На сегодняшний день преобразователи частоты Danfoss находят широкое применение в области автоматизации. Осуществление ПИ-регулирования, плавных пусков, а так же различных защитных функций - делает частотные преобразователи современным решением в широком спектре задач. Но помимо положительных качеств, имеются и отрицательные воздействия преобразователей частоты на питающую линию. ШИМ преобразователя частоты генерирует большой диапазон высших гармоник, что приводит к неполадкам систем КИПиА, повреждению изоляции электродвигателя, а так же к разрушению его подшипников.
На рисунке 1 приведена схема преобразователя частоты с защитными элементами.
Рисунок 1- Преобразователь частоты с защитными элементами
1. Сетевой дроссель - устройство, устанавливающееся между электрической линией и частотным преобразователем.
Защитные функции и особенности сетевых дросселей:
- Несет защиту от высоких гармоник (5,7,11 и т.д.).
- Защищает ПЧ от скачков напряжения в линии
- Защищает ПЧ от искажения фаз
- Снижает возрастание токов к.з. в выходных цепях ПЧ
- Увеличивает период работы конденсаторов, которые находятся в звене постоянного тока
Рисунок 2 - Сетевой дроссель
2. Фильтры ЭМС- устройство для защиты и электромагнитной совместимости всех устройств, подключенных к этой же линии электроснабжения от влияния помех, источником которых является преобразователь частоты. Фильтры ЭМС уменьшают уровень помех в широком диапазоне частот 150 кГц-30 мГц.
Рисунок 3 - ЕМС фильтр
3. Дроссель du/dt - устройство, устанавливающееся между электродвигателем и частотным преобразователем и служит для защиты изоляции электродвигателя от скачков напряжения большой амплитуды с высокой скоростью нарастания обусловленных эффектом "нарастания волны". Более результативны при короткой протяженности кабеля электродвигателя и не высокой частоте ШИМ.
Защитные функции и особенности дросселей du/dt:
- Увеличивает надежность и долговечность электродвигателя
- Ограничивает крутизну нарастания напряжения du/dt
- Подавляет электромагнитные помехи в диапазоне частот от 1 до 30Мгц
Рисунок 4 - Дроссель du/dt
4. Моторный дроссель- устройство, устанавливающееся между электродвигателем и частотным преобразователем. Обладает большей индуктивностью нежели дроссель du/dt, что позволяет его эксплуатировать при большей длине кабеля и большой частоте переключений, а так же защищает электродвигатель от негативного влияния ШИМ частотного преобразователя.
Защитные функции и особенности моторных дросселей::
- Увеличивают надежность и долговечность электродвигателя
- Ограничивают крутизну нарастание напряжения du/dt
- Подавляют электромагнитные помехи
- Уменьшают амплитуду перенапряжения на клеммах электродвигателя
- Уменьшают уровень шума электродвигателя
Рисунок 5 - Моторный дроссель
5.Синус-фильтр. Изменяет импульсное напряжение инвертора ШИМ на синусоидальное напряжение, ограничивает влияние частотного преобразователя на электродвигатель и питающий кабель. Устанавливаются между преобразователем частоты и электродвигателем.
Защитные функции и особенности Синус-фильтров:
- Улучшают качество выходного напряжения
- Увеличивают надежность и долговечность электродвигателя
- Ограничивают крутизну нарастания напряжения и перенапряжения на клеммах электродвигателя
- Дают возможность применять длинные неэкранированные кабели
- Ограничивают подшипниковые токи и токи утечки на землю
- Устраненяют дополнительные потери в электродвигателе
- Уменьшают уровень шума электродвигателя
Рисунок 6 - Синус-фильтр
6. Ферритовые кольца. Устанавливаются на выходных клеммах частотного преобразователя, либо в соединительной коробке электродвигателя. В первом случае происходит снижение нагрузки на подшипники и электромагнитных помех от кабеля электродвигателя. При установке колец в соединительной коробке - снижается только нагрузка на подшипники.
Защитные функции и особенности ферритовых колец:
- Применяются для снижения высокочастотных синфазных токов
- Уменьшение износа подшипников.
- Способствуют уменьшению высокочастотного излучения от кабеля электродвигателя, когда используют неэкранированные кабели.
- Устраняют паразитные подшипниковые токи
Рисунок 7 - Ферритовые кольца