درایوهای فرکانس متغیر (VFD) با تولید خروجی مدولاسیون عرض پالس (PWM) سرعت موتور را کنترل می کنند. این خروجی شامل یک موج سینوسی صاف نیست، در اصل شامل یک سری پالس های ولتاژ با فرکانس بالا می باشند. این پالس ها چالش هایی را ایجاد می کنند که در صورت عدم توجه و رفع آن ها، می توانند به موتور، کابل ها و یا سیستم آسیب برسانند.
1. افزایش سریع ولتاژ
سیگنال های PWM زمان سوئیچینگ بسیار سریعی دارند (در حد میکروثانیه)، که منجر به افزایش نرخ شیب در ولتاژ (dv/dt) می شوند.این مقدار می تواند از 5000 ولت بر میکروثانیه نیز تجاوز کند. این امر به دلیل عدم تطابق امپدانس بین کابل و موتور، به ویژه در کابل های بلند، باعث ایجاد اضافه ولتاژ می شود.
2. استرس عایق موتور
موتور های استاندارد برای dv/dt بالا و ولتاژ های ناشی از خروجی PWM طراحی نشده اند. با گذشت زمان این موضوع می تواند باعث تخریب عایق سیم پیچ های موتور، تخلیه جزئی، جرقه و در نهایت خرابی موتور شود.
3. جریان های بلبرینگ و EDM (ماشینکاری تخلیه الکتریکی)
اجزای فرکانس بالای سیگنال های PWM می توانند جریان های سرگردان را از طریق بلبرینگ های موتور و به دلیل کوپلینگ خازنی ایجاد کنند. این جریان ها باعث سایش سطح بلبرینگ و ایجاد حفره هایی می شوند که منجر به خرابی زودرس بلبرینگ می شوند.
4. گرمایش هارمونیک
شکل موج PWM شامل فرکانس های هارمونیک بالایی است که باعث افزایش دمای موتور، کاهش بازدهی و ایجاد نویز صوتی می شود.
5. تداخل امواج الکترومغناطیسی (EMI)
سوئیچینگ سریع باعث ایجاد تداخل امواج الکترومغناطیسی می شود که می تواند با تجهیزات الکترونیکی یا سیستم های ارتباطی مجاور تداخل ایجاد کند.
6. مشکلات طول کابل
کابل های طولانی بین درایو و موتور، بازتاب های ولتاژ را تشدید کرده و احتمال آسیب به عایق کابل را افزایش می دهد.
چگونه می توان این مشکلات را برطرف کرد؟
جهت رفع این مشکلات می بایست در خروجی درایو از فیلتر سینوسی، فیلتر dv/dt، رآکتور AC (چوک خروجی) استفاده کرد. بر اساس نیاز پروژه می بایست بهترین فیلتر انتخاب شود.
الف) فیلتر dv/dt (du/dt)
-
چرا استفاده می شود؟
این فیلتر مقدار افزایش ولتاژ را کاهش داده و اضافه ولتاژ های ناشی از بازتاب ها در کابل های طولانی را محدود می کند.
-
چگونه کمک می کند؟
- لبه های تیز پالس های PWM را صاف کرده و به سطح ایمن تری کاهش می دهد. (مثلا زیر 1000 ولت بر میکروثانیه، بسته به مشخصات موتور)
- از عایق موتور در برابر ولتاژ های بیش از حد (بدون اینکه شکل موج را کاملا به شکل سینوسی تبدیل کند) محافظت می کند.
- استرس روی کابل ها را کاهش داده و تا حدی تداخل امواج الکترومغناطیسی را کاهش می دهد.
ب) فیلتر سینوسی
-
چرا استفاده می شود؟
این فیلتر ویژگی های PWM را به طور کامل حذف کرده و یک شکل موج سینوسی صاف به موتور تحویل می دهد.
-
چگونه کمک می کند؟
- هارمونیک های فرکانس بالا را فیلتر کرده و دمای موتور، نویز و جریان های بلبرینگ را تقریبا به صفر می رساند.
- از ولتاژهای بیش از حد و استرس dv/dt جلوگیری می کند و آن ها را برای هر موتوری، حتی موتور های قدیمی تر که برای VFD طراحی نشده اند، ایمن می سازد.
- تداخل امواج الکترومغناطیسی را به حداقل رسانده و مشکلات بازتاب را در مسافت های بسیار طولانی از بین می برد.
پ) رآکتور AC (چوک خروجی)
-
چرا استفاده می شود؟
هموار سازی اولیه جریان و ولتاژ را فراهم کرده و اعوجاج هارمونیک را کاهش می دهد.
-
چگونه کمک می کند؟
- با افزایش امپدانس، جریان های ناگهانی را کاهش داده و تا حدودی dv/dt را کاهش می دهد.
- محتوای هارمونیک جریان موتور را کاهش داده و دما و ریپل گشتاور را کاهش می دهد.
- تا حدودی تداخل امواج الکترومغناطیسی را کاهش می دهد.
دلایل مشترک برای استفاده از سه دستگاه
طول عمر موتور
بدون این فیلترها، موتور ها (به ویژه موتور های غیر اینورتری) ممکن است به دلیل تخریب عایق یا آسیب بلبرینگ ها زودتر از موعد خراب شوند.
قابلیت اطمینان سیستم
از خرابی های ناگهانی موتور یا کابل در محیط های صنعتی جلوگیری می کنند.
سازگاری
به درایو و اینورتر اجازه می دهند با طیف وسیع تری از موتورها و کابل ها بدون نیاز به ارتقای پرهزینه کار کنند.
انطباق با استاندارد ها
برخی کاربرد ها باید استاندارد های EMI، نویز یا کیفیت برق را رعایت کنند که این دستگاه ها در دستیابی به آن ها کمک می کنند.
نتیجه گیری
استفاده از این فیلترها در خروجی درایو، جهت کاهش اثرات الکتریکی مخرب سیگنال های PWM، جزء الزامات می باشد.
رآکتور AC: محافظت اولیه و مقرون به صرفه برای مسافت های کوتاه.
فیلتر dv/dt: راه حل متعادل برای مسافت های متوسط.
فیلتر سینوسی: بهترین محافظت برای مسافت های طولانی یا کاربرد های حساس.
شماره تماس و پیام رسان های پشتیبانی واحد فنی پتواز : 09045952007
سپاس از همراهی شما
واحد پشتیبانی فنی و خدمات پس از فروش
شرکت یکسوسازان توان پتواز
