працює у більш сприятливих умовах, а ризик аварійних режимів суттєво знижується.
150–200 мдопустима довжина кабелю ПЧ–двигун
≤500 В/мксобмеження dv/dt
Переваги використання моторних дроселів
- збільшення допустимої довжини кабелю між ПЧ та двигуном до 150–200 метрів;
- ефективний захист ізоляції електродвигуна від імпульсних перенапруг;
- зменшення швидкості наростання напруги (dv/dt);
- зниження рівня електромагнітних перешкод (EMI);
- зменшення паразитних струмів витоку;
- скорочення механічних вібрацій та акустичного шуму двигуна;
- збільшення ресурсу підшипників, ізоляції та обмоток;
- підвищення загальної надійності та терміну служби електропривода.
Коли рекомендується встановлення моторного дроселя
- довжина кабелю між перетворювачем частоти та двигуном перевищує рекомендовані виробником значення;
- необхідно захистити двигуни зі старою або ослабленою ізоляцією;
- електропривід працює у важких промислових умовах;
- потрібно знизити рівень електромагнітних завад та струмів витоку;
- використовується декілька двигунів від одного перетворювача частоти;
- потрібне підвищення надійності та довговічності обладнання.
Практичний ефект від використання
Встановлення моторного дроселя дозволяє практично усунути негативний вплив ШІМ на електродвигун, мінімізувати перенапруги на його клемах та скоротити втрати енергії в кабелі. Це дає можливість безпечно експлуатувати двигуни на значній відстані від перетворювача частоти без погіршення їхніх характеристик.
Крім того, моторний дросель є ефективним рішенням у випадках, коли необхідно забезпечити стабільну роботу однофазних асинхронних двигунів із робочим конденсатором, підключених до перетворювача частоти, зменшуючи ризик аварійних режимів та продовжуючи строк служби обладнання.
Схеми підключення моторних дроселів
Підключення трифазного моторного дроселя
Підключення однофазного моторного дроселя
Мережеві дроселі для перетворювачів частоти
Мережевий дросель (реактор) встановлюється на вході перетворювача частоти між електричною мережею та приводом. Його основне призначення — захист обладнання від нестабільної напруги, зменшення рівня гармонічних спотворень, обмеження пускових струмів та підвищення надійності роботи всієї системи електропривода.
Використання мережевого дроселя рекомендується практично для будь-яких промислових установок із частотним регулюванням. Він не лише захищає перетворювач частоти від негативного впливу мережі, а й зменшує вплив самого перетворювача на електроживлення підприємства.
Принцип роботи мережевого дроселя
Під час роботи перетворювач частоти споживає струм імпульсного характеру, що призводить до появи гармонічних складових у мережі. Мережевий дросель збільшує вхідний імпеданс, згладжує форму споживаного струму та обмежує швидкість його зміни. Завдяки цьому значно зменшується навантаження на випрямляч і конденсатори постійної шини перетворювача.
Стандартні мережеві дроселі мають падіння напруги 3–5 % від номінальної напруги мережі, що забезпечує оптимальне співвідношення між ефективністю фільтрації та енергетичними втратами.
3–5%падіння напруги від номіналу мережі
Основні переваги мережевих дроселів
- захист перетворювача частоти від імпульсних перенапруг і комутаційних завад;
- зменшення впливу просідань та короткочасних стрибків напруги;
- обмеження пускових струмів під час ввімкнення обладнання;
- зниження гармонічних спотворень струму та напруги;
- покращення коефіцієнта потужності електропривода;
- збільшення ресурсу випрямного моста та конденсаторів ланки постійного струму;
- зменшення взаємного впливу декількох перетворювачів частоти, підключених до однієї мережі;
- підвищення загальної надійності та довговічності системи.
Зменшення гармонічних спотворень
Перетворювачі частоти та інше силове обладнання з імпульсним принципом роботи створюють гармоніки, які спотворюють форму синусоїдальної напруги. Найбільший вплив на якість електроенергії мають гармоніки 5-го, 7-го, 11-го та 13-го порядків.
Підвищений рівень гармонік призводить до перегрівання трансформаторів, конденсаторів, кабельних ліній, електродвигунів та іншого електрообладнання. Крім того, погіршується робота систем автоматизації, контролерів, вимірювальної техніки та електронних пристроїв.
Мережевий дросель ефективно знижує рівень гармонічних складових, покращує форму споживаного струму та сприяє стабільній роботі всіх споживачів, підключених до однієї електромережі.
Захист від нестабільної мережі
Коливання напруги, короткочасні провали, імпульсні перенапруги та перекіс фаз можуть викликати аварійні відключення перетворювача частоти, появу помилок або навіть пошкодження силових елементів.
Встановлення мережевого дроселя значно зменшує вплив таких явищ, забезпечує більш стабільне живлення випрямляча перетворювача та знижує ймовірність його аварійної зупинки навіть за несприятливих умов електроживлення.
Коли рекомендується встановлювати мережевий дросель
- у мережі присутні перепади або просідання напруги;
- одночасно працюють кілька перетворювачів частоти;
- потужність трансформатора значно перевищує потужність привода;
- необхідно зменшити рівень гармонічних спотворень відповідно до вимог стандартів;
- довжина кабелю живлення є значною;
- потрібно збільшити ресурс силових компонентів перетворювача частоти.
Результат використання
Застосування мережевого дроселя дозволяє підвищити якість електроживлення, зменшити рівень гармонік, захистити перетворювач частоти від нестабільної мережі, збільшити термін служби силових компонентів і забезпечити безперебійну роботу електропривода навіть у складних промислових умовах. Це просте й ефективне рішення, яке значно підвищує надійність систем автоматизації та зменшує витрати на обслуговування обладнання.
Схеми підключення мережевих дроселів
Підключення однофазного мережевого дроселя
Підключення трифазного мережевого дроселя
