एक आवृत्ति कनवर्टर के लिए इनपुट और आउटपुट फिल्टर - उद्देश्य, संचालन का सिद्धांत, कनेक्शन, विशेषताएँ

फ़्रिक्वेंसी कन्वर्टर्स, 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ वैकल्पिक चालू द्वारा संचालित कई अन्य इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स की तरह, केवल अपने डिवाइस के माध्यम से, उपभोग किए गए वर्तमान के आकार को विकृत करते हैं: वर्तमान वोल्टेज पर रैखिक रूप से निर्भर नहीं करता है, क्योंकि इनपुट पर रेक्टिफायर डिवाइस आमतौर पर पारंपरिक है, जो कि बेकाबू है। इसी तरह, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का आउटपुट करंट और वोल्टेज - वे भी विकृत रूप में भिन्न होते हैं, PWM इन्वर्टर के संचालन के कारण कई हार्मोनिक्स की उपस्थिति।

नतीजतन, इस तरह के विकृत वर्तमान के साथ मोटर के स्टेटर को नियमित रूप से खिलाने की प्रक्रिया में, इसकी इन्सुलेशन तेजी से बढ़ती है, बीयरिंग बिगड़ जाती है, मोटर का शोर बढ़ जाता है, वाइंडिंग को थर्मल और बिजली के नुकसान की संभावना बढ़ जाती है। और नेटवर्क से बिजली की आपूर्ति के लिए फ्रिक्वेंसी परिवर्तक, यह स्थिति हमेशा हस्तक्षेप की उपस्थिति से भरी होती है जो उसी नेटवर्क द्वारा संचालित अन्य उपकरणों को नुकसान पहुंचा सकती है।

ऊपर वर्णित समस्याओं से छुटकारा पाने के लिए, अतिरिक्त इनपुट और आउटपुट फिल्टर फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स और मोटर्स में स्थापित किए जाते हैं, जो स्वयं पावर नेटवर्क और इस फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर द्वारा संचालित मोटर दोनों को हानिकारक कारकों से बचाते हैं।

इनपुट फिल्टर को रेक्टिफायर और फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर के PWM इन्वर्टर द्वारा उत्पन्न शोर को दबाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे नेटवर्क की सुरक्षा होती है, और आउटपुट फ़िल्टर को फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के PWM इन्वर्टर द्वारा उत्पन्न शोर से मोटर को बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। . इनपुट फ़िल्टर चोक और EMI फ़िल्टर हैं, और आउटपुट फ़िल्टर सामान्य मोड फ़िल्टर, मोटर चोक, साइन फ़िल्टर और dU/dt फ़िल्टर हैं।

रैखिक चोक

मेन्स और फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर के बीच जुड़ा चोक है थ्रॉटल लाइन, यह एक प्रकार के बफर के रूप में कार्य करता है। रैखिक चोक उच्च हार्मोनिक्स (250, 350, 550 हर्ट्ज और अधिक) को आवृत्ति कनवर्टर से नेटवर्क तक नहीं पहुंचाता है, जबकि कनवर्टर को नेटवर्क में वोल्टेज स्पाइक्स से बचाता है, आवृत्ति कनवर्टर में ग्राहकों के दौरान वर्तमान उछाल से, आदि। .एन।

इस तरह के चोक में वोल्टेज ड्रॉप लगभग 2% है, जो इंजन शटडाउन के दौरान बिजली को पुन: उत्पन्न करने के कार्य के बिना आवृत्ति कनवर्टर के संयोजन में चोक के सामान्य संचालन के लिए इष्टतम है।

तो, नेटवर्क चोक नेटवर्क और आवृत्ति कनवर्टर के बीच निम्न स्थितियों में स्थापित होते हैं: नेटवर्क में शोर की उपस्थिति में (विभिन्न कारणों से); चरण असंतुलन के साथ; जब अपेक्षाकृत शक्तिशाली (10 गुना तक) ट्रांसफॉर्मर द्वारा संचालित किया जाता है; यदि एक स्रोत से कई आवृत्ति परिवर्तक खिलाए जाते हैं; यदि केआरएम स्थापना के कैपेसिटर ग्रिड से जुड़े हुए हैं।

रैखिक चोक प्रदान करता है:

• ओवरवॉल्टेज और चरण असंतुलन से आवृत्ति कनवर्टर की सुरक्षा;

• मोटर में उच्च शॉर्ट-सर्किट धाराओं से सर्किट की सुरक्षा;

• आवृत्ति कनवर्टर के सेवा जीवन का विस्तार करना।

ईएमपी फिल्टर

इस तथ्य के कारण कि एक आवृत्ति कनवर्टर द्वारा संचालित मोटर अनिवार्य रूप से एक चर भार है, इसका संचालन मुख्य वोल्टेज में उच्च-आवृत्ति दालों की अपरिहार्य उपस्थिति से जुड़ा हुआ है, उतार-चढ़ाव जो आपूर्ति केबलों से परजीवी विद्युत चुम्बकीय विकिरण की पीढ़ी में योगदान करते हैं। , खासकर अगर ये केबल काफी लंबाई के हैं। इस तरह के विकिरण आसपास के कुछ उपकरणों को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

विकिरण-संवेदनशील उपकरणों के साथ विद्युत चुम्बकीय संगतता सुनिश्चित करने के लिए विकिरण को खत्म करने के लिए केवल एक EMF फ़िल्टर की आवश्यकता होती है।

फैराडे सेल सिद्धांत के अनुसार तीन-चरण विद्युत चुम्बकीय विकिरण फ़िल्टर को 150 kHz से 30 MHz की सीमा में हस्तक्षेप को दबाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सभी PWM हस्तक्षेप के खिलाफ विश्वसनीय सुरक्षा के साथ आसपास के उपकरणों को प्रदान करने के लिए EMI फ़िल्टर को आवृत्ति कनवर्टर के इनपुट के जितना संभव हो उतना करीब से जोड़ा जाना चाहिए। कभी-कभी एक EMP फ़िल्टर पहले से ही फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर में बनाया जाता है।

डीयू / डीटी फिल्टर

तथाकथित dU / dt फ़िल्टर एक तीन-चरण एल-आकार का निम्न-पास फ़िल्टर है जिसमें इंडक्टर्स और कैपेसिटर के सर्किट होते हैं। इस तरह के फिल्टर को मोटर चोक भी कहा जाता है और इसमें अक्सर कोई कैपेसिटर नहीं होता है और इंडक्शन महत्वपूर्ण होगा। फ़िल्टर पैरामीटर ऐसे हैं कि आवृत्ति कनवर्टर के पीडब्लूएम इन्वर्टर स्विच की स्विचिंग आवृत्ति के ऊपर आवृत्तियों पर सभी गड़बड़ी दबा दी जाती है।

यदि फ़िल्टर शामिल है संधारित्र, तो उनमें से प्रत्येक का समाई मूल्य कुछ दसियों नैनोफार्ड्स के भीतर है, और अधिष्ठापन मूल्य - कई सौ माइक्रोहेनरी तक। नतीजतन, यह फ़िल्टर पीक वोल्टेज को कम करता है और तीन-चरण मोटर के टर्मिनलों पर 500 V / μs तक आवेग करता है, जो स्टेटर वाइंडिंग को नुकसान से बचाता है।

इसलिए यदि ड्राइव बार-बार पुनर्योजी ब्रेकिंग का अनुभव करता है, मूल रूप से एक आवृत्ति कनवर्टर के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया था, कम इन्सुलेशन वर्ग या शॉर्ट मोटर केबल है, एक गंभीर ऑपरेटिंग वातावरण में स्थापित है या 690 वोल्ट पर उपयोग किया जाता है, dU / dt एक फिल्टर है आवृत्ति कनवर्टर और मोटर के बीच अनुशंसित।

हालांकि फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर से मोटर को आपूर्ति की जाने वाली वोल्टेज शुद्ध साइन वेव के बजाय द्विध्रुवी वर्ग दालों के रूप में हो सकती है, dU / dt फ़िल्टर (इसकी छोटी धारिता और अधिष्ठापन के साथ) वर्तमान पर इस तरह से कार्य करता है कि यह घुमावदार मोटर में लगभग बिल्कुल करता है sinusoidal… यह समझना महत्वपूर्ण है कि यदि आप dU / dt फ़िल्टर का उपयोग उसके नाममात्र मूल्य से अधिक आवृत्ति पर करते हैं, तो फ़िल्टर ज़्यादा गरम हो जाएगा, अर्थात यह अनावश्यक नुकसान पहुँचाएगा।

साइन फ़िल्टर (साइन फ़िल्टर)

साइन वेव फिल्टर एक मोटर चोक या dU / dt फिल्टर के समान है, लेकिन अंतर इस तथ्य में निहित है कि यहां कैपेसिटेंस और इंडक्शन बड़े हैं, इसलिए कटऑफ आवृत्ति PWM इन्वर्टर स्विच की स्विचिंग आवृत्ति के आधे से भी कम है। इस प्रकार, उच्च-आवृत्ति की गड़बड़ी का एक बेहतर चौरसाई हासिल किया जाता है, और मोटर वाइंडिंग्स पर वोल्टेज का आकार और उनमें करंट का आकार आदर्श साइनसॉइडल के बहुत करीब हो जाता है।

साइनसॉइडल फिल्टर में कैपेसिटर की धारिता को दसियों और सैकड़ों माइक्रोफ़ारड में मापा जाता है, और कॉइल के अधिष्ठापन को इकाइयों और दसियों मिलीमीटर में मापा जाता है। इसलिए, पारंपरिक आवृत्ति कनवर्टर के आयामों की तुलना में साइन लहर फ़िल्टर बड़ा है।

एक साइन फ़िल्टर का उपयोग एक आवृत्ति कनवर्टर के साथ एक मोटर का उपयोग करना संभव बनाता है जो मूल रूप से (विनिर्देश के अनुसार) खराब अलगाव के कारण आवृत्ति कनवर्टर के साथ संचालन के लिए अभिप्रेत नहीं था। इस मामले में, शोर में वृद्धि नहीं होगी, बीयरिंगों का तेजी से पहनना, उच्च आवृत्ति धाराओं के साथ वाइंडिंग का अधिक गरम होना।

मोटर और फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के बीच एक लंबी केबल का सुरक्षित रूप से उपयोग करना संभव है जब वे दूर हों, जबकि केबल में आवेग प्रतिबिंबों को समाप्त करते हुए फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर में गर्मी का नुकसान हो सकता है।

इसलिए, ऐसी स्थितियों में साइन फ़िल्टर स्थापित करने की अनुशंसा की जाती है जब:

• शोर को कम करना जरूरी है; अगर मोटर में खराब इन्सुलेशन है;

• लगातार पुनर्योजी ब्रेकिंग का अनुभव करता है;

• आक्रामक वातावरण में काम करता है; 150 मीटर से अधिक लंबी केबल से जुड़ा;

• रखरखाव के बिना लंबे समय तक काम करना चाहिए;

• इंजन के संचालन के दौरान, वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ता है;

• मोटर का रेटेड ऑपरेटिंग वोल्टेज 690 वोल्ट है।

यह याद रखना चाहिए कि साइनसोइडल फ़िल्टर का उपयोग उसके नाममात्र मूल्य से कम आवृत्ति के साथ नहीं किया जा सकता है (नीचे की आवृत्ति का अधिकतम अनुमेय विचलन 20% है), इसलिए आवृत्ति कनवर्टर की सेटिंग में इसकी सीमा निर्धारित करना आवश्यक है आवृत्ति नीचे। और 70 हर्ट्ज से ऊपर की आवृत्ति को बहुत सावधानी से इस्तेमाल किया जाना चाहिए और कनवर्टर की सेटिंग में, यदि संभव हो तो, कैपेसिटेंस के मान और कनेक्टेड साइन फ़िल्टर के अधिष्ठापन के मूल्यों को पूर्व निर्धारित करें।

याद रखें कि फ़िल्टर स्वयं शोर कर सकता है और ध्यान देने योग्य मात्रा में शरीर का उत्सर्जन कर सकता है, क्योंकि रेटेड लोड पर भी उस पर लगभग 30 वोल्ट गिरा है, इसलिए फ़िल्टर को उपयुक्त शीतलन स्थितियों के तहत स्थापित किया जाना चाहिए।

सभी चोक और फिल्टर को मोटर के साथ श्रंखला में जितना संभव हो सके एक परिरक्षित केबल का उपयोग करके जोड़ा जाना चाहिए। तो, 7.5 kW मोटर के लिए, परिरक्षित केबल की अधिकतम लंबाई 2 मीटर से अधिक नहीं होनी चाहिए।

सामान्य मोड फ़िल्टर - कोर

सामान्य मोड फिल्टर उच्च आवृत्ति शोर को दबाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। यह फिल्टर एक फेराइट रिंग (अधिक सटीक रूप से, एक अंडाकार पर) पर एक अंतर ट्रांसफार्मर है, जिसकी वाइंडिंग सीधे मोटर को आवृत्ति कनवर्टर से जोड़ने वाले तीन-चरण तार हैं।

यह फ़िल्टर मोटर बीयरिंगों में निर्वहन द्वारा उत्पन्न कुल धाराओं को कम करने में कार्य करता है। नतीजतन, सामान्य मोड फिल्टर मोटर केबल से संभावित विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन को कम करता है, खासकर अगर केबल परिरक्षित नहीं है। तीन फेज कंडक्टर कोर विंडो से गुजरते हैं और प्रोटेक्टिव अर्थ कंडक्टर बाहर रहता है।

फेराइट पर कंपन के हानिकारक प्रभावों से फेराइट को बचाने के लिए कोर को क्लैंप के साथ केबल से जोड़ा जाता है (मोटर संचालन के दौरान फेराइट कोर कंपन करता है)। फ़िल्टर को फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के टर्मिनल साइड पर केबल पर सबसे अच्छा लगाया जाता है। यदि ऑपरेशन के दौरान कोर 70 ° C से अधिक गर्म होता है, तो यह फेराइट की संतृप्ति को इंगित करता है, जिसका अर्थ है कि आपको कोर जोड़ने या केबल को छोटा करने की आवश्यकता है। कई समांतर तीन चरण केबल्स को अपने कोर से लैस करना बेहतर है।