Трехфазный входной ЭМИ-фильтр 5,5-7,5кВт
Трехфазный входной РЧ-фильтры для преобразователя частоты мощностью 5,5-7,5кВт, 380В, 3 фаза.
Трехфазные РЧ–фильтры (EMC/EMI) существенно уменьшают уровень кондуктивных помех в широком диапазоне частот от 150 кГц до 30МГц. Паразитные токи циркулируют в пределах «клетки Фарадея» через ЭМИ–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. ЭМИ-фильтр должен устанавливаться как можно ближе к силовому входу ПЧ. В некоторым случаях ЭМИ-фильтр может уже быть встроен в корпус частотного преобразователя. Уровень электромагнитных излучений также в большой степени зависит от длины и способа укладки силовых кабелей. Поэтому при монтаже частотного преобразователя следует строго придерживаться рекомендаций изготовителя.
ЭМИ-фильтры | |
Назначение | Входной |
Номинальный ток, А | 20 |
Мощность преобразователя частоты с которым используется, кВт | 5.5 |
Номинальное напряжение, В | 380 |
Размеры | 250х45х85мм |
Гарантия | 18 мес. |
69015, Україна, м.Запоріжжя, бул.Бельфорський, д.11/58
Телефони: (067)610-99-10; (067)984-26-65; (061)220-87-86
npfoberon@ukr.net npf-oberon@ukr.net
Компанія Powtran має розвинену дистриб’юторську мережу більш ніж у 50 країнах світу та понад 9 років є постійним учасником виставки Hannover Messe.
Інформація
- О нас
- Інформація про доставку
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.
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:
- 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:
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.
- 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.
- 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.
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 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 для частотных преобразователей — ЭМИ, du/dt, РЧ, входной, выходной
При всех преимуществах частотных преобразователей, устройства обладают некоторыми недостатками. Cамые значимые из которых:
- генерация паразитных гармоник в сеть;
- отклонение формы напряжения на выходе от синусоидальной;
- наличие радиопомех.
Источник паразитного электромагнитного излучения – транзисторный или тиристорный инвертор. Коммутация электронных ключей индуцирует паразитная ЭДС, которая вызывает появление гармоник на низкой и высокой частоте во входной и выходной цепи преобразователя частоты, а также помех в радиодиапазоне.
Электромагнитное излучение негативно сказывается на качестве электроэнергии, снижает коэффициент мощности, вызывает избыточный нагрев двигателя и шум при работе, сбои в работе чувствительного оборудования.
Для снижения уровня ЭМИ применяют быстро переключаемые транзисторы и тиристоры, многопульсные схемы, усовершенствованные алгоритмы управления ШИМ, но самым действенным способом борьбы с помехами остаются фильтры.
Различают несколько типов устройств для снижения помех, рассмотрим каждый из них подробнее.
Активные фильтры преобразователей частоты
Активные фильтры – наиболее эффективные устройства для борьбы с гармоническими искажениями, вызванными нелинейной нагрузкой, к которой относятся частотные преобразователи.
Принцип действия активных фильтров – непрерывное отслеживание искажений и генерация компенсирующего тока той же амплитуды и формы в противофазе гармоник. Это позволяет полностью исключить балластные токи и компенсировать реактивную мощность.
Устройства обладают следующими преимуществами:
- Высокая скорость реакции. Активные фильтры работают без выраженного запаздывания и подавляют искажения практически мгновенно.
- Могут применяться с любой нелинейной нагрузкой. Устройства подходят не только для частотно-регулируемых приводов, фильтры используются для электросварки, индукционного нагрева, систем освещения с люминесцентными лампами.
- Устраняют явление электрического резонанса. Активное оборудование гасит резкое увеличение амплитуды помех при резонансных явлениях.
- Работают в широком спектре. Устройства позволяют устранять гармоники до 200 порядка.
- Совместимы с другими устройствами подавления помех. Активные фильтры можно применять совместно с входными и выходными устройствами для уменьшения гармонических искажений.
Упрощенная схема активного фильтра представлена на рисунке:
При появлении высших гармоник, устройство обеспечивает подачу несинусоидального напряжения, аналогичное по амплитуды, составу и форме сетевому напряжению, но в противофазе по отношению паразитным гармоникам. При этом результирующий вектор напряжений равен нулю.
Активные фильтры дороже пассивных входных и выходных устройств для подавления помех. Область их применения – сети с автономными генераторами, низким коэффициентом мощности, высоким уровнем искажений по току и напряжению, линии питания чувствительного к качеству электроэнергии оборудованию, высокие требования к ЭМС.
В остальных случаях применяют пассивные входные и выходные фильтры.
Входные фильтры
Входные фильтры представляют собой катушку с высокой индуктивностью или колебательный контур. Устройство служит двусторонним буфером между преобразователем частоты, другой нелинейной нагрузкой и электрической сетью. Оборудование можно применять в цепях преобразователей частоты с функцией возврата электроэнергии в сеть при торможении двигателя в генераторном режиме, а также в ПЧ без такой опции.
Устройства слаживают гармоники 5, 7, 11 порядка, позволяет компенсировать неравномерную нагрузку на фазы. При высоком уровне искажений помехи также возрастают, наибольшую эффектность входные фильтры показывают при THDv не более 10%.
- При большом количестве нелинейной нагрузки, подключенной к сети, в том числе нескольких частотных преобразователей.
- При наличии емкостных компенсаторов реактивной мощности.
- При неравномерной нагрузке на фазы с разницей до 1,8%.
Входной фильтр существенно уменьшает помехи от нелинейной нагрузки в сети, позволяет сгладить броски напряжения во входной цепи, увеличивает срок службы конденсаторов в звене постоянного тока частотного преобразователя.
Выходные фильтры
Выходные фильтры служат для повышения качества выходного напряжения, сглаживания бросков напряжения при пуске, торможении или резкой остановке двигателя. Рассмотрим типы выходных устройств для снижения помех.
Синусовые фильтры
Устройства предоставляют собой «Г»-образный колебательный контур. Частота резонанса емкости и индуктивности элементов составляет менее 50% частоты переключения полупроводниковых ключей инвертора преобразователя. Такие параметры позволяют подавлять высокочастотную паразитную составляющую, скорректировать форму выходного напряжения ближе к синусоидальной.
Область применения синус-фильтров:
- Приводы, работающие в повторно-кратковременном режиме.
- Электрические машины, долго бывшие в эксплуатации.
- Двигатели, работящие при высоких температурах, сложных условиях.
Оборудование также рекомендуется при подключении кабелями более 150, а также для двигателей на номинальное напряжение 690 В. Синусовые фильтры:
- Значительно уменьшают подшипниковые токи.
- Защищают электродвигатели от пиковых напряжений.
- Уменьшают ЭМП от неэкранированных кабелей между двигателем и преобразователем частоты.
- Устраняют акустический шум и снижают нагрев электродвигателя при работе.
К недостаткам устройств относятся значительные габариты, необходимость установки в хорошо вентилируемых местах или обдува, падение напряжения до 30 В.
Фильтры dU/dt
Устройства также представляют собой «Г»-образный колебательный контур, основное отличие от синусового фильтра – отсечка гармоник частоты выше частоты коммутации инвертора. Оборудование имеет существенно меньшие габариты, дешевле синусовых устройств для подавления помех. Фильтры dU/dt уменьшают скорость нарастания напряжения при быстром разгоне и торможении электродвиагателей.
Область применения устройств – электроприводы:
- С электродвигателями, не отвечающими IEC 600034-25, IEC 600034-17.
- Оборудования, работающего в режиме с частыми пусками, реверсами, остановками, а также в агрессивной внешней среде.
Фильтры dU/dt также применяют при длине кабеля от преобразователя до двигателя частоты до 15 м, а также электрических машин на напряжение 690 В. Оборудование значительно продлевает срок службы изоляции двигателей, снижает уровень электромагнитного излучения. Напряжение на выходе устройства несколько сглаживается за счет индуктивных элементов и приобретает форму, приближенную к синусоиде.
Фильтры синфазных помех
Оборудование представляет собой ферритовое кольцо и действует по принципу дифференциального трансформатора, обмотками которого служат фазные проводники кабеля, соединяющего двигатель и преобразователь частоты. Назначение устройств – уменьшение высокочастотных синфазных токов, разрушающих подшипники, и помех частотой выше 1 MГц.
Фильтры радиопомех
Помехи в радиодиапазоне, вызванные работой частотно-регулируемого привода, могут вызвать сбои в работе чувствительного оборудования, искажать изображение и звук видео- аудиоаппаратуры, сигналы Wi-Fi-роутеров и маршрутизаторов. RFI-фильтры предназначены для снижения помех на радиочастоте, а также частично уменьшают радиопомехи от кабеля выходной цепи преобразователя частоты. Оборудование обычно встраивают в ПЧ.
Сравнительные характеристики выходных фильтров
Параметры | Фильтр dU/dt | Синусоидальный фильтр | Фильтр высокочастотных синфазных помех |
Влияние на изоляцию обмоток | Уменьшает износ изоляции при длине кабеля до 150 м путем снижения нарастания напряжения в выходной цепи. Обеспечивает форму напряжения приближенную к синусоидальной. | «Уменьшает износ изоляции, может использоваться с кабелями длиной до 500 м и более обеспечивает чистую синусоидальную форму напряжения.» | Не оказывает влияние на изоляцию. |
Влияние на токи в подшипниках и потери двигателя | Незначительно уменьшает подшипниковые токи электродвигателей большой мощности. | Снижает подшипниковые токи. | Значительно уменьшает высокочастотные синфазные токи. |
Электромагнитное излучение | Устраняет ”дребезг” в кабеле двигателя. Не оказывает влияния на радиопомехи. Не допускает применение кабелей длиной больше указанной в инструкции. | Аналогично фильтрам dU/dt. | Уменьшает высокочастотные шумы частоты от 1 MГц. Не влияет на радиопомехи. Не допускает применение кабелей длиной больше указанной в инструкции. |
Длина кабеля от ПЧ до двигателя | «Длина кабелей с сохранением ЭМС: до 100 м для неэкранируемого. до 150 м для экранированного. 100-150 м при применении неэкранируемого кабеля без сохранения ЭМС.» | С сохранением электромагнитной совместимости – до 150-300 м при использовании экранированного и неэкранированного кабеля. Без сохранения ЭМС 500-1000 м. | С сохранением электромагнитной совместимости 150-300 м при использовании экранированного и неэкранированного кабеля. |
Влияние на акустический шум | Не устраняет | Устраняет | Не устраняет |
Преимущества входных и выходных пассивных фильтров
Пассивное оборудование для подавления гармоник и снижения помех обладают следующими преимуществами:
- Отсутствием сложного технического обслуживания. Дроссели и емкости не требуют периодической ревизии и сервиса, обслуживание сводится к очистке устройств и проверке подключения.
- Стойкостью к нестабильной величие напряжения сети, искажению тока и напряжения. Устройства не содержат чувствительной электроники и подходят для сетей с низким качеством электроэнергии, в том числе и с автономными генераторами.
- Подходит для модернизации приводов оборудования, уже находящегося в эксплуатации. Фильтры совместимы практически со всеми преобразователями частоты, могут встраиваться уже в работающий привод.
Главное достоинство устройств – цена. Пассивные фильтры гораздо дешевле активных, при приемлемом уровне искажений им чаще всего отдают предпочтение.
Заключение
Фильтры для преобразователей частоты подбирает при проектировании или модернизации электропривода. При этом учитывают:
- Требования к электромагнитной совместимости для зон установки.
- Параметры электрической сети.
- Наличие и тип компенсаторов мощности и автономных генераторов.
- Условия эксплуатации.
- Характеристики частотных преобразователей и электродвигателей.
- Цену фильтров.
Производители преобразователи частоты предлагают большой выбор фильтров для различных двигателей, ПЧ и условий эксплуатации.
EMS-фильтр EKF (ЭМС, ЭМИ, EMI) PROxima. Инструкция, Руководство, Настройка, Купить
EKF EMS-фильтры для частотных преобразователей (ЭМС-фильтр)
ЭМС-фильтры (EMS, EMI, ЭМИ) для преобразователей частоты EKF PROxima работают на основе пассивных элементов: конденсаторов, резисторов и катушек индуктивности. EMS-фильтры требуются для соблюдения электромагнитной совместимости в местах с высокими требованиями к помехам в электрической сети (больницы, дата-центры, лаборатории и пр.) с точки зрения появления гармоник. Трехфазные ЭМИ-фильтры для преобразователей частоты ЭКФ PROxima способны существенно уменьшать помехи в заданном частотном диапазоне.
ЭМС-фильтр EKF подключается к частотному преобразователю со стороны сети!
EMS-фильтры для частотных преобразователей EKF PROxima обладают защитой от помех, которые создает преобразователь, и могут быть применены в системах, предъявляющих высокие требования к помехозащите:
- больницы;
- лаборатории;
- дата-центры;