ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર માટે ઇનપુટ અને આઉટપુટ ફિલ્ટર્સ — હેતુ, ઓપરેશનનો સિદ્ધાંત, કનેક્શન, લાક્ષણિકતાઓ

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર, 50 હર્ટ્ઝની આવર્તન સાથે વૈકલ્પિક પ્રવાહ દ્વારા સંચાલિત અન્ય ઘણા ઇલેક્ટ્રોનિક કન્વર્ટર્સની જેમ, ફક્ત તેમના ઉપકરણ દ્વારા, વપરાશ કરેલ પ્રવાહના આકારને વિકૃત કરે છે: વર્તમાન વોલ્ટેજ પર રેખીય રીતે આધાર રાખતો નથી, કારણ કે તેના ઇનપુટ પર રેક્ટિફાયર. ઉપકરણ સામાન્ય રીતે પરંપરાગત છે, એટલે કે, અનિયંત્રિત. એ જ રીતે, ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટરનું આઉટપુટ વર્તમાન અને વોલ્ટેજ - તેઓ વિકૃત સ્વરૂપમાં પણ અલગ પડે છે, PWM ઇન્વર્ટરના સંચાલનને કારણે ઘણા હાર્મોનિક્સની હાજરી.

પરિણામે, આવા વિકૃત પ્રવાહ સાથે મોટરના સ્ટેટરને નિયમિતપણે ખવડાવવાની પ્રક્રિયામાં, તેનું ઇન્સ્યુલેશન ઝડપથી વધે છે, બેરિંગ્સ બગડે છે, મોટરનો અવાજ વધે છે, વિન્ડિંગ્સને થર્મલ અને ઇલેક્ટ્રિકલ નુકસાનની સંભાવના વધે છે. અને નેટવર્કમાંથી પાવર સપ્લાય માટે આવર્તન કન્વર્ટર, આ સ્થિતિ હંમેશા દખલગીરીની હાજરીથી ભરપૂર હોય છે જે સમાન નેટવર્ક દ્વારા સંચાલિત અન્ય સાધનોને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.

ઉપર વર્ણવેલ સમસ્યાઓથી છુટકારો મેળવવા માટે, ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર અને મોટર્સમાં વધારાના ઇનપુટ અને આઉટપુટ ફિલ્ટર્સ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે, જે પાવર નેટવર્ક અને આ ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર દ્વારા સંચાલિત મોટર બંનેને હાનિકારક પરિબળોથી બચાવે છે.

ઇનપુટ ફિલ્ટર્સ ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટરના રેક્ટિફાયર અને PWM ઇન્વર્ટર દ્વારા પેદા થતા અવાજને દબાવવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે, જેનાથી નેટવર્કનું રક્ષણ થાય છે, અને આઉટપુટ ફિલ્ટર્સ ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટરના PWM ઇન્વર્ટર દ્વારા પેદા થતા અવાજથી મોટરને બચાવવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે. . ઇનપુટ ફિલ્ટર્સ ચોક્સ અને EMI ફિલ્ટર્સ છે, અને આઉટપુટ ફિલ્ટર્સ સામાન્ય મોડ ફિલ્ટર્સ, મોટર ચોક્સ, સાઈન ફિલ્ટર્સ અને ડીયુ/ડીટી ફિલ્ટર્સ છે.

રેખીય ચોક

મુખ્ય અને ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર વચ્ચે જોડાયેલ ચોક છે થ્રોટલ લાઇન, તે એક પ્રકારના બફર તરીકે સેવા આપે છે. રેખીય ચોક ફ્રિકવન્સી કન્વર્ટરમાંથી ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સ (250, 350, 550 હર્ટ્ઝ અને વધુ) ને નેટવર્કમાં પસાર કરતું નથી, જ્યારે કન્વર્ટરને નેટવર્કમાં વોલ્ટેજ સ્પાઇક્સથી, ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરમાં ટ્રાન્ઝીયન્ટ્સ દરમિયાન વર્તમાન વધારાથી, વગેરેથી સુરક્ષિત કરે છે. .એન.

આવા ચોકમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ લગભગ 2% છે, જે એન્જિન શટડાઉન દરમિયાન વીજળીને પુનર્જીવિત કરવાના કાર્ય વિના ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સાથે સંયોજનમાં ચોકની સામાન્ય કામગીરી માટે શ્રેષ્ઠ છે.

તેથી, નીચેની શરતો હેઠળ નેટવર્ક અને ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર વચ્ચે નેટવર્ક ચોક્સ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે: નેટવર્કમાં અવાજની હાજરીમાં (વિવિધ કારણોસર); તબક્કાના અસંતુલન સાથે; જ્યારે પ્રમાણમાં શક્તિશાળી (10 વખત સુધી) ટ્રાન્સફોર્મર દ્વારા સંચાલિત થાય છે; જો એક સ્ત્રોતમાંથી અનેક ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર આપવામાં આવે છે; જો KRM ઇન્સ્ટોલેશનના કેપેસિટર્સ ગ્રીડ સાથે જોડાયેલા હોય.

રેખીય ચોક પૂરી પાડે છે:

• ઓવરવોલ્ટેજ અને તબક્કાના અસંતુલનથી ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરનું રક્ષણ;

• મોટરમાં ઉચ્ચ શોર્ટ-સર્કિટ પ્રવાહોથી સર્કિટનું રક્ષણ;

• ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરની સર્વિસ લાઇફ લંબાવવી.

EMP ફિલ્ટર

ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટર દ્વારા ચલાવવામાં આવતી મોટર અનિવાર્યપણે ચલ લોડ છે તે હકીકતને કારણે, તેની કામગીરી મુખ્ય વોલ્ટેજમાં ઉચ્ચ-આવર્તન કઠોળના અનિવાર્ય દેખાવ સાથે સંકળાયેલી છે, વધઘટ કે જે સપ્લાય કેબલમાંથી પરોપજીવી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના નિર્માણમાં ફાળો આપે છે. , ખાસ કરીને જો આ કેબલ નોંધપાત્ર લંબાઈના હોય. આવા રેડિયેશન આસપાસના કેટલાક ઉપકરણોને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.

કિરણોત્સર્ગ-સંવેદનશીલ ઉપકરણો સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે રેડિયેશનને દૂર કરવા માટે માત્ર એક EMF ફિલ્ટરની જરૂર છે.

ત્રણ તબક્કાના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન ફિલ્ટરને ફેરાડે સેલ સિદ્ધાંત અનુસાર 150 kHz થી 30 MHz ની રેન્જમાં દખલગીરીને દબાવવા માટે રચાયેલ છે. EMI ફિલ્ટર ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટરના ઇનપુટ સાથે શક્ય તેટલું નજીકથી જોડાયેલ હોવું જોઈએ જેથી આસપાસના ઉપકરણોને તમામ PWM દખલગીરી સામે વિશ્વસનીય સુરક્ષા પ્રદાન કરી શકાય. કેટલીકવાર EMP ફિલ્ટર પહેલેથી જ ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરમાં બનેલ હોય છે.

ડીયુ / ડીટી ફિલ્ટર

કહેવાતા ડીયુ / ડીટી ફિલ્ટર એ ત્રણ તબક્કાના એલ-આકારનું લો-પાસ ફિલ્ટર છે જેમાં ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટરના સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે. આવા ફિલ્ટરને મોટર ચોક પણ કહેવામાં આવે છે અને ઘણીવાર તેમાં કોઈ કેપેસિટર હોતા નથી અને ઇન્ડક્ટન્સ નોંધપાત્ર હશે. ફિલ્ટર પેરામીટર્સ એવા છે કે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરના PWM ઇન્વર્ટર સ્વિચની સ્વિચિંગ ફ્રિક્વન્સીની ઉપરની ફ્રીક્વન્સીઝ પરના તમામ વિક્ષેપને દબાવી દેવામાં આવે છે.

જો ફિલ્ટર સમાવે છે કેપેસિટર્સ, તો તેમાંના દરેકનું કેપેસિટેન્સ મૂલ્ય થોડા દસ નેનોફારાડ્સની અંદર છે, અને ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્યો - કેટલાક સો માઇક્રોહેનરીઝ સુધી. પરિણામે, આ ફિલ્ટર ત્રણ-તબક્કાની મોટરના ટર્મિનલ્સ પર પીક વોલ્ટેજ અને આવેગને 500 V / μs સુધી ઘટાડે છે, જે સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સને નુકસાનથી બચાવે છે.

તેથી જો ડ્રાઇવ વારંવાર રિજનરેટિવ બ્રેકિંગનો અનુભવ કરે છે, તે મૂળ રૂપે ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટર સાથે કામ કરવા માટે બનાવવામાં આવી ન હતી, ઓછી ઇન્સ્યુલેશન ક્લાસ અથવા ટૂંકા મોટર કેબલ હોય, ગંભીર ઓપરેટિંગ વાતાવરણમાં ઇન્સ્ટોલ કરેલી હોય અથવા 690 વોલ્ટ પર વપરાય છે, તો dU/dt ફિલ્ટર છે. ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર અને મોટર વચ્ચે ભલામણ કરેલ.

જો કે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરથી મોટરને આપવામાં આવતો વોલ્ટેજ શુદ્ધ સાઈન વેવને બદલે બાયપોલર સ્ક્વેર પલ્સ સ્વરૂપમાં હોઈ શકે છે, ડીયુ/ડીટી ફિલ્ટર (તેના નાના કેપેસીટન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સ સાથે) વર્તમાન પર એવી રીતે કાર્ય કરે છે કે તે વિન્ડિંગ મોટરમાં લગભગ બરાબર કરે છે સાઇનસૉઇડલ… એ સમજવું અગત્યનું છે કે જો તમે dU/dt ફિલ્ટરનો ઉપયોગ તેના નજીવા મૂલ્ય કરતાં વધુ આવર્તન પર કરો છો, તો ફિલ્ટર વધુ ગરમ થશે, એટલે કે, તે બિનજરૂરી નુકસાન લાવશે.

સાઈન ફિલ્ટર (સાઈન ફિલ્ટર)

સાઈન વેવ ફિલ્ટર એ મોટર ચોક અથવા ડીયુ/ડીટી ફિલ્ટર જેવું જ છે, પરંતુ તફાવત એ હકીકતમાં રહેલો છે કે અહીં કેપેસિટેન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સ મોટા છે, તેથી કટઓફ આવર્તન PWM ઇન્વર્ટર સ્વીચોની સ્વિચિંગ આવર્તન કરતાં અડધા કરતાં ઓછી છે. આમ, ઉચ્ચ-આવર્તન વિક્ષેપનું વધુ સારું સ્મૂથિંગ પ્રાપ્ત થાય છે, અને મોટર વિન્ડિંગ્સ પરના વોલ્ટેજનો આકાર અને તેમાંના પ્રવાહનો આકાર આદર્શ સાઇનુસોઇડલની ખૂબ નજીક હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

સિનુસોઇડલ ફિલ્ટરમાં કેપેસિટર્સની કેપેસિટેન્સ દસ અને સેંકડો માઇક્રોફારાડ્સમાં માપવામાં આવે છે, અને કોઇલની ઇન્ડક્ટન્સ એકમો અને દસ મિલીમીટરમાં માપવામાં આવે છે. તેથી, સાઈન વેવ ફિલ્ટર પરંપરાગત ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરના પરિમાણોની તુલનામાં મોટું છે.

સાઈન ફિલ્ટરનો ઉપયોગ ફ્રિકવન્સી કન્વર્ટર સાથે એકસાથે ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે, એક મોટર પણ જે મૂળ રૂપે (સ્પેસિફિકેશન મુજબ) નબળી અલગતાને કારણે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સાથે ઑપરેશન માટે ન હતી. આ કિસ્સામાં, કોઈ વધારો અવાજ, બેરિંગ્સના ઝડપી વસ્ત્રો, ઉચ્ચ-આવર્તન પ્રવાહો સાથે વિન્ડિંગ્સનું વધુ ગરમ થવું નહીં.

મોટર અને ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર વચ્ચે લાંબી કેબલનો સુરક્ષિત રીતે ઉપયોગ કરવો શક્ય છે જ્યારે તેઓ દૂર હોય, જ્યારે કેબલમાં આવેગ પ્રતિબિંબને દૂર કરે છે જે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરમાં ગરમીનું નુકસાન કરી શકે છે.

તેથી, એવી પરિસ્થિતિઓમાં સાઈન ફિલ્ટર ઇન્સ્ટોલ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે જ્યારે:

• અવાજ ઓછો કરવો જરૂરી છે; જો મોટરમાં નબળું ઇન્સ્યુલેશન હોય;

• વારંવાર રિજનરેટિવ બ્રેકિંગનો અનુભવ કરે છે;

• આક્રમક વાતાવરણમાં કામ કરે છે; 150 મીટરથી વધુ લાંબી કેબલ દ્વારા જોડાયેલ;

• જાળવણી વિના લાંબા સમય સુધી કામ કરવું જોઈએ;

• એન્જિન ઓપરેશન દરમિયાન, વોલ્ટેજ પગલું દ્વારા પગલું વધે છે;

• મોટરનું રેટ કરેલ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ 690 વોલ્ટ છે.

તે યાદ રાખવું જોઈએ કે સાઇનસોઇડલ ફિલ્ટરનો ઉપયોગ તેના નજીવા મૂલ્ય કરતાં ઓછી આવર્તન સાથે કરી શકાતો નથી (ડાઉનવર્ડ ફ્રીક્વન્સીનું મહત્તમ અનુમતિપાત્ર વિચલન 20% છે), તેથી ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરની સેટિંગ્સમાં તે મર્યાદા સેટ કરવી જરૂરી છે. નીચે આવર્તન. અને 70 હર્ટ્ઝથી ઉપરની આવર્તનનો ઉપયોગ ખૂબ જ કાળજીપૂર્વક કરવો જોઈએ અને કન્વર્ટરની સેટિંગ્સમાં, જો શક્ય હોય તો, કનેક્ટેડ સાઈન ફિલ્ટરની કેપેસિટેન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સના મૂલ્યો પૂર્વ-સેટ કરો.

યાદ રાખો કે ફિલ્ટર પોતે ઘોંઘાટીયા હોઈ શકે છે અને શરીરની નોંધપાત્ર માત્રામાં ઉત્સર્જન કરી શકે છે, કારણ કે રેટેડ લોડ પર પણ તેના પર લગભગ 30 વોલ્ટ ઘટી જાય છે, તેથી ફિલ્ટરને યોગ્ય ઠંડકની સ્થિતિમાં ઇન્સ્ટોલ કરવું આવશ્યક છે.

બધા ચોક અને ફિલ્ટર શક્ય તેટલા ટૂંકા શિલ્ડેડ કેબલનો ઉપયોગ કરીને મોટર સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોવા જોઈએ. તેથી, 7.5 કેડબલ્યુ મોટર માટે, ઢાલવાળી કેબલની મહત્તમ લંબાઈ 2 મીટરથી વધુ ન હોવી જોઈએ.

સામાન્ય મોડ ફિલ્ટર - કોર

સામાન્ય મોડ ફિલ્ટર્સ ઉચ્ચ આવર્તન અવાજને દબાવવા માટે રચાયેલ છે. આ ફિલ્ટર એ ફેરાઇટ રિંગ (વધુ સ્પષ્ટ રીતે, અંડાકાર પર) પરનું વિભેદક ટ્રાન્સફોર્મર છે, જેની વિન્ડિંગ્સ એ મોટરને ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સાથે જોડતા સીધા ત્રણ-તબક્કાના વાયર છે.

આ ફિલ્ટર મોટર બેરિંગ્સમાં ડિસ્ચાર્જ દ્વારા પેદા થતા કુલ પ્રવાહોને ઘટાડવાનું કામ કરે છે. પરિણામે, સામાન્ય મોડ ફિલ્ટર મોટર કેબલમાંથી શક્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઉત્સર્જન ઘટાડે છે, ખાસ કરીને જો કેબલ ઢાલ ન હોય. ત્રણ તબક્કાના વાહક મુખ્ય વિન્ડોમાંથી પસાર થાય છે અને રક્ષણાત્મક પૃથ્વી વાહક બહાર રહે છે.

ફેરાઈટ (મોટર ઓપરેશન દરમિયાન ફેરાઈટ કોર વાઈબ્રેટ થાય છે) પરના સ્પંદનોની હાનિકારક અસરોથી ફેરાઈટને સુરક્ષિત રાખવા માટે કોરને ક્લેમ્પ સાથે કેબલ સાથે ઠીક કરવામાં આવે છે. આવર્તન કન્વર્ટરની ટર્મિનલ બાજુ પર કેબલ પર ફિલ્ટર શ્રેષ્ઠ રીતે માઉન્ટ થયેલ છે. જો ઓપરેશન દરમિયાન કોર 70 ° સે કરતા વધુ સુધી ગરમ થાય છે, તો આ ફેરાઇટની સંતૃપ્તિ સૂચવે છે, જેનો અર્થ છે કે તમારે કોરો ઉમેરવાની અથવા કેબલને ટૂંકી કરવાની જરૂર છે. ઘણા સમાંતર ત્રણ-તબક્કાના કેબલને તેમના પોતાના કોર સાથે સજ્જ કરવું વધુ સારું છે.