Երկար շարժիչի մալուխներ VFD-ի վրա. Երբ վերանայել ելքային ռեակտորները և dV/dt զտիչները

Ժամանակակից արդյունաբերական գործառնությունները մեծապես հիմնված են փոփոխական հաճախականության շարժիչների վրա՝ շարժիչի ճշգրիտ կառավարման համար: Այնուամենայնիվ, այսօրվա Insulated-Gate երկբևեռ տրանզիստորների (IGBT) արագ միացման արագությունները ստեղծում են աներևակայելի կտրուկ լարման իմպուլսներ: Երբ այս իմպուլսները շարժվում են երկար շարժիչի մալուխների վրայով, դրանք արտացոլվում և միանում են: Սա ստեղծում է զանգվածային լարման բարձրացումներ:

Այս բարձր լարման անցողիկները արագորեն քայքայում են շարժիչի մեկուսացումը: Նրանք անխուսափելիորեն հանգեցնում են վաղաժամ ձախողման: Չպլանավորված պարապուրդը, շարժիչի հաճախակի ոլորումները և չեղարկված երաշխիքները զգալիորեն ավելի թանկ են արժենում, քան նախնական մեղմացման գինը: Դուք չեք կարող ձեզ թույլ տալ անտեսել այս երևույթը ձեր շարժիչի կառավարման համակարգերը նախագծելիս:

Այս հոդվածը տրամադրում է հստակ, ինժեներական հիմքով որոշման շրջանակ: Մենք ճիշտ կգնահատենք, երբ հավելվածը պահանջում է ելքային ռեակտոր, dV/dt զտիչ կամ սինուսային ալիքի զտիչ: Դուք կսովորեք, թե ինչպես հավասարակշռել իրական աշխարհի իրականացման ռիսկերը, տարածական սահմանափակումները և համակարգի հուսալիությունը՝ առանց ձեր լուծումը չափից դուրս նախագծելու:

Հիմնական Takeaways

• Հեռավորությունը թելադրում է լուծումը. ելքային ռեակտորները սովորաբար բավարար են չափավոր մալուխային վազքի համար (սովորաբար 100-ից 300 ոտնաչափ), մինչդեռ dV/dt կամ սինուսային ալիքների զտիչներ պահանջվում են 300 ֆուտից ավելի վազքի համար:

• Շարժիչի մեկուսացման հետ կապված խնդիրներ. Չինվերտորային շարժիչները (նրանք, որոնք չեն համապատասխանում NEMA MG-1 Մաս 31-ին) պահանջում են ագրեսիվ զտում շատ ավելի կարճ մալուխի երկարությամբ:

• VFD-ով գնահատված մալուխը ինքնուրույն ուղղում չէ. բարձրորակ մալուխը մեղմացնում է EMI-ն և կոնդենսիվ միացումը, բայց չի վերացնում ալիքի լարման արտացոլված բարձրացումները շարժիչի տերմինալներում:

• Իրականացումը պահանջում է փոխզիջումներ. ելքային նվազեցման բաղադրիչների ավելացումը հանգեցնում է լարման անկման, ջերմության առաջացման և տարածական սահմանափակումների կառավարման վահանակի ներսում:

Խնդրի ֆիզիկա. արտացոլված ալիքի վնաս և մալուխի շեմեր

Ձեր սարքավորումները պաշտպանելու համար նախ պետք է հասկանաք վնաս պատճառող ֆիզիկան: Ժամանակակից կրիչներն օգտագործում են Pulse Width Modulation (PWM) շարժիչի արագությունը վերահսկելու համար: Այն VFD-ն ստեղծում է սիմուլյացված AC ալիքի ձև՝ արագորեն միացնելով և անջատելով DC լարումը: Այս անցումները տեղի են ունենում միկրովայրկյանում:

Արտացոլվող ալիքների մեխանիզմը

Երբ PWM լարման իմպուլսը շարժվում է շարժիչի մալուխով, այն հանդիպում է դիմադրության անհամապատասխանության: Մալուխը ունի հատուկ բնորոշ դիմադրություն: Շարժիչի ստատորն ունի շատ ավելի բարձր դիմադրություն: Երբ բարձր արագությամբ զարկերակը դիպչում է այս սահմանին, էներգիայի մի մասն արտացոլվում է դեպի շարժիչը: Միջադեպի ալիքը և արտացոլված ալիքը բախվում են: Նրանք միաձուլվում են ստեղծելու լարման գագաթնակետը, որը շատ ավելի բարձր է, քան սկզբնական DC ավտոբուսի լարումը:

Մալուխի կրիտիկական երկարությունը

Մենք սահմանում ենք մալուխի կրիտիկական երկարությունը որպես այն շեմը, որտեղ արտացոլված ալիքները դառնում են վտանգավոր: Դա տեղի է ունենում, երբ լարման զարկերակին մալուխով անցնելու ժամանակը գերազանցում է IGBT-ների բարձրացման ժամանակը: Այսօրվա կրիչներն ունեն չափազանց արագ բարձրացման ժամանակներ: Հետեւաբար, կրիտիկական մալուխի երկարությունները շատ ավելի կարճ են դարձել: Կարգավորումը կարող է լուրջ գերլարում ունենալ ընդամենը 50 ոտնաչափ բարձրության վրա, եթե օգտագործեք ավելի հին ստանդարտ արդյունավետությամբ շարժիչներ:

Լարման չնվազող ցատկերի ախտանիշները

Ինժեներները հաճախ նկատում են ֆիզիկական ախտանիշներ նախքան աղետալի ձախողումը: Փնտրեք այս նախազգուշացնող նշանները ձեր հաստատությունում.

• Լսելի աղմուկ. դուք կարող եք լսել հստակ ճռռոց: Սա ցույց է տալիս պսակի արտանետումը շարժիչի գլխիկի ներսում:

• Օզոնի հոտ. Կորոնայի արտանետումը իոնացնում է շրջակա օդը: Այն ստեղծում է նկատելի օզոնի բույր շարժիչի տերմինալների մոտ:

• Շարժիչի առանցքակալների վրա փորվածք. սովորական ռեժիմի լարումը հաճախ ուղեկցում է արտացոլված ալիքներին: Այն առաջացնում է լիսեռի հոսանքներ: Այս հոսանքները անցնում են առանցքակալների միջով՝ առաջացնելով ցրտահարություն և փոս:

• Ոլորման մեկուսացման աղետալի ձախողում. շարունակական ռմբակոծությունը թուլացնում է մեկուսացման դիէլեկտրական ուժը: Սա, ի վերջո, առաջացնում է փուլային կամ փուլային շորտեր:

Ընդհանուր սխալ. շատ տեխնիկներ փոխարինում են ձախողված շարժիչը՝ առանց հետաքննելու հիմնական պատճառը: Եթե ​​չանդրադառնաք մալուխի երկար ընթացքին, փոխարինող շարժիչը կարժանանա ճիշտ նույն ճակատագրին:

Ելքային ռեակտորներ ընդդեմ dV/dt ֆիլտրերի. լուծումների գնահատում

Դուք ունեք երեք հիմնական տարբերակ՝ արտացոլված ալիքի երևույթները մեղմելու համար: Յուրաքանչյուր տեխնոլոգիա ուղղված է մալուխի երկարությունների և գործառնական պահանջների որոշակի շրջանակի: Մենք ամփոփում ենք տարբերությունները ստորև ներկայացված համեմատական ​​աղյուսակում:

Արդյունքների պաշտպանության ռազմավարությունների համեմատություն

Ելքային (բեռնվածության) ռեակտորներ

Ելքային ռեակտորները պարզ, բայց բարձր արդյունավետ բաղադրիչներ են: Դրանք բաղկացած են պղնձե կամ ալյումինե պարույրներից, որոնք փաթաթված են մագնիսական միջուկի շուրջ: Նրանք նստում են շարժիչի և շարժիչի միջև:

Ինչպես են նրանք աշխատում. ռեակտորները ելքային շղթային ավելացնում են ինդուկտիվ դիմադրություն: Այս ինդուկտիվությունը ֆիզիկապես դանդաղեցնում է լարման իմպուլսի բարձրացման ժամանակը: Նվազեցնելով լարման փոփոխության արագությունը (dV/dt), ռեակտորը սահմանափակում է բարձր հաճախականության զանգը շարժիչի տերմինալներում:

Հաջողության չափանիշներ. Նրանք առաջարկում են ծախսարդյունավետ պաշտպանություն միջին երկարության մալուխների համար: Մենք սովորաբար խորհուրդ ենք տալիս դրանք 100-ից 300 ոտնաչափ վազքի համար: Ձեր ճշգրիտ սահմանաչափը կախված է կրիչի հաճախականությունից և շարժիչի վարկանիշից:

Սահմանափակումներ. Ելքային ռեակտորը խստորեն չի սահմանափակում առավելագույն լարումը: Դա պարզապես դանդաղեցնում է լարման բարձրացման ժամանակը: Եթե ​​մալուխը բացառիկ երկար է, ապա զարկերակը դեռ բավական ժամանակ ունի իր կործանարար գագաթնակետին հասնելու համար: Հետևաբար, ռեակտորները մնում են անարդյունավետ ծայրահեղ երկար մալուխային երթուղիների համար:

dV/dt զտիչներ

Երբ մալուխի երկարությունը գերազանցում է 300 ֆուտը, ստանդարտ ռեակտորները կորցնում են իրենց արդյունավետությունը: Դուք պետք է բարձրացնեք dV/dt զտիչը:

Ինչպես են նրանք աշխատում. այս ագրեգատները միավորում են ստանդարտ ռեակտորը ռեզիստոր-կոնդենսատորի (RC) ցրված սխեմայի հետ: Ռեակտորը դանդաղեցնում է զարկերակը։ Այնուհետև RC շղթան կլանում է բարձր հաճախականության էներգիայի ավելցուկը: Սա զգալիորեն դանդաղեցնում է բարձրացման ժամանակը և ակտիվորեն սեղմում է լարման գագաթնակետը: Նրանք սովորաբար պահում են հասկերը 1000 Վ-ից շատ ցածր ստանդարտ 480 Վ համակարգի համար:

Հաջողության չափանիշներ. դրանք իդեալական են մինչև 1000 ֆուտ մալուխի երկարության համար: Նրանք նաև գերազանցում են հին շարժիչների վերազինման ժամանակ: Ժառանգական շարժիչներն ունեն ավելի թույլ մեկուսացման համակարգեր, ինչը կարևոր է դարձնում RC սեղմման գործողությունը:

Սահմանափակումներ. Նրանք պահանջում են ավելի բարձր նախնական ներդրումներ: Նրանք նաև ավելի մեծ ֆիզիկական հետք են զբաղեցնում ձեր վահանակի ներսում: Բացի այդ, սնաբեր ռեզիստորները շահագործման ընթացքում զգալի ջերմություն են առաջացնում:

Սինուսային ալիքների զտիչներ (ծայրահեղ դեպքերի համար)

Որոշ հավելվածներ ճնշում են ֆիզիկական սահմանները: Սինուսային ալիքների ֆիլտրերը ներկայացնում են շարժիչի պաշտպանության վերջնական մակարդակը:

Ինչպես են նրանք աշխատում. նրանք օգտագործում են առաջադեմ ցածր անցումային LC (ինդուկտոր-կոնդենսատոր) ֆիլտրի դիզայն: Այս միացումն ամբողջությամբ հեռացնում է բարձր հաճախականության PWM-ի անցումը ելքից: Այն վերածում է կոշտ քառակուսի ալիքը գրեթե կատարյալ սինուսոիդային ալիքի:

Հաջողության չափանիշներ. Դուք դրանք պահանջում եք խիստ հատուկ եզրային դեպքերի համար: Դրանք ներառում են կապարի երկարությունները, որոնք ձգվում են ավելի քան 1500 ոտնաչափ: Նրանք նաև պաշտպանում են համակարգերը, որոնք օգտագործում են բարձրացող տրանսֆորմատորներ, խորը տեղադրված սուզվող պոմպեր կամ շատ զգայուն ժառանգական շարժիչներ:

Որոշումների շրջանակ. Ձեր դիմումի համար ճիշտ պաշտպանություն ընտրելը

Ճիշտ բաղադրիչի ընտրությունը կանխում է ինչպես սարքավորումների խափանումը, այնպես էլ անհարկի ծախսերը: Հետևեք այս կառուցվածքային մոտեցմանը, որպեսզի ճշգրիտ նշեք ձեր պաշտպանությունը:

1. Քայլ 1. Շարժիչի մեկուսացման ստուգում: Նախ, որոշեք, թե արդյոք շարժիչը գնահատված է ինվերտորի աշխատանքի համար: Ստուգեք անվանատախտակը: NEMA MG-1 Մաս 31 ստանդարտներով կառուցված շարժիչներն ունեն ամուր մեկուսացում: Նրանք հաճախ պարծենում են 1600 Վ գագաթնակետային մեկուսացման վարկանիշով: Նրանք կարող են դիմակայել մալուխի երկարատև անխափան աշխատանքին, քան ստանդարտ արդյունավետությամբ շարժիչները:

2. Քայլ 2. Չափել ճշմարիտ մալուխային ուղին: Երբեք մի ապավինեք կետ առ կետ տեսադաշտի վրա: Մալուխները հյուսվում են սկուտեղների միջով, ցած են գցում պատերը և օձում են մեքենաների շուրջը: Դուք պետք է չափեք մալուխի իրական երկարությունը: Վիզուալ 100 ոտնաչափ բացը հաճախ պահանջում է 250 ոտնաչափ ուղղորդված մալուխ:

3. Քայլ 3. Խորհրդակցեք VFD ապարատային տեխնիկական բնութագրերի հետ: Տարբեր կրիչներ ունեն անջատման հստակ բնութագրեր: Վերանայելով կոնկրետ VFD տեղադրման հրահանգները շատ կարևոր են: Օրինակ՝ շահագործման հանձնելիս ան SD300 հաճախականության ինվերտոր , դուք պետք է նշեք գործարանի կողմից առաջարկվող առավելագույն երկարությունները: Արտադրողները նշում են խիստ ուղեցույցներ ինչպես չպաշտպանված, այնպես էլ պաշտպանված մալուխների համար, նախքան արտաքին զտման պարտադիր լինելը:

4. Քայլ 4. Գործոն կրիչի հաճախականության մեջ: Drive-ի կարգավորումները փոխում են ֆիզիկական իրողությունները: Ավելի բարձր կրիչի հաճախականությունները (օրինակ՝ 8կՀց ընդդեմ 2կՀց) սրում են արտացոլված ալիքները: Ավելի արագ միացում նշանակում է վայրկյանում ավելի շատ իմպուլսներ: Սա ավելի շատ ջերմություն է առաջացնում ֆիլտրի բաղադրիչներում և արագացնում է մեկուսացման քայքայումը: Հնարավոր է, որ ձեզ անհրաժեշտ լինի փոքրացնել սկավառակը կամ համապատասխանաբար մեծացնել ֆիլտրի չափը:

Լավագույն պրակտիկա. Միշտ փաստաթղթավորեք ձեր բացահայտումները աուդիտի փուլում: Ստեղծեք պարզ աղյուսակ, որը հետևում է շարժիչի գտնվելու վայրը, ուղղորդված մալուխի երկարությունը, անվանատախտակի տվյալները և ծրագրավորված կրիչի հաճախականությունը:

VFD գնահատված մալուխի դերը պաշտպանության մատրիցայում

Տեղադրման պլանավորման ընթացքում ինժեներները հաճախ քննարկում են մալուխների տեսակները: Վտանգավոր սխալ պատկերացում կա մեղմացնող սարքերի և մալուխի ընտրության վերաբերյալ:

Անդրադառնալով թյուր կարծիքին

Շատ տեղադրողներ կարծում են, որ ելքային ռեակտորի կամ ֆիլտրի տեղադրումը վերացնում է պատշաճ VFD մալուխի անհրաժեշտությունը: Նրանք ենթադրում են, որ խողովակի մեջ ստանդարտ THHN մետաղալարը բավարար կլինի, երբ լարման ցատկերը փակվեն: Այս ենթադրությունը ներկայացնում է լուրջ գործառնական ռիսկեր:

Ինչու է VFD մալուխը դեռ անհրաժեշտ

Զտիչները և մալուխները կատարում են բոլորովին այլ աշխատանքներ: Զտիչները պաշտպանում են շարժիչը լարման սրացումներից: Այնուամենայնիվ, պաշտպանված մալուխները պաշտպանում են հաստատությունը էլեկտրամագնիսական միջամտությունից (EMI): Ստանդարտ մալուխները բարձր հաճախականությամբ աղմուկ են արտահոսում շրջակա միջավայր: Այս աղմուկը հեշտությամբ խաթարում է զգայուն սենսորները, PLC-ները և կապի ցանցերը:

Ավելին, VFD գնահատված մալուխները ապահով կերպով կառավարում են բարձր հաճախականության հողային հոսանքները: Նրանք օգտագործում են սիմետրիկ հողային լարեր՝ ապահովելու ցածր դիմադրողականության ուղի դեպի շարժիչ: Սա թույլ չի տալիս կործանարար թափառող հոսանքներին այլընտրանքային ուղիներ գտնել շինարարական պողպատի կամ մեքենաների առանցքակալների միջոցով:

Սիներգիա

Դուք հասնում եք ամենաբարձր հուսալիության տեղադրմանը սիներգիայի միջոցով: Համատեղեք համապատասխան ելքային զտիչը սիմետրիկ վերգետնյա VFD մալուխի հետ: Զտիչը կառավարում է լարման լարումները շարժիչի տերմինալներում: Մալուխը պարունակում է էլեկտրական աղմուկ և ապահով կերպով կառավարում է հողի հոսանքները: Նրանք միասին ստեղծում են շարժիչի կառավարման ամուր, առանց միջամտության համակարգ:

Իրականացման իրողություններ և թաքնված ծախսեր

Ձեր էլեկտրական վահանակներին բաղադրիչներ ավելացնելը նոր ինժեներական մարտահրավերներ է ներկայացնում: Նախքան դիզայնը վերջնական տեսքի բերելը, դուք պետք է հաշվի առնեք այս իրողությունները:

Լարման անկում և ոլորող մոմենտների նվազեցում

Ռեակտորները և ֆիլտրերը շղթայում ավելացնում են դիմադրություն: Սա, բնականաբար, առաջացնում է լարման անկում, որը սովորաբար կազմում է 3% և 5%: Եթե ​​ձեր շարժիչը աշխատում է իր առավելագույն հզորության մոտ, ապա այս անկումը դառնում է խնդրահարույց: Շարժիչը ստանում է ավելի քիչ լարում, որն ուղղակիորեն նվազեցնում է իր հասանելի ոլորող մոմենտը: Դուք պետք է գնահատեք, թե արդյոք շարժիչը պահանջում է մի փոքր ավելի բարձր մուտքային լարում շարժիչից, որպեսզի պահպանի բեռնվածքի ոլորող մոմենտը:

Պանելային տարածք և ջերմային կառավարում

Ֆիզիկական սահմանափակումները հաճախ թելադրում են ինժեներական ընտրություններ: dV/dt և սինուսային ալիքների զտիչները մեծ են: Դուք չեք կարող պարզապես սեղմել դրանք մարդաշատ վահանակի մեջ: Ավելին, նրանք ջերմություն են առաջացնում: dV/dt ֆիլտրի ներսում գտնվող ռեզիստորները ցրում են ավելորդ էներգիան որպես ջերմային բեռ: Դուք պետք է հաշվարկեք լրացուցիչ BTU ջերմային բեռը: Դա չանելու դեպքում պարիսպը գերտաքանում է, ինչը հանգեցնում է անհանգստության անջատման և բաղադրիչի վաղաժամ խափանման: Համոզվեք, որ ձեր հովացման օդափոխիչները կամ պարիսպների օդորակիչները կարող են հաղթահարել լրացուցիչ վտ:

Համապատասխանության և կարճ միացման վարկանիշներ

Անվտանգության կանոնակարգերը պահանջում են բաղադրիչների զգույշ ընտրություն: Համոզվեք, որ ձեր ընտրած ռեակտորները և ֆիլտրերը համապատասխանում են UL508A պարիսպների պահանջներին: Դուք նաև պետք է հաստատեք հաստատության SCCR (կարճ միացման հոսանքի գնահատական) ստանդարտները: Չհամապատասխանող բաղադրիչ ավելացնելը կարող է նվազեցնել ամբողջ վահանակի անվտանգության վարկանիշը՝ առաջացնելով համապատասխանության ձախողումներ ստուգումների ժամանակ:

Եզրակացություն

Ձեր շարժիչները արտացոլված ալիքի վնասից պաշտպանելու համար անհրաժեշտ է հստակ պատկերացում կազմել համակարգի ֆիզիկայի և ապարատային հնարավորությունների մասին: Համընդհանուր 'լավագույն' զտիչ չկա: Ձեր որոշումը կախված է մալուխի ճշգրիտ հեռավորությունից, շարժիչի մեկուսացման տարիքից և բյուջեի հատուկ սահմանափակումներից:

Մենք խորհուրդ ենք տալիս անհապաղ, գործող քայլեր ձեռնարկել ձեր համակարգերը պաշտպանելու համար: Նախ, հանձնարարեք ձեր ինժեներական թիմին փաստաթղթավորել 100 ֆուտը գերազանցող բոլոր մալուխների երկարությունները: Երկրորդ, խաչաձև հղում կատարել այս երկարություններին շարժիչի ձեռնարկների և շարժիչի անվանական տախտակների հետ: Վերջապես, ստուգեք ձեր ընթացիկ ռիսկի պրոֆիլը: Ներդրեք ելքային ռեակտորները չափավոր վազքի համար և բարձրացրեք dV/dt կամ սինուսային ալիքների զտիչներ, երբ հեռավորությունները կամ ավելի հին շարժիչները պահանջում են ագրեսիվ մեղմացում:

ՀՏՀ

Հ. Եթե ես տեղադրեմ dV/dt զտիչ, արդյոք դեռ պետք է օգտագործեմ VFD վարկանիշով մալուխ:

A: Այո: Զտիչը նվազեցնում է շարժիչի գերլարումը, սակայն VFD մալուխը պարունակում է EMI, նվազեցնում է կոնդենսիվ միացումը և ապահով կերպով կառավարում բարձր հաճախականության աղմուկը: Նրանք կատարում են հստակ, փոխլրացնող գործառույթներ: Պաշտպանված մալուխը բաց թողնելը ձեր հաստատության ցանցերը ենթարկում է հաղորդակցության լուրջ խափանումների:

Հ. Կարո՞ղ եմ երկար մալուխներով մեկ VFD-ից մի քանի շարժիչներ գործարկել:

A: Այո, բայց պետք է հաշվարկվի ընդհանուր կոնդենսիվ մալուխի երկարությունը: Դուք պետք է գումարեք բոլոր ճյուղերի երկարությունները միասին: Օգտագործեք այս համակցված ընդհանուր հեռավորությունը՝ ելքային ռեակտորը կամ ֆիլտրը ճիշտ չափելու համար: Ճյուղերի երկարության անտեսումը կհանգեցնի փոքր չափերի ֆիլտրի և անբավարար պաշտպանության:

Հարց. Արդյո՞ք ինձ պետք է ելքային ռեակտոր, եթե մուտքի վրա արդեն ունեմ գծային ռեակտոր:

A: Այո: Նրանք ծառայում են բոլորովին այլ նպատակների: Գծային ռեակտորը տեղադրված է մուտքային կողմում՝ շարժիչը պաշտպանելու էլեկտրացանցային անցումներից և ներդաշնակության աղավաղումներից: Ելքային ռեակտորը տեղադրված է բեռի կողմում՝ շարժիչը պաշտպանելու շարժիչի կողմից առաջացած անցումներից:

Հարց. Ինչպե՞ս է կրիչի հաճախականությունը ազդում ելքային ֆիլտրի ընտրության վրա:

A: Ավելի բարձր կրիչի հաճախականությունները մեծացնում են լարման իմպուլսների քանակը վայրկյանում: Սա զգալիորեն ավելի շատ ջերմություն է առաջացնում ֆիլտրի կոնդենսատորներում և ռեզիստորներում: Զտիչը պետք է հատուկ գնահատված լինի ձեր ծրագրավորված կրիչի հաճախականության համար՝ կանխելու աղետալի գերտաքացումն ու բաղադրիչի խափանումը: