касательно применения фильтров (на выходе) ПЧ

[kirillio]

Коллеги, а могли бы вы дать напутствия несведающим, касательно применения фильтров (на выходе) - где и при каких условиях оно актуально, а при каких необходимо, в т.ч. "что будет если.." этого не сделать.

[keysansa]

Фильтры нужны. ЭМС. Но пока не обязательны...

[Jackson]

Фильтры нужны.

На выходе. Внимательно.

Коллеги, а могли бы вы дать напутствия несведающим

Начните с документации производителя ПЧ

[kirillio]

Jackson, мой вопрос касался необходимости применения с УПП, но в контексте с ПЧ тоже полезно будет узнать.

[VaBo]

Смотря еще какой фильтр вы имеете в виду, моторный дроссель или Ferrite bead.
В случае с УПП практической пользы не особо, но хуже точно не будет, в случае ПЧ - крайне желательно, особенно при длинных экранированных кабелях. Они (даже Ferrite bead) хорошо предохраняют ключи IGBT от нежелательной для них емкостной нагрузки (кабель), которая распределена до основной индуктивности двигателя.
А для тиристоров УПП эток короткий емкостной сверхток до лампочки, да и появляется он раз в полупериод, да и то только при разгонах или плавном останове. Ну и экранированные кабели для УПП используют редко, а у обычных погонная ёмкость раза в три меньше.

[kirillio]

в случае ПЧ - крайне желательно, особенно при длинных экранированных кабелях

Есть ли какие-либо методики подбора фильтров?
Какие критерии для подбора существуют: длина/сечение/мощность_привода?

Отправлено спустя 18 минут 8 секунд:

Ferrite bead

В смысле ферритовые кольца или "защёлки"?

[M3f]

kirillio, почитайте "Output Filters Design Guide" (MG90N502) от Danfoss, там многое расписано.
Из общего (значения могу изменяться как в большую так и в меньшую сторону в зависимости от системы):
1. Когда длина кабеля меньше 10-15 м ставим фильтр dU\dt;
2. Когда длина кабеля больше 100 м, но меньше 150-200 м ставим фильтр dU\dt;
3. Когда длина кабеля больше 150-200 м, ставим Sine-фильр;
4. Когда двигатель "мохнатых" годов, ставим dU\dt;
5. Если напряжение 690 В и выше, ставим dU\dt;
6. Если мощность выше 90 кВт, ставим common mode фильтр (ферритовые кольца).

P.S. Но вообще там много нюансов по применению выходных фильтров. Многое зависит от типа кабеля, длины кабеля, как проложен, где проложен, какое напряжение, какой двигатель и с какой изоляцией, какие подшипники у двигателя и т.д.

[Jackson]

мой вопрос касался необходимости применения с УПП

С УПП незачем выходные фильтры ставить совсем, УПП короткое время работает. Там и входные-то не используют как правило. Вопрос для ПЧ актуален.

Отправлено спустя 29 секунд:

Есть ли какие-либо методики подбора фильтров?

П.1 Документация производителя. Там даже каталожные номера часто есть. И если производитель на запросы отвечает, то можно просто его спросить: "в таких=то условиях к такому-то ПЧ какие фильтры порекомендуете?" Ответ не будет 100% панацеей, потому что всех условий производитель не учтёт конечно же, плюс ему выгоднее своё продать. Но ответ будет отправной точкой для раздумий. С другой стороны, если применили фильтры от того же производителя, что и ПЧ, и по его рекомендациям, то в будущем с гарантией может быть попроще.

Но начать просто с документации. Может там уже всё есть.

[kirillio]

П.1 Документация производителя. Там даже каталожные номера могут быть.

Копнул в эту сторону, всё так.

[+]

Справочно.
п.3.7.5-3.7.8 "Руководство по проектированию VLT® AQUA Drive FC 202"
https://files.danfoss.com/download/Drives/MG20N650.pdf

"Руководство по проектированию выходных фильтров" VLT®
https://cloud.mail.ru/public/QTuR/78NhFSqy3

Моя персональная благодарность Николаю, M3f, за напутствия.

[Jackson]

Из общего (значения могу изменяться как в большую так и в меньшую сторону в зависимости от системы):
1. Когда длина кабеля меньше 10-15 м ставим фильтр dU\dt;
2. Когда длина кабеля больше 100 м, но меньше 150-200 м ставим фильтр dU\dt;
3. Когда длина кабеля больше 150-200 м, ставим Sine-фильр;
4. Когда двигатель "мохнатых" годов, ставим dU\dt;
5. Если напряжение 690 В и выше, ставим dU\dt;
6. Если мощность выше 90 кВт, ставим common mode фильтр (ферритовые кольца).

Предлагаю оптимизировать этот текст чтобы было проще. :)

1. dU\dt фильтр применяется, если:

• при длине кабеля до 150...200 метров;
• если двигатель старый;
• при напряжении свыше 690В.

2. Sine-фильтр применяется, при напряжении свыше 690 вольт.
3. При мощности двигателя больше 90 кВт применяются ферритовые кольца (Common mode filter).

Не забудем что речь только про выходные фильтры. Входные - отдельная история.

Если подскажете, откуда цифры, и дополните информацией по входным фильтрам, то и в FAQ можно записать.

Кстати на двигатели до 1 кВт и при длине кабеля до 50 метров я никаких фильтров не ставил совсем (ни входных ни выходных), не надо было.

Отправлено спустя 1 минуту 35 секунд:

Копнул в эту сторону, всё так.

С первоисточников всегда начинать надо.

[kirillio]

Входные - отдельная история.

Это та, что активной компенсацией гармоник зовётся?

[Jackson]

Входные - отдельная история.

Это та, что активной компенсацией гармоник зовётся?

Необязательно активной, но да. Чтобы высокие гармоники не гадили в питающую сеть, ибо сие может быть причиной больших бед.

[keysansa]

На выходе.

На входе. На выходе двигатель, он переварит.

Отправлено спустя 29 минут 21 секунду:

Они (даже Ferrite bead) хорошо предохраняют ключи IGBT от нежелательной для них емкостной нагрузки (кабель)

А можете более подробнее объяснить, чем IGBT ключам страшна емкостная нагрузка? Токами при зарядке емкости?

Отправлено спустя 5 минут 43 секунды:

1. Когда длина кабеля меньше 10-15 м ставим фильтр dU\dt;
2. Когда длина кабеля больше 100 м, но меньше 150-200 м ставим фильтр dU\dt;

А в чем тут разница?

[kirillio]

На выходе двигатель, он переварит.

Сергей, а мы точно об одном и том же говорим?..
Я вот про эти...

[+]

Снимок.JPG

Помимо ключей ПЧ, у этой штуки есть ещё несколько аспектов. (см. раздел 3)

[keysansa]

а ПЧ может поперхнуться.

Как я понимаю, данные фильтры (между двигателем и ПЧ) нужны для подавления гармоник, уходящих в двигатель, которые не влияют на его скорость, а расходуются на нагрев провода. Тогда можно взять провод на размер больше, и забыть про дроссели (данный случай применим, если двигатель работает на одной частоте).
Если требуется очень частое изменение скорости вращения двигателя (например, контроль шпинделя токарного станка, при нарезании резьбы), то L фильтр после ПЧ сделает только хуже. Шпиндель станет "вялым", и не будет "остро" реагировать на сопротивление металла.

Отправлено спустя 1 минуту 24 секунды:

Я вот про эти...

Если вы про насосы, то нет необходимости, по моему.
ЗЫ. Экранированный кабель для питания насосов будет "в тему". Дроссель - снизит показания энергоэффективности.

[Jackson]

На входе. На выходе двигатель, он переварит.

Так вот вопрос был про фильтры на выходе. Об это и разговор. Не надо сбивать народ с толку. Не первый раз уже вижу желание что-то написать, а что именно - не так уж и важно. Не надо так делать. Когда-нибудь мне это надоест.

Сергей, а мы точно об одном и том же говорим?..

Нет. Вход и выход же.

[M3f]

Отправлено спустя 5 минут 43 секунды:

1. Когда длина кабеля меньше 10-15 м ставим фильтр dU\dt;
2. Когда длина кабеля больше 100 м, но меньше 150-200 м ставим фильтр dU\dt;

А в чем тут разница?

Разница в том, что фильтр dU/dt ставится также при небольших длинах кабеля, чтобы уменьшить величину dU/dt составляющей. Высокое значение dU/dt отрицательно влияет на систему изоляции, используемой в электродвигателе, а сама величина dU/dt уменьшается с увеличением длины кабеля. Поэтому и рекомендуется ставить фильтра dU/dt на малых длинах, а на больших длинах кабеля фильтр dU/dt не эффективен.
Также фильтр dU/dt ставится при длинах, в среднем, больше 100 м, но меньше 200 м, для уменьшения резонансных явлений с Uпик.
Например, недавно коллега объяснял по резонансным явлениям:

Выходное напряжение у ПЧ формируется ШИМом - а это означает наличие коротких фронтов при коммутации транзисторов. Любой кабель имеет распределенную емкость и индуктивность, в результате чего при определенной частоте ШИМ и длине кабеля возникают распределенные резонансные контура. Как следствие - резонансное усиление напряжения на концах длинной линии - на двигателе и на ПЧ. У двигателя в результате сохнет и пробивается изоляция, у ПЧ - ложно срабатывают защиты.
Четкой единой границы по длине кабеля не существует - она зависит от параметров кабеля и параметров ПЧ. Резонансные явления возникнут и при длине 10 см, и при 1 км, но в первом случае результирующий наброс напряжения будет микроскопическим, а во втором - катастрофическим.
У экранированного кабеля распределенная емкость больше, как следствие - резонансные явления возникают раньше; поэтому "безопасная" длина кабеля меньше, чем у неэкранированного кабеля.
Для борьбы с перенапряжениями можно:
а) уменьшить количество фронтов (снизить частоту ШИМ [хорошо помогает] или применить специальные алгоритмы ШИМ, минимизирующие количество коммутаций транзисторов [чуть-чуть улучшает картинку])
б) "завалить" фронты, применив дроссели или синус-фильтры. При условной длине кабеля 100-150 м хватит и dU/dt-фильтра (по сути - дросселя с небольшой индуктивностью), от 150 до 200 м лучше бы дроссель с индуктивностью побольше, а больше 200 м - синус-фильтр.

К слову уменьшение частоты ШИМ (пункт "а") не всегда оправдано и не так хорошо помогает.

а ПЧ может поперхнуться.

Как я понимаю, данные фильтры (между двигателем и ПЧ) нужны для подавления гармоник, уходящих в двигатель, которые не влияют на его скорость, а расходуются на нагрев провода. Тогда можно взять провод на размер больше, и забыть про дроссели (данный случай применим, если двигатель работает на одной частоте).
Если требуется очень частое изменение скорости вращения двигателя (например, контроль шпинделя токарного станка, при нарезании резьбы), то L фильтр после ПЧ сделает только хуже. Шпиндель станет "вялым", и не будет "остро" реагировать на сопротивление металла.

В первую очередь выходные фильтра нужны, чтобы сберечь изоляцию кабеля и двигателя и сохранить подшипники двигателя от дополнительного износа.

Отправлено спустя 19 минут 32 секунды:
По входным фильтрам. Как уже писали выше, их основная задача:

...Чтобы высокие гармоники не гадили в питающую сеть, ибо сие может быть причиной больших бед.

Для сравнения (точно уже не помню откуда сохранились) данные по конфигурации ПЧ THDi:

• Без дросселя звена постоянного тока, без сетевого дросселя: 82,7%
• С дросселем звена постоянного тока: 42,1%
• С сетевым дросселем (2%): 53,7%
• С дросселем звена постоянного тока и сетевым дросселем (2%): 31,5%
• С дросселем звена постоянного тока и сетевым фильтром: 20%

Тут есть вопросы по сетевому дросселю, обычно он лучше справляется, чем фильтр в звене постоянного тока (по данным от ABB и Vacon с их входными фильтрами. Если найду эту информацию, то скину).

[kirillio]

Если подскажете, откуда цифры, и дополните информацией...

Интересные цифры и данные встретил в учебном пособии

Белов М.П., Зементов О.И., Козярук А.Е. и др. "Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации." 2006

п.3.1.5 "Коммутационная и защитная аппаратура, дроссели и фильтры"; они правда немного расходятся с теми, что указывал Николай.

Также есть несколько интересных моментов в условиях подключения, в п.3.1.8 "Кабели и провода".

[keysansa]

В первую очередь выходные фильтра нужны, чтобы сберечь изоляцию кабеля и двигателя и сохранить подшипники двигателя от дополнительного износа.

На каких частотах работают выходные фильтры?

Отправлено спустя 13 минут 20 секунд:

Разница в том, что фильтр dU/dt ставится также при небольших длинах кабеля, чтобы уменьшить величину dU/dt составляющей. Высокое значение dU/dt отрицательно влияет на систему изоляции, используемой в электродвигателе, а сама величина dU/dt уменьшается с увеличением длины кабеля. Поэтому и рекомендуется ставить фильтра dU/dt на малых длинах, а на больших длинах кабеля фильтр dU/dt не эффективен.

Тогда не понятно, какая длинна кабеля у вас является малой. 10-15м или 150-200м?

[M3f]

keysansa,
1. Стандартные dU/dt-фильтры работают до 100-120 Гц.
2. Длина кабеля является малой при значениях меньше 10-15 м.