Эффективность внедрения входного фильтра LR3 компании BLOCK перед преобразователем частоты Danfoss

Частотный преобразователь при работе не потребляет реактивную мощность, так как он по своей природе не является источником индуктивной нагрузки, а питающее напряжение, которое к нему подводится, сразу выпрямляется 6-пульсными и 12-пульсными системами.

Однако это не означает, что реактивная мощность полностью исключается из этой цепочки, она появляется уже после питающего преобразователь частоты напряжения — между самим выпрямителем и двигателем. Хоть этот путь прохождения тока мал, но потери все же есть. Это связано в первую очередь с тем, что сеть в большинстве случаев не идеальна, и качество подаваемой энергоснабжающей компанией электроэнергии оставляет желать лучшего. Из сети на конечные потребители приходит очень искаженный ток, который вызывает множество проблем, в том числе — гармоники. Гармонические колебания неоднородны, но можно выделить, их общие черты — они все приводят к одним последствиям — ухудшению работы, уменьшению производительности.

На графике изображена фактическая форма тока, которая была снята c преобразователя частоты Danfoss VLT HVAC Drive при стандартном напряжении 380 В, мощностью 5 кВт и входном токе — 12,5 А под номинальной нагрузкой.

В статье рассмотрим использование дросселей компании BLOCK  — немецкого бренда, являющегося лидером в Европе по производству трансформаторов и дросселей.

Для наглядной показательности влияния гармонических искажений на входной ток преобразователя частоты Danfoss, мы измерим показания его с дросселем LR3 и без него.

Рис. 2. График тока с сетевым дросселем LR3.

Судя, по полученным данным, при номинальном токе преобразователя частоты Danfoss в 12,5 А, броски тока без входного фильтра достигают 3,5 крат — до 32 ампер. С дросселем LR3 — ограничиваются 21-22 А. Последствие таких бросков говорит о том, что они оказывают пагубное воздействие на остальные установки, а если преобразователи частоты VLT HVAC Drive работают в одной связанной линии, то уже появляются так называемые наводки — помехи, которые возвращаются обратно в сеть. Это нарушение электромагнитной совместимости грозит тем, что такие броски тока сильно влияют на управление преобразователя частоты Danfoss, на сигналы, которые приходят с датчиков, и, в конце концов — выход из строя оборудования.

Произведем разложение данных токов в ряды Фурье с помощью анализаторов качества сети UMG 508 компании Janitza, специализирующейся на выпуске встраиваемого цифрового измерительного оборудования для устройств распределения энергии, систем оптимизации энергии и систем коррекции коэффициентов мощности.

С измерительного прибора UMG 508 мы получили показатели гармонической составляющей. Рассчитаем коэффициент, характеризующий несинусоидальность тока — он составил 67%.

Рис. 3. Спектр гармоник без сетевого дросселя LR3 Кф=67%

Рис. 4. Спектр гармоник с сетевым дросселем LR3 Кф=90%

Коэффициент, характеризующий несинусоидальность, в без использования входного дросселя LR3 составляет 67%, при его внедрении равен 90%.

Можно сделать вывод, что сравнив гармонические спектры, очевидно использование сетевого фильтра компании BLOCK приносит ощутимый эффект — форма тока становится намного ближе к синусоидальной.

Но это далеко, не единственное преимущество внедрения сетевого фильтра LR3. Фильтр улучшает коэффициент мощности системы преобразователь частоты-двигатель, заметно снижает броски питающего напряжения.

Выравниваются линейные напряжения перед преобразователем частоты, особенно важно при больших перекосах фаз. Увеличивается срок службы конденсаторов внутри самого преобразователя. Повышается отказоустойчивость преобразователя в 6 — 8 раз.

При внедрении сетевого фильтра LR3 снижается скорость нарастания тока короткого замыкания в инверторе, если в преобразователе частоты все таки произошла поломка. Как следствие, вводной автоматический выключатель или предохранитель сработает намного быстрее и эффективнее, что позволит минимизировать ущерб.

Основные технические характеристики дросселя LR3 компании BLOCK