Влияние ЧРП как нелинейной нагрузки на питающую сеть: высшие гармоники, КНИ и провалы напряжения.
ЧРП – это нелинейная нагрузка, искажающая питающую сеть. Генерируются высшие гармоники, растёт КНИ (THD), есть провалы напряжения.
Назначение входного дросселя (RL-фильтра): улучшение качества электроэнергии и электромагнитная совместимость (ЭМС).
Основное назначение, которое выполняет входной дроссель (сетевой реактор) — это улучшение качества электроэнергии и обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС). Являясь простым RL-фильтром, где доминирует индуктивность, он ставится в схеме подключения перед ЧРП. Его главная роль – сглаживание тока и эффективное подавление гармоник (особенно высших), которые преобразователь частоты генерирует в питающую сеть. Это приводит к значительному снижению коэффициента нелинейных искажений (КНИ), или THD, что защищает соседнее оборудование и улучшает общую стабильность системы. Таким образом, этот пассивный фильтр является ключевым элементом для гармоничной работы силовой электроники ЧРП.
Принцип работы сетевого реактора: сглаживание тока, подавление гармоник и защита выпрямителя (диодного моста).
Сетевой реактор использует индуктивность для сглаживания тока, что ограничивает высшие гармоники и даёт защиту выпрямителя (диодного моста).
Защита силовой электроники преобразователя частоты: звено постоянного тока, конденсаторы и ограничение пускового тока.
Входной дроссель играет критическую роль в защите силовой электроники самого преобразователя частоты. При включении ЧРП, разряженные конденсаторы в звене постоянного тока создают огромный пусковой ток, угрожающий диодному мосту. Сетевой реактор, обладая значительной индуктивностью, эффективно ограничивает этот бросок тока. Он замедляет скорость нарастания тока, обеспечивая щадящий режим для выпрямителя. Кроме того, сглаживание тока, потребляемого от сети, снижает пульсации напряжения на конденсаторах, продлевая их срок службы и повышая надёжность всего устройства, особенно при провалах напряжения в питающей сети. Это важный элемент защиты.
Сравнение с другими пассивными фильтрами (LC, LCL, RFI-фильтр) и отличие от выходных фильтров (моторный дроссель, синусный фильтр, dU/dt фильтр).
Входной дроссель (RL-фильтр) является базовым пассивным фильтром. Более эффективные LC-фильтр и особенно LCL-фильтр обеспечивают лучшее подавление гармоник, но они сложнее и дороже. RFI-фильтр предназначен для высокочастотных помех, обеспечивая ЭМС. Важно отличать их от выходных фильтров, которые ставятся после ЧРП для защиты двигателя. Моторный дроссель и dU/dt фильтр защищают асинхронный двигатель от пиковых токов и скачков напряжения. Самый совершенный – синусный фильтр, который формирует на выходе идеальную синусоиду, полностью устраняя негативное влияние ШИМ. Выбор фильтра всегда зависит от конкретных технических требований и длины кабеля.
FAQ: Вопрос ответ
- Всегда ли нужен входной дроссель для ЧРП?
Выбор фильтра в его пользу нужен для мощных ЧРП и сетей с плохим качеством электроэнергии. Он дает защиту выпрямителя (диодного моста) от пускового тока и уменьшает провалы напряжения, улучшая ЭМС. Без него силовая электроника и конденсаторы звена постоянного тока работают в тяжелом режиме и быстрее выходят из строя.
- Насколько сетевой реактор снижает КНИ (THD)?
Сетевой реактор, как RL-фильтр, значительно улучшает форму тока. Он выполняет сглаживание тока и подавление гармоник (особенно 5-й и 7-й), снижая коэффициент нелинейных искажений с 80-120% до 35-40%. Этого часто достаточно для соблюдения требований по ЭМС. Для более низкого КНИ используют LC-фильтр или LCL-фильтр.
- Можно ли использовать входной дроссель вместо моторного?
Категорически нет. Входной дроссель защищает питающую сеть и преобразователь частоты от ЧРП как нелинейной нагрузки. Моторный дроссель (а также dU/dt фильтр и синусный фильтр) ставится на выходе и защищает асинхронный двигатель от высокочастотных импульсов; Их индуктивность и конструкция рассчитаны на разные задачи и частоты. Их путать нельзя.
