Инструкция по подавлению помех и наводок преобразоваелей частоты

Преобразователи частоты для асинхронных электродвигателей несмотря на свои положительные стороны имеют ряд недостатков — их применение связано с интенсивными электромагнитными помехами и наводками, которые создаются в устройствах, непосредственно связанных с ними по цепям питания или находящимися рядом и попадающими под излучение.

Думаю многие сталкивались с набеганием импульсов от энкодера двигателя на программируемом контроллере или счетчике импульсов или с ошибкой работы преобразователя частоты с обратной связью по энкодеру при длинных кабелях — все это проблемы, связанные с наводками и помехами. Да и другое оборудование начинает сбоить, например емкостные или индуктивные датчики приближения, реле с малыми токами втягивания катушек начинали ложно срабатывать. Все это проблемы электромагнитной совместимости оборудования.

Проблема электромагнитных помех (ЭМП) преобразователей частоты решается, если понять причину и способ их появления. Производители преобразователей частоты давно придумали ряд мер по созданию электромагнитной совместимости (ЭМС), которая в настроящее время стандартизована Международной электротехнической комиссией (МЭК).

ЭМС – это способность оборудования удовлетворительно функционировать в электромагнитной среде в отсутствие влияния излучаемых электромагнитных волн на работу другого оборудования.

Основным источником ЭМП инвертора, является ШИМ-модуляция IGBT-транзисторами выходного напряжения, создающие большие скачки перетока энергии в звене постоянного тока инвертора и как следствие во входных цепях, а также на выходе преобразователя частоты. ЭМП означают любую помеху нормальной работе оборудования, вызванную как избыточной энергией, передающейся по кабелю (наведенная помеха), так и влиянием электромагнитных волн (помеха от паразитного электромагнитного излучения). ЭМП можно классифицировать следующим образом:

Типы и пути распространения помех преобразователей частоты

Кондуктивный шум (распространяемый по проводам)

Распространяется по проводникам и влияет на работу периферийного оборудования, подключенного к общему источнику питания с преобразователем частоты. Схематически путь распространения показан на рисунке под цифрой (1). При заземлении через общую шину заземления кондуктивный шум передается по пути (2). Помехи также могут распространяться от двигателя и по экрану или сигнальному проводу датчика по пути (3).

Индуцированный шум (наведенный)

В случае прокладки контрольных цепей и иных проводников периферийного оборудования в непосредственной близости (в одном кабель-канале, трубе, галлерее, лотке, связке) с силовыми кабелями преобразователя частоты (как питающего так и моторного), в которых протекают токи шумов, в этих проводниках могут быть наведены помехи или «наводки». Путь их проникновения показан на рисунке как путь (4). Частоты наведенных помех лежат в диапазоне от 150 кГц до 30 МГц.

Излучаемый шум

Шум, возникающий в преобразователе частоты и излученный в виде электромагнитной волны в окружающую среду вдоль входных/выходных кабелей как от излучающей антенны также вносит помехи в работу периферийного оборудования, но правда на более высоких частотах (более 30 мГц). Это так называемый излучаемый шум, а пути его распространения показаны на рисунке (5). Кроме того, он может также распространяться через корпус двигателя и инвертора.

Отдельно хочется отметить эффект длинных линий, что усугубляет эффекты трансформации токов между проводами, эффекты конденсатора, обкладками которого могут стать провода.

Основные методы подавления шумов и наводок преобразователей частоты.

Меры по подавлению шумов и наводок в основном связаны с конкретным путем распространения помех и действия, связанные непосредственно с периферийным оборудованием, на которое влияют помехи частотных преобразователей .

Подавление помех связанных с конкретным путем распространения помех:

Раздельная прокладка силовых кабелей (входных и выходных) и других цепей (например, сигналов управления, сигналов с датчиков и энкодера). Эта мера эффективна против излучения и наводок, увеличение расстояния между проводниками уменьшит эффект трансформации токов за счет индуктивностей и емкостного эффекта.
Установка фильтра помех: моторный дроссель , синус-фильтр, LC-фильтр на входе, а также фильтрация цепей, в которые проникают наводки фильтрами с частотой среза выше пропускной способности цепей устройств. Эта мера эффективна для кондуктивных помех и излучения.
Электрическое заземление преобразователя частоты и экранирование (установка металлических разделителей) между преобразователем частоты и периферийным оборудованием. Применение экранированных кабелей для силовых цепей или прокладка кабеля в металлической трубе. Эта мера эффективна для кондуктивных, наведенных помех и излучения.
Применение экранированных кабелей или кабеля типа «витая пара» для сигналов управления. Эта мера эффективна для наведенных помех и излучения. Дополнительной мерой может быть применение ферритовых колец с сигнальными кабелями. Примечание: кабели типа МКЭШ, КУПЭВ итп показывают низкую эффективность по сравнению со специализированными кабелями с витыми парами с двойным экранированием (LAPP, Belden, Hulukabel), есть опыт применения подобных кабелей для связи с 5-и вольтовым энкодером с длиной кабеля более 60м, потому предлагаю обращаться к нам за консультацией по подбору подходящего кабеля.
Осуществление правильного заземления, заземление должно быть произведено по кратчайшему пути а не через преобразователь частоты, независимого заземления инвертора и другого оборудования. Эта мера эффективна для наведенных помех.
Снижение несущей частоты ШИМ-модуляции преобразователя частоты. Эта мера эффективна для кондуктивных, наведенных помех и излучения и является самой дешевой из мер борьбы.

Примеры мер связанных с периферийным оборудованием:

Питание от источников, не связанных с преобразователем частоты, питание от другого фидера трансформатора, применение разделительного изолирующего трансформатора. Эта мера эффективна для кондуктивных помех.
Повышение рабочего напряжения для оборудования — нагрузка токами сигнальных линий, подтягивание большими сопротивлениями свободных линий к полюсам источника питания. Выбор оборудования с большими токами срабатывания, если речь идет о контроллерах, счетчиках, реле.
Разнесение оборудования на максимальное расстояние от инвертора, применение металлического корпуса для экранов. Эта мера эффективна для наведенных помех и излучения.

Устройства подавления шумов

Для подавления помех преобразователей частоты основными методами является фильтрация, для этого существует ряд готовых устройств — фильтров, которые можно классифицировать на 3 типа: емкостные фильтры, подключаемые параллельно силовым цепям, индуктивные, включаемые последовательно, и фильтры высокого подавления (LC-фильтры) для снижения радиопомех. В зависимости от желаемого результата, применяйте соответствующий фильтр.

Емкостный фильтр

Этот фильтр состоит из конденсаторов и уменьшает высокочастотные токи из сети, будучи подключенным между входными клеммами и клеммой заземления инвертора. Более удаленное подключение ухудшает эффект, поэтому соединительные проводники должны быть минимальной длины. Данный фильтр эффективен в диапазоне до нескольких мегагерц, т.е. в диапазоне АМ радиочастот.

Индуктивный фильтр

Это может быть нуль-фазный реактор, который представляет собой четыре витка силового кабеля (все три фазы в одном направлении) вокруг ферритового сердечника. Нуль-фазный импеданс при этом возрастает и высокочастотные токи уменьшаются. Хотя этот фильтр пригоден как для входной, так и для выходной сторон инвертора, он не может быть использован на выходе инвертора в случае с экранированным кабелем или при проводке кабеля в металлической трубе. В частности, такой фильтр пригоден для подавления помех, излучаемых кабелем и снижения токов утечки. Эффективен в диапазоне от АМ радиочастот до 10 МГц.
Установите фильтр как можно ближе к инвертору. При сечении кабеля 22 мм2 и более пропустите кабель через как минимум четыре ферритовых сердечника.

Еще один вариант — установка моторного дросселя, эффект еще более высокий, минус-это габариты устройства и цена.

LC-фильтр (высокого подавления)

Состоит из индуктивных (L) и емкостных (С) элементов. Подключите этот фильтр на входе инвертора. Имеет превосходные характеристики ослабления шумов инвертора в диапазоне от АМ радиочастот до 10МГц и менее. Разнесите входные и выходные цепи фильтра. Самым типичным представителем таких фильтров является синус-фильтр.

Эффективность мер по подавлению шумов (Пример оценки)

Встроенный в инвертор фильтр значительно снижает кондуктивные помехи, исходящие от преобразователя частоты. Если частотный преобразователь, содержащий фильтр, применяется совместно с внешним ЭМИ фильтром для соответствия ЭМС директивам, может быть достигнуто еще большее подавление помех до 40 дБмкВ в частотном диапазоне от 150 кГц до 1 МГц и около 30 дБмкВ в частотном диапазоне от 1 МГц до 10 МГц

Эффект снижения несущей частоты ШИМ показан на рисунке.

Читать еще: Как сделать скрутку проводов в распределительной коробке

Эффект от экранирования моторного кабеля представлен ниже. Метод эффективен в случае излученных помех и малоэффективен в случае наводок.

2. Двухпроводная схема подключения ЧП с использованием контактов с фиксацией

Режим 1

Таблица 1 — Работа ПЧ в режиме 1 (контакты с фиксацией)

Состояние входных сигналов		Режим работы
К1	К2	Режим работы
Вкл	Выкл	Вращение в прямом направлении
Выкл	Вкл	Вращение в обратном направлении
Выкл	Выкл	Стоп
Вкл	Вкл	Стоп

Р102=1 — Источник команд управления = программируемые дискретные входы;
Р315=6 — Вход FWD = вращение в прямом направлении;
Р316=7 — Вход REV = вращение в обратном направлении.

В схеме можно применить переключатель «Джойстик» EMAS CP101DJ20 на 2 направления с фиксацией. (2НО). Среднее положение — стоп, или переключатель с фиксацией II-0-I EMAS B101S30

Режим 2

Таблица 2 — Работа ПЧ в режиме 2 (контакты с фиксацией)

Состояние входных сигналов		Режим работы
К1	К2	Режим работы
Вкл	Выкл	Вращение в прямом направлении
Вкл	Вкл	Вращение в обратном направлении
Выкл	Выкл	Стоп
Выкл	Вкл	Стоп

Р102=1 — Источник команд управления = программируемые дискретные входы;
Р315=6 — Вход FWD = вращение в прямом направлении;
Р316=4 — Вход REV = изменение направления вращения.

В этой схеме пока замкнут контакт К1 двигатель вращается. Если К2 разомкнут — вращение происходит в прямом направлении, если К2 замкнут — в обратном. В схеме можно применить 2 переключателя с фиксацией 0-I, например, переключатель B100S20, B100C, или тумблер МА111.

Частотные преобразователи с повышенной пылевлагозащитой ОВЕН ПЧВ3 IP54

На крупных промышленных объектах в подавляющем большинстве эксплуатируются дорогие частотные преобразователи со степенью защиты IP54 или IP55 зарубежных производителей. Компания ОВЕН выпустила новую линейку преобразователей частоты ПЧВ3 IP54, которая стала реальной альтернативой импортным аналогам. Линейка включает 17 модификаций частотных преобразователей ПЧВ3 с высокой степенью защиты корпуса и диапазоном мощностей от 0,75 до 90 кВт. Защита корпуса IP54 позволяет эксплуатировать ПЧВ в помещениях c высокой концентрацией пыли, а также в местах с повышенной влажностью, включая даже возможное попадание брызг на корпус преобразователя.

ОВЕН ПЧВ3 IP54 – практичное решение

Защита корпуса частотного преобразователя IP54 имеет ряд преимуществ. Мощные преобразователи имеют большое тепловыделение, и при их размещении в шкафу для удаления избыточного тепла приходится устанавливать принудительную вентиляцию, которая требует дополнительных затрат электроэнергии и, кроме того, создает значительные акустические шумы. В случае нештатного отключения вентиляции шкафа преобразователь постепенно перегревается, что ведет к снижению выходного тока ПЧ и последующей аварийной остановке двигателя. Для преобразователя ПЧВ3 IP54, установленного вне шкафа управления, система принудительной вентиляции не требуется.

Рис. 1. Использование ПЧВ в системе
водоснабжения на ПНС

ПЧВ занимает меньше места по сравнению с любым шкафом управления. И, наконец, цена шкафа с ПЧВ3 IP20 и обвязкой сопоставима с ценой ПЧВ3 IP54.

Технические характеристики

Отличительная особенность новых модификаций линейки ПЧВ3 IP54 по сравнению с аналогичными устройствами – минимальные массогабаритные характеристики. Технические характеристики преобразователей ПЧВ3 IP54 представлены в таблице 1.

Все ПЧВ3 IP54 снабжены встроенной панелью оператора и кабельной панелью, которая обеспечивает надежное крепление силовых кабелей двигателя и питания. Чтобы соответствовать требованиям ЭМС по излучению, при подключении двигателя необходимо использовать экранированный кабель, причем экран необходимо соединять и с развязывающей панелью, и с металлическим корпусом двигателя.

Рис.2. Использование ПЧВ в
системе дымоудаления

Подключение управляющих слаботочных кабелей управления производится с помощью подпружиненных зажимных контактов (отдельно для входов/выходов и RS-485). Для герметичного подключения силовых кабелей рекомендуется использовать кабельные вводы.

Преобразователи ПЧВ3 IP54 прошли испытания на соответствие требованиям электромагнитной совместимости для промышленного оборудования класса «А1», климатические и метрологические испытания.

Функциональные возможности ОВЕН ПЧВ3 IP54

Функциональные возможности линейки ПЧВ3 IP54:

плавный пуск и останов двигателя, в том числе отложенный запуск;
компенсация нагрузки и скольжения;
вольт-частотный или векторный алгоритмы управления;
автоматическая адаптация двигателя без вращения;
автоматическая оптимизация энергопотребления;
полнофункциональная аппаратная диагностика;
защита от помех при помощи встроенного сетевого дросселя, дросселя в звене постоянного тока и дополнительного входного дросселя;
управление в замкнутом контуре (давление, температура, уровень и т.д.) с помощью встроенного ПИрегулятора;
решения сложных задач управления с использованием встроенного ПЛК;
экономичный «спящий» режим при малом разборе;
специализированный противопожарный режим для вентиляции;
подхват вращающегося привода для безаварийного запуска систем с вращением до подачи напряжения питания или при провалах напряжения;
пропуск резонансных частот (до 3 участков);
гибкая структура управления с одновременным управлением по входам и по интерфейсу RS-485;
простая настройка в русскоязычном конфигураторе или с локальной панели оператора;
быстрые меню и готовые конфигурации для типовых задач.

Рис. 3. Управление дробилкой

Применения

На повысительных насосных станциях (ПНС)

ПНС используются в системе центрального водоснабжения при недостаточном напоре. Такая ситуация случается при падении давления, например, при значительном разборе или при подключении высотного дома к уже имеющимся коммуникациям. Однако если непрерывно поддерживать высокое давление, может пострадать запорная арматура (краны, фитинги и прочее) и возрастет риск утечки. ПНС стабилизирует давление в напорном коллекторе с помощью ПЧВ, который управляет повысительным насосом и поддерживает установленное давление. ПЧВ может устанавливаться без шкафа управления, что экономит место в ПНС и длину моторного кабеля.

Рис. 4. Использование ПЧВ в
холодильных установках

В системах отопления и ГВС

Основной задачей циркуляционных насосов в системах отопления и ГВС является доставка теплоносителя потребителю. Регулируемым параметром в этих системах является перепад давления в подающем и обратном трубопроводах. Установка ПЧВ3 IP54 в непосредственной близости от насоса в условиях повышенной влажности и брызг уменьшает затраты, позволяет сократить длину моторного кабеля и делает систему компактной и надежной.

В приточно-вытяжной вентиляции

Использование ПЧВ в приточновытяжных вентиляционных системах обеспечивает синхронизацию производительности приточного и вытяжного вентиляторов, сокращает потребление электроэнергии и ускоряет процесс пусконаладки. Ключевым требованием к частотному преобразователю в этих системах является стабильная работа в условиях высокой запыленности.

В системе дымоудаления

Основная задача системы дымоудаления – это обеспечение условий для безопасной эвакуации людей в случае возникновения пожара. Учитывая, что в системе дымоудаления используются вентиляторы значительной мощности, при пусках и остановах напрямую от сети могут возникать просадки напряжения. ПЧВ снизит пусковой ток, превышающий номинальный в 7-8 раз. Поскольку чаще всего ПЧВ устанавливаются на пыльных чердаках, рекомендуется использование преобразователей со степенью защиты IP54.

В горнодобывающей промышленности

Современное дробильное оборудование широко используется в горнодобывающей промышленности, металлургии, при производстве щебня и строительного шлака. Основной задачей системы управления дробилкой является безаварийное измельчение материалов. Частотный преобразователь в таких системах выполняет две важные функции – защитную и управляющую.

Защитная функция ПЧВ заключается в ограничении тока и момента вращения привода, а также контроле входного напряжения. ПЧВ исключает аварии двигателя из-за заклинивания механизма, изменения характера материала и т.п. Управляющая функция обеспечивает регулирование режима дробления в зависимости от скорости подачи сырья с возможностью задания интеллектуальной программы обработки во встроенном ПЛК. Дробильные производства неизбежно предполагают установку ПЧВ со степенью защиты не менее IP54 в помещениях с постоянной запыленностью.

В системах управления холодильными компрессорами

Включение преобразователя частоты в систему управления компрессором позволяет поддерживать давление всасывания хладагента. Это происходит путем изменения частоты вращения электродвигателя. Такой режим работы актуален при изменяющейся нагрузке на холодильную систему.

Применение ПЧВ в АСУ компрессорами обеспечивает не только экономию электроэнергии, плавную регулировку производительности, но и ограничение пускового тока до величины максимального рабочего тока.

ПЧВ3 со степенью защиты IP54 можно устанавливать в непосредственной близости от компрессора без возможности его повреждения конденсатом.

© Автоматизация и Производство, 2020. Все права защищены. Любое использование материалов допускается только с согласия редакции. За достоверность сведений, представленных в журнале, ответственность несут авторы статей.

Издание зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации средств массовой информации ПИ № ФС77-68720.

Что нужно знать о частотном преобразователе?

В настоящее время, асинхронный электродвигатель стал основным устройством в большинстве электроприводов. Все чаще для управления им используется частотный преобразователь – инвертор с ШИМ регулированием. Такое управление дает массу преимуществ, но и создает некоторые проблемы выбора тех или иных технических решений. Попробуем разобраться в них более подробно.

Устройство преобразователей частоты

Разработка и производство широкой номенклатуры мощных высоковольтных транзисторных IGBT модулей предоставили возможность реализации многофазных силовых переключателей, управляемых непосредственно с помощью цифровых сигналов. Программируемые вычислительные средства позволили на входах коммутаторов сформировать числовые последовательности, обеспечивающие сигналы частотного управления асинхронными электродвигателями. Разработка и массовый выпуск однокристальных микроконтроллеров, обладающих большими вычислительными ресурсами, обусловили возможность перехода к следящим электроприводам с цифровыми регуляторами.

Силовые преобразователи частоты, как правило, реализуют по схеме, содержащей выпрямитель на мощных силовых диодах или транзисторах и инвертор (управляемый коммутатор) на IGBT транзисторах, шунтированных диодами (рис. 1).

Рис. 1. Схема частотного преобразователя

Входной каскад выпрямляет подаваемое синусоидальное напряжение сети, которое после сглаживания с помощью индуктивно-емкостного фильтра служит источником электропитания управляемого инвертора, вырабатывающего при действии команд цифрового управления сигнал с импульсной модуляцией, который формирует в обмотках статора токи синусоидальной формы с параметрами, обеспечивающими требуемый режим работы электродвигателя.

Цифровое управление силовым преобразователем осуществляется с помощью микропроцессорных аппаратных средств и соответствующим поставленным задачам программным обеспечением. Вычислительное устройство в режиме реального времени вырабатывает сигналы управления 52 модулями, а также производит обработку сигналов измерительных систем, контролирующих работу привода.

Силовые устройства и управляющие вычислительные средства объединены в составе конструктивно оформленного промышленного изделия, называемого частотным преобразователем.

В промышленном оборудовании применяются два основных вида частотных преобразователей:

фирменные преобразователи для конкретных типов оборудования.
универсальные преобразователи частоты предназначены для многоцелевого управления работой АД в задаваемых пользователем режимах.

Установку и контроль режимов работы частотного преобразователя можно производить с помощью пульта управления, оснащенного экраном для индикации введенной информации. В простом варианте скалярного регулирования частоты можно воспользоваться набором простых логических функций, имеющихся в заводских установках контроллера, и встроенным ПИД-регулятором.

Для осуществления более сложных режимов управления с использованием сигналов с датчиков обратных связей необходимо разработать структуру САУ и алгоритм, который следует запрограммировать с помощью подключаемого внешнего компьютера.

Большинство производителей выпускает целый ряд преобразователей частоты, отличающихся входными и выходными электрическими характеристиками, мощностью, конструктивным исполнением и другими параметрами. Для подключения к внешнему оборудованию (электросети, двигателю) могут быть использованы дополнительные внешние элементы: магнитные пускатели, трансформаторы, дроссели.

Типы сигналов управления

Необходимо делать различия между сигналами различных типов и для каждого из них использовать отдельный кабель. Различные типы сигналов могут оказывать влияние друг на друга. На практике такое разделение встречается часто, например кабель от датчика давления может быть подключен непосредственно к преобразователю частоты.

На рис. 2 приведен рекомендуемый вариант подключения преобразователя частоты при наличии различных цепей и сигналов управления.

Рис. 2. Пример подключения силовых цепей и цепей управления преобразователя частоты

Можно выделить следующие типы сигналов:

аналоговые — сигналы напряжения или тока (0. 10 В, 0/4. 20 мА), значение которых меняется медленно или редко, обычно это сигналы управления или измерения;
дискретные сигналы напряжения или тока (0. 10 В, 0/4. 20 мА), которые могут принимать только два редко изменяющихся значения (высокое или низкое);
цифровые (данные) — сигналы напряжения (0. 5 В, 0. 10 В), которые меняются быстро и с высокой частотой, обычно это сигналы портов RS232, RS485 и т.п.;
релейные — контакты реле (0. 220 В переменного тока) могут включать индуктивные токи в зависимости от подключенной нагрузки (внешние реле, лампы, клапаны, тормозные устройства и т.д.).

Выбор мощности частотного преобразователя

При выборе мощности частотного преобразователя необходимо основываться не только на мощности электродвигателя, но и на номинальных токах и напряжениях преобразователя и двигателя. Дело в том, что указанная мощность частотного преобразователя относится только к эксплуатации его со стандартным 4-х полюсным асинхронным электродвигателем в стандартном применении.

Реальные приводы имеют много аспектов, которые могут привести к росту токовой нагрузке привода, например, при пуске. В общем случае, применение частотного привода позволяет снизить токовые и механические нагрузки за счет плавного пуска. Например, пусковой ток снижается с 600% до 100-150% от номинального.

Работа привода на пониженной скорости

Необходимо помнить, что хотя частотный преобразователь легко обеспечивает регулирование по скорости 10:1, но при работе двигателя на низких оборотах мощности собственного вентилятора может не хватать. Необходимо следить за температурой двигателя и обеспечить принудительную вентиляцию.

Электромагнитная совместимость

Поскольку частотный преобразователь мощный источник высокочастотных гармоник, то для подключения двигателей нужно использовать экранированный кабель минимальной длины. Прокладку такого кабеля необходимо вести на расстоянии не менее 100 мм от других кабелей. Это минимизирует наводки. Если нужно пересечь кабели, то пересечение делается под углом 90 градусов.

Питание от аварийного генератора

Плавный пуск, который обеспечивает частотный преобразователь позволяет снизить необходимую мощность генератора. Так как при таком пуске ток снижается в 4-6 раз, то в аналогичное число раз можно снизить мощность генератора. Но все равно, между генератором и приводом должен быть установлен контактор, управляемый от релейного выхода частотного привода. Это защищает частотный преобразователь от опасных перенапряжений.

Питание трехфазного преобразователя от однофазной сети

Трехфазные частотные преобразователи могут быть запитаны от однофазной сети, но при этом их выходной ток не должен превышать 50% от номинального.

Экономия электроэнергии и денег

Экономия происходит по нескольким причинам. Во-первых, за счет роста косинуса фи до значений 0.98, т.е. максимум мощности используется для совершения полезной работы, минимум уходит в потери. Во-вторых, близкий к этому коэффициент получается на всех режимах работы двигателя.

Без частотного преобразователя, асинхронные двигатели на малых нагрузках имеют косинус фи 0.3-0.4. В-третьих, нет необходимости в дополнительных механических регулировках (заслонках, дросселях, вентилях, тормозах и т.д.), все делается электронным образом. При таком устройстве регулирования, экономия может достигать 50%.

Синхронизация нескольких устройств

За счет дополнительных входов управления частотного привода можно синхронизировать процессы на конвейере или задавать соотношения изменения одних величин, в зависимости от других. Например, поставить в зависимость скорость вращения шпинделя станка от скорости подачи резца. Процесс будет оптимизирован, т.к. при увеличении нагрузки на резец, подача будет уменьшена и наоборот.

Защита сети от высших гармоник

Для дополнительной защиты, кроме коротких экранированных кабелей, используются сетевые дроссели и шунтирующие конденсаторы. Дроссель, кроме того, ограничивает бросок тока при включении.

Правильный выбор класса защиты

Для безотказной работы частотного привода необходим надежный теплоотвод. Если использовать высокие классы защиты, например IP 54 и выше, то трудно или дорого добиться такого теплоотвода. Поэтому, можно использовать отдельный шкаф с высоким классом защиты, куда ставить модули с меньшим классом и осуществлять общую вентиляцию и охлаждение.

Параллельное подключение электродвигателей к одному частотному преобразователю

С целью снижения затрат, можно использовать один частотный преобразователь для управления несколькими электродвигателями. Его мощность нужно выбирать с запасом 10-15% от суммарной мощности всех электродвигателей. При этом нужно минимизировать длины моторных кабелей и очень желательно ставить моторный дроссель.

Большинство частотных преобразователей не допускают отключение или подключение двигателей с помощью контакторов во время работы частотного привода. Это производится только через команду стоп привода.

Задание функции регулирования

Для получения максимальных показателей работы электропривода, таких как: коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, перегрузочная способность, плавность регулирования, долговечность, нужно правильно выбирать соотношение между изменением рабочей частоты и напряжения на выходе частотного преобразователя.

Функция изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки. При постоянном моменте, напряжение на статоре электродвигателя должно регулироваться пропорционально частоте (скалярное регулирование U/F = const). Для вентилятора, например, другое соотношение – U/F*F = const. Если увеличиваем частоту в 2 раза, то напряжение нужно увеличить в 4 (векторное регулирование). Есть приводы и с более сложными функциями регулирования.

Преимущества использования регулируемого электропривода с частотным преобразователем

Кроме повышения КПД и энергосбережения такой электропривод позволяет получить новые качества управления. Это выражается в отказе от дополнительных механических устройств, создающих потери и снижающих надежность систем: тормозов, заслонок, дросселей, задвижек, регулирующих клапанов и т.д. Торможение, например, может быть осуществлено за счет обратного вращения электромагнитного поля в статоре электродвигателя. Меняя только функциональную зависимость между частотой и напряжением, мы получаем другой привод, не меняя ничего в механике.

Чтение документации

Следует заметить, что хотя частотные преобразователи похожи друг на друга и освоив один, легко разобраться с другим, тем не менее, необходимо тщательно читать документацию. Некоторые производители накладывают ограничения на использование своей продукции, а при их нарушении снимают изделия с гарантии.

Услуги с выездом к заказчику:

1. Ввод в эксплуатацию Специалист сервисного центра проводит проверку состояния прибора и качества монтажа до включения его в сеть и подключения нагрузки, проводит настройку параметров для его работы в заданном режиме, производит запуск под нагрузкой и проверяет работу при различных режимах эксплуатации.

2. Настройка под конкретное применение
Настройка прибора для работы в нужном техническом процессе, режимах обратной связи, ПИД-регулятор, синхронизации, позиционирования и других нестандартных режимах эксплуатации.

3. Справочно-консультационные услуги
Консультирование специалистов Заказчика по вопросам обслуживания оборудования. Начальное обучение персонала Заказчика правилам эксплуатации оборудования, ухода за ним и обслуживания, при вводе в эксплуатацию.

4. Комплексное техническое обслуживание
Периодическая проверка и/или диагностика оборудования, проведение регламентного технического обслуживания по графикам

5. Проектирование и подбор необходимого оборудования
По исходным требованиям заказчиков проводим расчет и подбор оборудования, осуществляем полный цикл решения задач от проектирования до изготовления шкафа и ввода в эксплуатацию. Обучение персонала клиента. Требуется детальное изучение технологии работы оборудования клиента.

От установки к электрическим соединениям.

При монтаже в первую очередь подключают провод заземления. Сечение заземляющих кабелей должно соответствовать сечению кабелям питающей сети. Каждый провод заземляется отдельно.

Используйте экранированные кабели. Создайте защиту кабелей управления от электромагнитных помех.

Убедитесь в правильности подсоединения входных ( клеммы L 1, L 2, L3 для трехфазной и L, N для однофазной сети) и выходных силовых кабелей ( клеммы U, V ,W ).

Подключение к клемме РЕ преобразователя частоты выполняется проводом заземления.

0.12 кВт до 3.0 кВт

200 В до 240 В 1 AC ±10%

Нормы и сертификация

UL, cUL, CE, c-tick

Совместимость с EC низковольтной директивой 73/23/EEC

Габаритные размеры и вес
(без опций)

Размеры
В x Ш x Г

A ≤ 0.37 кВт

A 0.55 кВт и 0.75 кВт

A ≤ 0.37 кВт с плоской теплоотводящей пластиной

A 0.55 кВт и 0.75 кВт с плоской теплоотводящей пластиной

160 x 140 x 142

181 x 184 x 152

Данные снижения номинальных характеристик

Частота ШИМ

Выходной ток, A (при частоте ШИМ)

Данные тока применяются для окружающей температуры 50 °C , если не определено что-либо иное.

Технические данные для версий с плоской теплоотводящей пластиной

Версия радиатора с плоской пластиной обеспечивает экономию места и подходящую теплоотдачу, т.к. дополнительный радиатор может быть установлен снаружи шкафа управления.

Общие потери при полной нагрузке и максимальной определенной окружающей температуре

Потери со стороны сети и управления

Рекомендуемое тепловое сопротивление радиатора

Рекомендованный выходной ток

Соответствие стандартам

Маркировка СЕ

Преобразователи SINAMICS G110 соответствуют требованиям низковольтной директивы 73/23/EEC. По запросу можно получить сертификат соответствия.

Низковольтная директива

Преобразователи соответствуют следующим стандартам, перечисленным в официальном регистре ЕС:

EN 60 204
Безопасность станков, электрооборудование станков
EN 50 178
Электронное оборудование в инсталляциях электрических систем.

Директива по станкам

Преобразователи подходят для инсталляции на станки. Соответствие директиве по станкам 89/392/EEC требует наличия сертификата соответствия. Он должен быть выдан фирмой, производящей оборудование или продающей станки.

ЭМС директива

EN 61 800-3
Электрические системы силового привода с регулируемой скоростью
Часть 3: Стандарт продукта ЭМС, включая специальные методы тестирования.

Измененный стандарт продукта ЭМС EN 61 800-3/A11 для электрических систем силового привода вступил в силу 01.01.2002. Следующие комментарии применяются к преобразователям частоты SINAMICS G110 производства Siemens:

Стандарт продукта ЭМС EN 61 800-3/A11 применяется напрямую не к преобразователю частоты, а к PDS (Power Drive System = система силового привода), которая включает в себя всю схему, двигатель и кабели в дополнении в преобразователю.
Поэтому преобразователь частоты рассматривается только как компонент, который сам по себе не подлежит стандарту продукта ЭМС EN 61 800-3/A11. Однако, инструкция по эксплуатации преобразователя определяет условий, при которых стандарт продукта может выполняться, если преобразователь частоты используется в составе PDS. Директива ЭМС в ЕС касается PDS с учетом стандарта продукта EN 61 800-3/A11 для PDS. Преобразователи частоты сами по себе обычно не требуют маркировки в соответствие с директивой ЭМС.
• Являясь компонентами, преобразователи частоты классифицируются только как «ограниченное использование» для лиц и пользователей со знаниями ЭМС. Они не предназначены для неограниченной продажи или «общей доступности» для пользователей.
С этой точки зрения необходимо четкое разделение на преобразователь частоты и PDS. PDS может быть изготовлена станкостроителем для общей доступности, и стандарт должен применяться соответственно. Однако, компоненты, используемые в PDS, могут быть не предназначены для «общей доступности».
• С 01.01.2002 стандарт продукта ЭМС EN 61 800-3/A11 также определяет, в первую очередь, лимиты для кондуктивных помех и помеха от паразитного излучения для так называемой «вторичной среды» (= промышленные системы электропитания, которые не подают питание для бытовых нужд). Хотя эти лимиты лежат ниже лимитов класса фильтра A в соответствии с EN 55 011, система PDS с преобразователем частоты без фильтра серии SINAMICS G110 не соответствует этим значениям, а значит не выполняет стандарт EN 61 800-3/A11. Но использование преобразователей без фильтра в промышленной среде возможно, если он является частью системы, которая включает фильтрацию линии питания на «уровне системы».
• Используя внутренние или внешние фильтры и инструкции по инсталляции, входящие в документацию, PDS предназначена для использования преобразователей частоты, соответствующих стандарту продукта EN 61 800-3/A11:
- с фильтрами недостаточной утечки класса B по EN 55 011 в первичной среде (жилой фонд, коммерческие здания и легкая промышленность), неограниченная продажа
- с фильтрами класса A по EN 55 011 в первичной среде плюс предупредительная этикетка, ограниченная продажа и инсталляция экспертами по ЭМС
- с фильтрами класса B по EN 55 011 в первичной среде, ограниченная продажа
- с фильтрами класса A по EN 55 011 во вторичной среде (промышленные области), где эти фильтры даже превышают требования EN 61 800-3/A11.
Необходимо различать между стандартами продукта для электрических систем силового привода (PDS), т.е. диапазон стандартов EN 61 800-3/A11 (часть 3/A11 которого покрывает ЭМС) и стандартами продукта для устройств/систем/станков и т.д. Не должно быть изменений в практическом использовании преобразователей частоты. Т.к. преобразователи частоты всегда являются частью систем PDS, а они часть станка, то производитель станка должен соблюдать различные стандарты в соответствие с типом станка и средой, например, EN 61 000-3-2 для гармоник электропитания и EN 55 011 для радиопомех. Поэтому стандарт продукта для PDS сам по себе несущественен или не имеет значения в этом контексте.

На основе соответствия лимитам для излучений синусоидального тока стандарт продукта ЭМС EN 61 800-3/A11 для PDS относится к соответствию со стандартами EN 61 000-3-2 и EN 61 000-3-12.

Электромагнитная совместимость

При правильном соблюдении инструкций по инсталляции, специфичных для продукта, недопустимые электромагнитные помехи не возникают.

Следующая таблица показывает измеренные значения для помех и помехоустойчивость для преобразователей SINAMICS G110.

Преобразователи были установлены в соответствие с инструкциями с экранированными кабелями двигателя и экранированными управляющими кабелями.

0 0 голоса

Рейтинг статьи