Применение фильтра dU/dt
Фильтр dU/dT устанавливают на выходе преобразователя частоты, чтобы уменьшить крутизну фронтов и пиковые значения напряжения на электродвигателе. Это помогает защитить изоляцию обмоток и моторного кабеля, особенно при длинных линиях, использовании старых двигателей и оборудования, не рассчитанного на работу с ПЧ.
Автор: Дмитрий Слесарев 
Время прочтения: 6 мин.
Преобразователь частоты регулирует скорость электродвигателя и формирует на выходе импульсное напряжение. Быстрые переключения силовых ключей создают фронты с высокой скоростью нарастания напряжения – dU/dT. В результате на клеммах двигателя могут возникать кратковременные перенапряжения, которые создают дополнительную нагрузку на изоляцию обмоток.
Выраженность этого эффекта зависит от параметров преобразователя, электродвигателя и моторного кабеля. Импульсы распространяются по кабелю и отражаются из-за различия волновых сопротивлений линии и двигателя. Поэтому напряжение на его клеммах может оказаться выше, чем непосредственно на выходе ПЧ.
Эту задачу решает фильтр dU/dT, установленный на выходе преобразователя частоты.
Как работает фильтр dU/dT
Фильтр dU/dT – пассивное устройство, которое устанавливают на выходе преобразователя частоты перед моторным кабелем. Он сглаживает крутые фронты выходного напряжения ПЧ.
В результате уменьшаются пиковые значения напряжения на обмотках двигателя и нагрузка на их изоляцию. Одновременно ослабляется воздействие высокочастотных составляющих, связанных с дополнительным нагревом и электромагнитными помехами.
В отличие от синус-фильтра, он не преобразует импульсное напряжение ПЧ в синусоидальное, а сглаживает его фронты. Такое решение применяют, когда основная задача – защитить электродвигатель и моторную линию от высокого dU/dT.
Когда применяют фильтр dU/dT
Фильтр используют с двигателями, изоляция которых не рассчитана на импульсное напряжение ПЧ. Например, такая необходимость возникает при модернизации оборудования: прямой пуск заменяют частотным регулированием, а установленный двигатель оставляют прежним.
Еще один случай – старые электродвигатели или оборудование с изношенной изоляцией обмоток. Снижение электрической нагрузки на изоляцию уменьшает риск ее повреждения.
Его также применяют в приводах с частыми пусками, реверсами и переходами между двигательным режимом и рекуперативным торможением. В таких условиях он обеспечивает дополнительную защиту обмоток от перенапряжений.
Для электродвигателей с номинальным напряжением 690 В применение фильтра связано с повышенными требованиями к электрической прочности изоляции.
Фильтр dU/dT при длинном кабеле
Длина кабеля между преобразователем частоты и двигателем влияет на выбор выходного оборудования ПЧ. С увеличением расстояния сильнее проявляются волновые процессы в линии и связанные с ними перенапряжения на клеммах электродвигателя.
Единого предельного значения для всех систем нет. Допустимая длина зависит от характеристик ПЧ, двигателя, кабеля и выбранного решения, поэтому ее определяют по технической документации оборудования.
Например, выходные фильтры dU/dT IDUDT рассчитаны в том числе на линии между ПЧ и электродвигателем длиной от 100 до 300 метров. Они сглаживают фронты напряжения и защищают изоляцию двигателя и моторного кабеля от импульсных воздействий.
Что дает установка фильтра dU/dT
Главная задача фильтра – защитить изоляцию электродвигателя от воздействия крутых фронтов и перенапряжений. Это особенно актуально для старых двигателей и оборудования, которое изначально не предназначалось для частотного регулирования.
Он также уменьшает воздействие высокочастотных составляющих, дополнительный нагрев обмоток, электромагнитные помехи и акустический шум. При этом выходное напряжение остается импульсным. Если требуется приблизить его форму к синусоидальной, применяют синус-фильтр.
В результате можно:
- уменьшить крутизну фронтов напряжения;
- ограничить пиковые перенапряжения на двигателе;
- защитить изоляцию обмоток и моторного кабеля;
- уменьшить дополнительный нагрев двигателя;
- ослабить влияние гармонических искажений;
- продлить срок службы двигателя и моторного кабеля.
Сравнение выходных фильтров для ПЧ
Выбор выходного устройства зависит от задачи, длины моторной линии и требований к форме напряжения. Сравним решения на примере оборудования для преобразователей частоты INSTART.
| Устройство | Основная задача | Длина моторного кабеля* | Когда применяется |
| Моторный дроссель IMF | Уменьшение высокочастотных помех и нагрузки на двигатель | до 120 м | Сравнительно короткие линии, где не требуется глубокое сглаживание напряжения |
| Фильтр dU/dT IDUDT | Сглаживание крутых фронтов и защита изоляции от перенапряжений | 100–300 м | Длинные моторные линии, старая или чувствительная изоляция, двигатель не рассчитан на работу с ПЧ |
| Синус-фильтр ISINOF | Приближение формы выходного напряжения к синусоидальной | 200–2000 м | Очень длинные линии и системы с повышенными требованиями к форме напряжения |
* Указанные диапазоны относятся к рассматриваемым сериям оборудования. Допустимую длину моторного кабеля уточняют по технической документации преобразователя, фильтра и двигателя.
Как выбрать фильтр dU/dT
При выборе учитывают параметры двигателя и преобразователя частоты, а также длину моторного кабеля. Имеют значение и условия работы привода, в том числе состояние изоляции двигателя и возможность его работы от ПЧ. Для длинных линий также стоит проверить, достаточно ли dU/dT-фильтра или требуется синус-фильтр.
Обратитесь к специалистам «РусАвтоматизации» за подбором оборудования для вашего электропривода.
Скачать статью в формате PDF
- Комментарии
