Дроссель сетевой что это

Зачем нужны сетевые дроссели в силовых преобразователях?

Зачем вообще нужны сетевые дроссели? Это — очень важный элемент силовой схемы мощного статического преобразователя, который служит буфером между питающей сетью и самим преобразователем. Сетевой дроссель выполняет несколько очень существенных функций: он повышает коэффициент мощности статического преобразователя в среднем на 30…35 %, не прибегая к сложным схемотехническим ухищрениям; подавляет высшие гармоники входного тока преобразователя, возникающие в неуправляемом выпрямителе; выравнивает линейные напряжения на входе преобразователя при некотором перекосе фаз

Рис. 2.4.6. Внешний вид некоторых типовых дросселей фирмы «Elhand»

питающего напряжения; подавляет быстрые изменения напряжения на входе преобразователя вследствие коммутационных воздействий стороннего оборудования на питающую сеть; снижает скорость нарастания токов короткого замыкания. Тот, кто мало-мальски сталкивался с силовой техникой, знает, что питающее сетевое напряжение под влиянием работы высокочастотных преобразователей, потребляющих ток от сети в импульсном режиме, подвержено искажениям. Сетевые дроссели призваны гасить эти помехи и снижают риск попадания гармоник в питающую сеть. Более того, если в качестве силовых ключей используются тиристоры, сетевые дроссели гарантированно обеспечивают защиту их от лавинного нарастания тока проводимости вплоть до момента переключения [37].

где 1 _<— ток основной гармоники;

Мы уже говорили ранее, что любой статический преобразователь характеризуется определенным значением коэффициента мощности, связанным с его схемотехническим построением. За счет чего снижается коэффициент мощности? За счет появления реактивной составляющей потребляемой мощности и увеличения потребления полной мощности по сравнению с активной. В потребляемом от сети токе появляются, кроме основной, высшие гармоники — 5, 7, 11, 13, 17, 19. В соответствии с известным соотношением коэффициент мощности:

Нетрудно заметить, что чем больше действующие значения высших гармоник тока, тем меньше коэффициент мощности, и тем больше влияние статического преобразователя на питающую сеть. Однако здесь есть одно важное обстоятельство, которое нас выручает: реактивное сопротивление, присутствующее в питающей сети (это могут быть различные реактансы трансформаторов питающих подстанций), может существенно подавлять высшие гармоники. К сожалению, трансформаторных реактансов далеко не всегда хватает для эффективного подавления гармоник, поэтому приходится для преобразователей эти реактансы увеличивать, искусственно вводя сетевые дроссели.

Выбрать соответствующий дроссель фирмы «Elhand» для установки в разрабатываемый преобразователь достаточно просто. Главным условием выбора является соотношение индуктивности подводящих проводов (с учетом реактанса питающего генератора или трансформатора) L_s и собственно индуктивности сетевого дросселя L_d\

где U_T — величина напряжения на силовом приборе в момент его коммутации, В;

di_T/dt — крутизна нарастания тока проводимости силового прибора, А/с.

Оценить параметры U_T и di_T/dt в случае использования IGBT приборов несложно — эти данные можно получить из анализа величины выпрямленного питающего напряжения, а также скорости нарастания тока при переключении, который определяется характером нагрузки преобразователя (активная, индуктивная, комбинированная) и скорости коммутации IGBT приборов.

Значительно сложнее оценить значение L_s, так как заранее неизвестно, как будет питаться преобразователь, от какого источника, какой длины окажутся питающие проводники, какой будет их длина и конфигурация. Поэтому фирма «Elhand» рекомендует в любом случае устанавливать в разрабатываемый преобразователь сетевой дроссель, ориентируясь по величине тока, потребляемой от сети. С этой целью, для облегчения такого выбора, специалисты «Elhand» разработали типовой ряд трехфазных дросселей типа ED3N. Некоторые типономиналы из этого ряда приведены в табл. 2.4.1.

Основным проектировочным критерием здесь является допустимое падение напряжения на дросселе в нагруженном состоянии, которое не должно превышать нескольких процентов от номинального напряжения сети:

где U_L — падение напряжения на дросселе;

Источник

Входные и выходные фильтры частотных преобразователей — сетевой и моторный дроссель

Ввиду нарастающего использования устройств, включающих в свои схемы тиристоры (генераторы сетевых гармоник), появляется довольно много возмущений в электросети. Из-за конструктивных особенностей параметры на выходе частотного преобразователя (ЧП) также имеют искривлённую форму со множеством помехо-создающих гармоник. Вносят свою лепту в «загрязнение» сети составляющие компоненты ЧП: ШИМ-инвертор и выпрямитель.

Каким образом это проявляется? Негативные последствия выражаются в виде теплового электрического пробоя изоляции обмоток электродвигателя, быстрого износа изоляционных материалов, повышения шумового уровня, электрической эрозии деталей машины. Помимо этого, частотные преобразователи способны стать источником помех в сети, оказывать отрицательное влияние на остальное электрооборудование. Для уменьшения отрицательного воздействия гармонических составляющих, генерируемых преобразователями частоты, используют всевозможные фильтры.

Фильтры, тормозные резисторы, автоматические выключатели

Широкий спектр используемых электрофильтров для ЧП включает в себя:

Схема подключения преобразователя частоты со всем этим хозяйством выглядит примерно так:

Что такое дроссель? Прежде чем ответить на вопрос, совершим краткий информационный экскурс в физику. Или пропустите 3 абзаца, если уже знаете.

Вокруг всякого проводника, по которому течет ток, наводится магнитное поле, обладающее энергией. Индуктивность – это свойство цепи, чтобы противостоять скорости течения электрического потока. Если прервать ток в сильно индуктивной цепи, образуется существенный скачок напряжения. Индуктивность в цепи считается, по сути, той инерцией, устойчивостью к изменению скорости течения потока.

Что означает индуктивность в катушке? Если обмотать катушку, расширится магнитное поле провода и многократно увеличится эффект. Кстати намоткой и перемоткой проволочных витков точно рассчитывается, какая сила противодействия будет вызвана. Это свойство и называется индуктивностью. Дроссель (он же ограничитель) в принципе и есть индуктор.

Таким образом, индуктивность катушки зависит от различных факторов, таких как тип сердечника(вокруг которого она намотана), количество витков, площадь и длина рулона. Реактивное сопротивление зависит от частоты приложенного напряжения и индуктивности.

Тормозные резисторы применяются для превращения электроэнергии в тепловую, т.е. рассеивания энергии вокруг. Повышение мощности рассеивания для преобразователя частоты достигается при параллельном подсоединении резисторов.

Автоматические выключатели– аппараты, служащие для защиты и отключения ЧП от сети.

Ассортимент фильтров и дросселей

Входные сетевые дроссели ACL для ЧП переменного тока. Ограничители обеспечивают надежную защиту устройств от скачков напряжения.

Ценные преимущества использования катушек индуктивности:

Входные ограничители INV служат для решения вопроса электромагнитной совместимости и экономии электроэнергии.

Выполняемые функции ограничителей:

Выходные катушки индуктивности FS (ферритовые кольца) –электрофильтры синфазных помех. Рекомендуются к использованию в совокупности с электрофильтрами EMC. Данные устройства представляют собой дифтрансформаторы с ферритовым сердечником, «обмотками» коего служат провода моторного кабеля. Электрофильтр уменьшает высокочастотные излучения, к примеру, когда используются неэкранированные кабели. Требуемое число колец прямо пропорционально размерам, рабочему напряжению ПЧ, длине кабеля.

Иногда требуется создать пакет из колец для исключения перенасыщения, об этом свидетельствует температура колец выше 70 °C (которая в нормальных условиях ниже). Провода необходимо использовать лишь с круглыми жилами.

Выходные электрофильтры dU/dt FLS относятся к разряду низкочастотных устройств, ослабляющих частоты выше заданной частоты среза. Являют собой Г-образную форму из дросселей и конденсаторов.

В основном применяются в:

Дроссели ДРТ для преобразователя частоты – ограничители, снижающие вероятность повреждения защищаемого электроустройства из-за импульсных перенапряжений. Последние могут вызваны такими причинами, как:

Синусные фильтры типа OSF— призваны обеспечивать защиту изоляционных обмоток двигателей от перепадов в сети. Дают возможность сглаживать ШИМ ЧП и получить качественную синусоиду. Используются в случае, когда длина провода превышает 50-100 м.

Структура механизма идентична конструкции электрофильтров dU/dt. Разница в том, что из дросселя и конденсаторов с большими номиналами образуется LC-фильтр. Размеры устройств достаточно велики, примерно равны габаритам самого преобразователя частоты.

Входные сетевые дроссели DCL в цепи постоянного тока предназначены для коррекции нестандартных форм волн, созданных конденсаторными фильтрами. Функции заключаются в сглаживании нежелательных гармоник и пульсаций в шинах постоянного тока при нарастающей мощности.

Выходные моторные дроссели OCL переменного тока–оптимальное решение для повышения ресурса приводов путем защиты от воздействия наивысших гармоникна выходе. Если расстояние 100-120 м до двигателя, то, скорее всего, понадобится моторный дроссель.

Заключение

Ассортимент фильтров довольно широкий. У каждого устройства свой рабочий диапазон сигнала в полосе подавления, при котором оно способно корректно функционировать. Стоит лишь отметить, что в этом кроется коварство данной техники. Выход за пределы заданного диапазона, исходя из технологии фильтра, порой приводит к ограничению, сложному искажению сигнала и прочим странным эффектам.

Надежный и простой в эксплуатации сетевой дроссель очень важен в силовой схеме мощного частотного преобразователя. Повышающий коэффициент мощности, он особенно рекомендуется в системе, где задействованы другие нелинейные элементы, создающие нежелательные помехи.

Источник

Назначение дросселя для частотного преобразователя

В большинстве ситуаций оснащение дросселем для частотного преобразователя лучше брать за правило. Я всегда советую потребителям не пренебрегать такими хорошими дополнениями, ведь с их помощью получится существенно увеличить срок службы и надежность ЧП.

Некоторые производители устройств увеличивают срок гарантии в 2 раза, если комплект с преобразователем включает защитный агрегат. В этом вопросе необходимо разобраться тщательнее, рассмотреть принцип работы оборудования и его главные особенности.

Что такое сетевой дроссель

Это оборудование достаточно полезное, его назначение улучшать электромагнитную совместимость ПЧ с сетью, в которую он запитан. Визуально главная составляющая устройства выглядит как обычная медная катушка, элементы наматываются зачастую на ферритовую или металлическую основу.

Есть экземпляры, не имеющие сердечника, я зачастую называю этот агрегат двухсторонним буфером, который работает между преобразователем частот и сетью. Он способен защитить от таких эксцессов как:

Назначение сетевого дросселя

Устройство подключается на входе линии питания ПЧ, который способен создавать широкий спектр помех. Эти эксцессы могут влиять на работу других экземпляров подключенных к сети или находящихся в непосредственной близости.

Возникает вопрос электромагнитной совместимости, помехи делятся на два типа, которые способны передаваться посредством электромагнитного поля и по питающим проводам.

Если в первом случае проблема решаема экранированием, то во втором варианте эти нюансы получится убрать, установив радиочастотные фильтры. Основные параметры сетевого приспособления выглядят так:

Я советую при выборе приспособления обращать внимание на номинальный ток, чтобы не допустить перегревания оборудования. Он должен быть больше или равняться максимальным показателям, приведенным в паспорте преобразователя.

Устройство сетевого дросселя для частотника

Строение приспособления достаточно простое, но обыкновенный сердечник с намотанной на него медной проволокой способен уберечь от множества проблем, связанных с преобразователями. Конструктивно я сравниваю устройство с обычным трансформатором, в котором присутствует одна обмотка.

Особенно важен момент, что при возникновении поломки частотного преобразователя на 380 Вольт или любой другой мощности по причине некачественного напряжения в сети, гарантия на агрегат не действует, также дело обстоит и с импульсными перенапряжениями.

Чтобы обезопасить свое имущество и не понести убытки такие эксцессы в фазе на входе лучше предусмотреть, а в этом поможет именно сетевой дроссель, подробное устройство составляющих можно рассмотреть на специальных схемах.

Принцип работы

Эта разновидность катушки индуктивности предназначена для задержания на определенное время нежелательное влияние тока разных частот или его снижения. Резкие изменения я не наблюдал, силу тока в катушке практически нереально полностью снизить, это обусловлено законом самоиндексации, на выходе все равно сформируется напряжение.

Приспособление хорошо справляется с переменными составляющими короткого тока, помехи достаточно продуктивно сглаживаются. Снижаются пульсации в сети, можно ограничить или разделить частотные сигналы в зависимости от поставленных заранее целей.

Моторный дроссель для частотного преобразователя будет незаменим при работе электродвигателей, он включается непосредственно в цепь питания этого мощного оборудования. Синусоидальный фильтр связан с принципом работы ПЧ, приспособление способно снижать высшие гармоники питающего напряжения, и минимизирует высокочастотные токи в сети питания двигателя.

Потери в работе снижаются, а коэффициент мощности в процессе увеличивается до максимума благодаря моторному дросселю. Не менее важно учитывать один нюанс, номинальный ток такого типа оборудования должен превышать те же самые высокие показатели двигателя. Рабочая частота может достигать выше 400 Гц, поэтому расчет падения производится с учетом этих особенностей.

Дроссель в понижающих преобразователях

В действие вступает эффект накопления электромагнитного поля, отдавать этот ресурс приспособление будет в виде электричества. Поступившие в дроссель короткие импульсы из линии питания не могут сформировать поле до конца, за счет составляющих конструкции устройства цепь трансформируется в источник питания.

Если поступило 12 Вольт, то из-за неполного насыщения на выходе будет примерно 5 Вольт. Импульсов может быть достаточно много, в одну секунду их насчитывается больше нескольких тысяч.

Дроссель в повышающих преобразователях

Поскольку приспособление не способно удерживать энергию и сразу отдает ее, то если насыщенный элемент отсоединить от сети, на выходах начнет расти напряжение. Устройство будет пытаться отдать накопленный заряд.

Продолжаться этот эффект будет до тех пор, пока величина не станет критичной и произойдет пробой прослойки между выводами приспособления. Это свойство применяется в повышающих преобразователях, ток способен достаточно спокойно протекать по замкнутой цепи.

Чтобы добиться изменений, в нее устанавливают транзистор, который выполняет функцию размыкания/замыкания, импульсное напряжение получится снимать.

Когда можно обойтись без него

Без дросселя для частотного преобразователя получится добиться надежной защиты в таких случаях:

Некоторые производители предлагают оснащать ПЧ специальными полупроводниковыми предохранителями, либо запас по мощности у приспособления будет достаточно большой, тогда от защитного устройства можно отказаться.

Не менее продуктивными стоит назвать специальные автоматы категории «В», которые могут стать достойной альтернативой и повлиять на срок службы ЧП.

Источник

ОБЗОР И ПРИМЕНЕНИЕ ДРОССЕЛЕЙ И ТОРМОЗНЫХ РЕЗИСТОРОВ ДЛЯ ЧП!

В данной статье рассмотрим периферийное оборудование для частотных преобразователей, а именно для чего применяются входные и выходные дроссели и когда их установка действительно необходима. Также обсудим тормозные резисторы, как они подбираются и в каких случаях используются. Частотный преобразователь это сложное устройство, которое способно генерировать высокие гармоники, которые сильно сказываются на другом второстепенном оборудовании. В связи с этим и другими причинами, которые мы рассмотрим чуть позже, было создано дополнительное оборудование для частотных преобразователей.

Падение напряжение на дросселе (U) не должно превышать 5%. Номинальный (максимальный) ток дросселя должен быть выше или равен номинальному току частотного преобразователя!

Как было сказано ранее сетевые дроссели желательны, но не обязательны. Рассмотрим случаи, когда входными дросселями возможно пренебречь:

Выходные (моторные) дроссели предназначены для подавления электромагнитных помех, снижения уровня шума двигателя и способствуют ограничению нарастания амплитуды напряжения du/dt. Время нарастания непосредственно влияет на срок службы изоляции двигателя. Основной задачей моторного дросселя является превращение ШИП выхода частотного преобразователя в подобие синусоиды. Таким образом снижаются потери в кабеле между частотным преобразователем и двигателем, а также потери на вихревые токи в сердечнике ротора и статора электродвигателя. Выходные дроссели часто называют выходными реакторами, моторными дросселями, выходными фильтрами, синусоидальными фильтрами. При высоких гармониках на выходе частотного преобразователя происходит повышение емкостных токов, которые приводят к потерям мощности при длине кабеля более 20 метров. Для снижения данного эффекта устанавливается выходной дроссель. Необходимо помнить, номинальный ток выходного дросселя должен быть равен или больше максимального тока двигателя. Некоторые модели частотных преобразователей имеют встроенные выходные дроссели.

В некоторых частотных преобразователях предусмотрена функция ограничения перенапряжения на шине постоянного тока. В связи с этим тормозной резистор не используется, но при этом поддерживается максимальный тормозной момент. Существуют и другие режимы торможения (без тормозного резистора):

Наша компания поставляет большое количество бюджетных частотных преобразователей и периферийного оборудования к ним. Мы можем подобрать частотные преобразователи, дроссели, тормозные резисторы по Вашим потребностям, для этого свяжитесь с нами любым удобным для Вас способом!

Источник

Применение сетевых дросселей для преобразователей частоты

Характерной особенностью сетей электропитания, как общего назначения, так и промышленных, является обилие потребителей электроэнергии, представляющих собой нагрузку резко нелинейного характера. Ток потребления таких устройств значительно отличается от синусоидального, то есть содержит в своем составе большое количество гармонических составляющих высшего порядка. Кроме того, токи потребления многих устройств могут значительно изменяться в короткие промежутки времени, оказывая влияние на величину действующего напряжения и симметрию фаз питающей сети. К основным факторам, оказывающим влияние на качество напряжения питающей сети, принято относить следующие:

Механизм искажений питающего напряжения потребителя электроэнергии связан с провалами или всплесками падения напряжения на индуктивном сопротивлении питающей сети, возникающими при резком изменении тока других потребителей, питающихся в той же точке подключения. Качество питающего напряжения сетей РФ строго регламентируется ГОСТ 13109-97, в том числе и в отношении нелинейных искажений. Однако на практике, в промышленных сетях со значительным количеством полупроводниковых преобразователей, несинусоидальность режима сети может выходить за пределы ограничений. Рис. 1 иллюстрирует реальную кривую однофазного переменного напряжения промышленной сети.

Рис.1. Реальная форма напряжения при нелинейной нагрузке

На практике принято анализировать гармонический состав напряжения сети в отношении нечетных гармоник от 1-й до 13-й. Однако и составляющие более высоких порядков так же могут оказывать существенное влияние на показатели работы потребителей. В таблице показано примерное процентное содержание гармоник искажения для двух видов сетей.

Содержание составляющих исчислено по отношению к величине эффективного напряжения. Таблица содержит типичные значения, однако при некоторых видах потребителей они могут сильно увеличиваться: например, при некоторых режимах работы сварочных устройств составляющие 5-й и 7-й гармоник могут увеличиваться в несколько раз.

Появление высших гармонических в составе напряжения питания обуславливает целый ряд негативных явлений в потребителях электроэнергии:

При относительно небольших значениях коэффициента содержания гармоник (8,5-10%) в напряжении сети, помимо организационных мероприятий хорошие результаты дает применение сетевых дросселей (реакторов). Это индуктивности, включаемые последовательно перед потребителем электроэнергии, сглаживающие кривую протекающего тока. Физический смысл такого приема состоит в том, что между сетью и преобразователем частоты, появляется демпфирующий накопитель энергии, способствующий более мягкому протеканию процессов при резко переменной нагрузке. В таких случаях потребитель недоиспользуется по напряжению питания на величину от 3% до 6%. При этом, однако, применение сетевых дросселей для преобразователей частоты позволяет получить ряд выгод:

По некоторым данным, эти свойства позволяют повысить надежность работы преобразователей частоты до 5 – 7 раз.

Существенным свойством применения сетевых дросселей является то, что в случаях множественных подключений нескольких потребителей в одной точке сети (например — для многодвигательных приводов рольгангов и др.) при известных их характеристиках и ограничениях на качество напряжения в точке подключения, можно рассчитать необходимые сетевые дроссели для всех параллельных потребителей. Тем самым обеспечить соответствие качества напряжения сети действующим стандартам и исключить взаимное влияние преобразователей одного на другой.

Некоторые модели преобразователей частоты всегда, без исключения, должны использоваться с сетевыми дросселями. Важным обстоятельством является то, что в случаях, когда выход преобразователя частоты из строя обусловлен влиянием некачественного напряжения сети или импульсными перенапряжениями, компания-поставщик не принимает на себя гарантийные обязательства. Все потери материального характера ложатся на потребителя.

Источник: Компания «РусАвтоматизация»

Источник