Косинус Фи (ПЧ-АД), Прошу помочь разобраться Опции

[Scan]

Всем добрый день. У меня имеется вопрос, думаю вы как более опытные люди, сможете на него ответить. Много тем на эту тематику в интернете, но я нигде не нашел определенного и четкого ответа. Расматриватся связка Преобразователя частоты (ROBICON Perfect Harmony - Siemens) и Асинхронного двигателя. Преобразователь частоты имеет cos f = 0,96, Асинхронный электродвигатель имеет cos f = 0,86.
Вопросы:
1. Какой все же будет cos f этой установки (ПЧ+АД). Будет ли он равен cos f (ПЧ), или же будет равен cos f (ПЧ) * cos f (АД)? Прошу аргументировано дать ответ на тот или иной вариант. А если есть, ссылку на учебник, где конкретно рассмотрен данный вопрос.
2. И с чем связан такой высокий cos f в ПЧ? Это cos f вводного трансформатора ПЧ? Или же это связано с тем, что применяются звенья постоянного тока (мост Ларионова)?

[Scan]

Всем добрый день. У меня имеется вопрос, думаю вы как более опытные люди, сможете на него ответить. Много тем на эту тематику в интернете, но я нигде не нашел определенного и четкого ответа. Расматриватся связка Преобразователя частоты (ROBICON Perfect Harmony - Siemens) и Асинхронного двигателя. Преобразователь частоты имеет cos f = 0,96, Асинхронный электродвигатель имеет cos f = 0,86.
Вопросы:
1. Какой все же будет cos f этой установки (ПЧ+АД). Будет ли он равен cos f (ПЧ), или же будет равен cos f (ПЧ) * cos f (АД)? Прошу аргументировано дать ответ на тот или иной вариант. А если есть, ссылку на учебник, где конкретно рассмотрен данный вопрос.
2. И с чем связан такой высокий cos f в ПЧ? Это cos f вводного трансформатора ПЧ? Или же это связано с тем, что применяются звенья постоянного тока (мост Ларионова)?

[vladun]

Представьте себе, что Вы не знаете , что "там стоит за ЧП" .... Т.е. не Ваша забота, что там да как... В конце концов к сети подключается не двигатель, а Чп, вот отсюда и смотрите - суммирующий косинус будет 0.96 т.е. к-т частотника.

PS: ИМХО у Вас, какое-то маленькое значение, он вообще близок к 1 обычно - 0.98 и выше..

Displacement Power Factor (cos j) ............................. near unity (> 0.98)

- это данные от "древнего" 20-ти летнего VLT2800

[vladun]

Ну вот по второму пункту - Вы правы - промежуточные фильтры гармоник (дроссели):

As all 400 V units in the VLT 2800 Series have
intermediate circuit coils, there is only a low amount
of harmonic mains supply interference. This gives
a good power factor (lower peak current), which
reduces the load on the mains installation.

[Scan]

Спасибо за ответ, я понял Вашу мысль. Но хотелось бы поподробнее рассмотреть суть, то есть:
1. Конечным потребителем является двигатель (cos f = 0,86). И мы, внедряя преобразователь частоты, говорим что повысили косинус фи до значения 0,96. Но двигатель то остался прежним. Первый вопрос заказчика: Куда дели реактивную мощность?
2. Может кто подробно изучал данный вопрос? Все же за счет чего такой хороший косинус у преобразователя частоты?
Для полноты, прикрепляю схему силовой ячейки данного ЧРП.

Ну вот по второму пункту - Вы правы - промежуточные фильтры гармоник (дроссели):

То есть получается, если смотреть по схеме то за высокий коэффициент мощности (в нашем случае это и косинус фи) отвечают фильтры? которую установлены на схеме между выпрямительным мостом и IGBT-транзисторами? (P.S. Высшие гармоники напряжения оказывают отрицательное влияние на работу системы электроснабжения, вызывая дополнительные активные потери в трансформаторах, электрических машинах и сетях; повышенную аварийность в кабельных сетях; уменьшение коэффициента мощности за счёт мощности искажения, вызванной протеканием токов высших гармоник; а также ограниченное применение батарей конденсаторов для компенсации реактивной мощности.
Источниками высших гармоник тока и напряжения являются электроприёмники с нелинейными нагрузками. Например, мощные выпрямители переменного тока, применяемые в металлургической промышленности и на железнодорожном транспорте, газоразрядные лампы и др.)

Сообщение отредактировал Scan - 16.3.2015, 17:04

Прикрепленные файлы

 ____________________.jpg ( 27,91 килобайт ) Кол-во скачиваний: 14

 

[LordN]

между мостами, диодным и транзисторным, вернее, между диодным мостом и фильтрующими конденсаторами, ставится дроссель и ключ PFC. он, PFC, и делает косинус фи таким большим.

[vladun]

Коллега, покажите, где тут стоит PFC:
 4444.jpg ( 21,98 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46

ИМХО, его тут нет...

[Scan]

Согласен, с vladun, никакого дросселя и ключа PFC нет. Также дополнительно прикладываю рисунок с структурой этого высоковольтного ЧРП + повторно схема силовой ячейки.

Сообщение отредактировал Scan - 16.3.2015, 18:53

Прикрепленные файлы

 ______________.jpeg ( 69,65 килобайт ) Кол-во скачиваний: 7

 

[SiberiaN]

По моему для начала Вам нужно почитать что такое cos f, откуда он берется, и много вопросов отпадут сами.

[LordN]

Коллега, покажите, где тут стоит PFC:
 4444.jpg ( 21,98 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46

ИМХО, его тут нет...

его там нету. или не показан.

[vladun]

Согласен, с vladun, никакого дросселя и ключа PFC нет. Также дополнительно прикладываю рисунок с структурой этого высоковольтного ЧРП + повторно схема силовой ячейки.

дроссель видно даже невооруженным глазом на моей пикче...

его там нету. или не показан.

скорее всего, на 99.9 его там таки нет - старый привод ...

PS: кстати, это единственная "схема", которая помогала мне ремонтировать VLT2880...

Сообщение отредактировал vladun - 16.3.2015, 19:28

[Scan]

дроссель видно даже невооруженным глазом на моей пикче...



скорее всего, на 99.9 его там таки нет - старый привод ...

PS: кстати, это единственная "схема", которая помогала мне ремонтировать VLT2880...

наверное не правильно понял, на моей схеме нет дросселя

По моему для начала Вам нужно почитать что такое cos f, откуда он берется, и много вопросов отпадут сами.

что это такое я представляю, но не могу соотнести эту теорию к данной задачке, поэтому и обратился с вопросом на данный форум. Понимаю, что для многих из вас это как "два пальца об асфальт", почему бы не поделиться своими знаниями?

[vladun]

наверное не правильно понял, на моей схеме нет дросселя



что это такое я представляю, но не могу соотнести эту теорию к данной задачке, поэтому и обратился с вопросом на данный форум. Понимаю, что для многих из вас это как "два пальца об асфальт", почему бы не поделиться своими знаниями?

я не о Вашей схеме, а о своей - там есть дроссель (и не один) и на всех серьезных приводах Danfoss он есть...
В этом ЧП (VLT2880 11 кВт, 400 В) он вот такой (из-за него привод ну о-о-очень тяжелый):



А это входной RFI фильтр :

[Scan]

я не о Вашей схеме, а о своей - там есть дроссель (и не один) и на всех серьезных приводах Danfoss он есть...
В этом ЧП (VLT2880 11 кВт, 400 В) он вот такой (из-за него привод ну о-о-очень тяжелый):



А это входной RFI фильтр :

Индуктивный фильтр
Индуктивный фильтр применяется для выпрямителей средней и большой
мощности, так как позволяет обеспечить непрерывность тока в цепи нагрузки и
благоприятный режим работы выпрямителя. Выпрямители с индуктивным
фильтром применяются в широком диапазоне выпрямленных напряжений.
Такие выпрямители имеют большее внутреннее сопротивление по сравнению с
выпрямителями с емкостным фильтром. Применение индуктивного фильтра
ограничивает импульс тока через диоды при включении выпрямителя в
питающую сеть. Недостатком выпрямителей с таким фильтром являются
перенапряжения, возникающие на выходной емкости и на дросселе фильтра
при включении выпрямителя и при скачкообразных изменениях тока нагрузки,
что представляет опасность для элементов самого выпрямителя и его нагрузки.
Также следует учесть высокую стоимость и большие массо-габариты
дросселей.
Емкостной фильтр
Для маломощных потребителей простейшим фильтром является
конденсатор, подключаемый параллельно нагрузке, в мощных выпрямительных
установках применение такого фильтра не рекомендуется, так как он ухудшает
форму токов в вентилях и обмотках трансформатора, что приводит к росту
потерь в них и повышению установленной мощности, а также ухудшению
гармонического состава тока питающей сети. Выпрямители, нагруженные на
фильтр в виде конденсатора, используются в широком диапазоне
выпрямленных напряжений. Трансформаторы этих выпрямителей должны
иметь большую мощность, чем выпрямители с индуктивным фильтром. К
недостаткам выпрямителей с емкостным фильтром относятся большая
амплитуда тока через выпрямительный диод в момент включения источника.
Г-образный фильтр
Представляет собой соединение чаще всего индуктивного и емкостного
фильтров, начинаясь с индуктивного элемента, позволяет обеспечить
непрерывность тока в цепи нагрузки и благоприятный режим работы
выпрямителя, однако из-за наличия активного сопротивления дросселя
применение этого фильтра при маломощной нагрузке нежелательно. По
массогабаритным показателям и стоимостным качествам Г-образный фильтр
лучше индуктивного, но хуже емкостного.

В моем случае применен емкостной фильтр.

[Usach]

2. И с чем связан такой высокий cos f в ПЧ? Это cos f вводного трансформатора ПЧ? Или же это связано с тем, что применяются звенья постоянного тока (мост Ларионова)?

Вы не забывайте: в учебниках, форма питающего асинхронный двигатель напряжения - 1-я гармоника... "под неё" и cos f считается... а форма выходного напряжения реального ПЧ - она какая?... вот поэтому и cos f такой... т.к. там "высоких" мнохо... также как и форма тока - хоть и близкая к синусоиде - но в всё таки - не "чистая" синусоида...
Другое дело, что из всех известных методов преобразования мощности при регулировании асинхронников, метод ПЧ - самый экономичный... т.е. не от "хорошей жизни", а просто нет ничего более эффективного...
Дроссели, конденсаторы и прочие фильтры ставят не для нагрузки - коей является асинхронник - а исключительно для питающей сети.... (случай с длинной подводкой к асинхроннику я сейчас не рассматриваю). Патаму чта ПЧ ОЧЕНЬ портит сеть... ...поэтому и приняты нормы по "электромагнитной совместимости" (а точнее - переведены и у нас то же приняты)... к КПД системы ПЧ+АД оне отношения не имеют... КПД и ПЧ и АД определяются производителем и обусловлены технологией производства, свойствами применяемых материалов, конструкцией ротора/статора и алгоритмом преобразования ПЧ (U/f или вектор)..... А уже потом - в реальных сетях, если фильтры и ставят, то понятно (раз фильтры пасссивные), что и КПД всей системы (фильтры+ПЧ+АД) - они конечно же то же понижают... Но - возьмите себе для примера ПЧ+АД мощностью до 3-4 кВт - и можете фильтры не ставить... чтоб картинку не портили... я, например - так и делаю... для насосных станций водоснабжения и циркуляционных насосов отопления и ГВС... и - ничо... всё прекрасно работает... но, правда только на двух высотках у меня 4-х кВт-ные ПЧ стоят... на остальных - 1,5;2,2 и 3-х кВт-ные...
на 1,5кВт-ном повысительном насосе проводил "натурный" эксперимент... Через разогнанный на 50 Гц ПЧ насос давил 7,5 очков. При переключении напрямую от сети выдал 8,2 очка... Цифири моху немного наврать, но если хотите - заеду и ещё раз эксперимент проведу...

[Scan]

Также дополнительный вопрос: пропускает ли выпрямитель реактивный ток во время открытия диодов? Или же емкостной фильтр помимо функции сглаживания , так же будет выступать в роли компенсатора?

[vladun]

Любой нелинейный элемент порождает реактивную мощность (когда вектор тока сдвигается относительно вектора напряжения). Задача конструктора не обойти это свойство ибо нереально, а компенсировать его. Вот и придумывают схемы. ИМХО.
Теория, теория... давайте практику...

[Scan]

Судя по данному учебнику вентильные преобразователи обладают низким коэффициентом мощности, и оказывают значительное влияние на питающую сеть (описание начиная с страницы 254). Хотя согласно вышенаписанным сообщениям говорилось, что выпрямитель "не пропускает" реактивную мощность". Что скажете?

Прикрепленные файлы

 __________._.___________________________.djvu ( 3,31 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 12

 

[vladun]

Учебнику 27 лет - выкинуть в топку..
Меня в 90-х учили, что частотное регулирование нерационально, т.к. преобразователи очень дорогие. А ведь тогда речь шла о сотнях киловатт насосов оросительных систем (дождевание). Сейчас вспоминаю с улыбкой.

[Михайло]

Косинус фи - это характеристика отдельно взятой электрической цепи. косинус фи - это сдвиг между синусоидой u(t) и синусоидой i(t) в данной конкретной цепи. Если взять цепь питания ПЧ (вход ПЧ), то для этой цепи будет косинус фи 0,96. Если взять цепь питания асинхронного двигателя (на выходе ПЧ), то косинус фи тут равен 0,86. То есть никакого конфликта и парадокса нет.
Теперь что касается объяснения того, куда девается реактивная мощность. Дело не в выпрямителе, дело в конденсаторе в звене постоянного тока. Этот конденсатор компенсирует реактивную мощность абсолютно также как это делается в компенсаторах реактивной мощности.

Таким образом установка ПЧ перед АД вовсе не устраняет реактивную мощность, а лишь компенсирует ее. Реально снижаются электрически потери, так как колебательный LC-контур сократился до системы "ПЧ-АД" и уже не включает в себя питающую сеть со всеми понижающими трансформаторами, там уже косинус фи 0,96 или около того....

[poludenny]

Как выше сказали, реактивная мощность циркулирует между двигателем и ёмкостью звена постоянного тока, поэтому косинус фи двигателя как был, так и остался.
Входной выпрямитель ПЧ не может пропускать обратный ток, поэтому и косинус фи ПЧ ~ 1.

Но не все так красиво, потому что значительно повышается коэффициент гармоник. А гармоники не передают полезной мощности, поэтому и общий коэф. мощности не равен 1.

Вообще, к ПЧ неправильно применять понятие косинуса фи.

[По самые по...]

Как выше сказали, реактивная мощность циркулирует между двигателем и ёмкостью звена постоянного тока, поэтому косинус фи двигателя как был, так и остался.
...

Нет, он другой, т.к. на двигатель поступает не синусоидальное напряжение, а прямоугольники. Но это и не важно!

...Входной выпрямитель ПЧ не может пропускать обратный ток, поэтому и косинус фи ПЧ ~ 1.
...

При чем тут обратный ток? На входе стоит выпрямитель и работает емкость звена постоянного тока! Любой дроссель, установленный перед емкостью (RFI, ACDR, DCDR) давит гармоники, но ухудшает косинус фи коэффициент мощности по входу системы.

[Andrew_2610]

Любой нелинейный элемент порождает реактивную мощность (когда вектор тока сдвигается относительно вектора напряжения). Задача конструктора не обойти это свойство ибо нереально, а компенсировать его. Вот и придумывают схемы. ИМХО.
Теория, теория... давайте практику...

жжете. нелинейный. неправильно. читайте тоэ.

[vladun]

жжете. нелинейный. неправильно. читайте тоэ.

ок, оговорка,
реактивные элементы имелись ввиду..

[Andrew_2610]

ок, оговорка,
реактивные элементы имелись ввиду..

открою Вам страшную тайну - выпрямитель это нелинейный элемент. Не реактивный.

[vladun]

открою Вам еще одну - конденсатор и дроссель, входящие в него в качестве фильтра - реактивные...
хотите сказать, что диод смещает вектор тока относительно вектора напряжения ???

[Andrew_2610]

открою Вам еще одну - конденсатор и дроссель, входящие в него в качестве фильтра - реактивные...
хотите сказать, что диод смещает вектор тока относительно вектора напряжения ???

что вы упираетесь? вам сказали что-то - погуглите, почитайте. а вы рогом уперлись. поищите осциллограммы входного тока выпрямителя. почитайте про мощность искажения.

[vladun]

Да нет, это вы уперлись рогами и пытаетесь заставить меня перейти от разговора о мощности реактивной, о которой вопрошал ТС, к так вам дорогой мощности искажения... Никто о ней тут не говорил, так шта...

PS: или вы уже нашли в АД искажения мощности ???

[Andrew_2610]

0,96Да нет, это вы уперлись рогами и пытаетесь заставить меня перейти от разговора о мощности реактивной, о которой вопрошал ТС, к так вам дорогой мощности искажения... Никто о ней тут не говорил, так шта...

PS: или вы уже нашли в АД искажения мощности ???

в этой ветке куча ошибок. кто говорит, что у Пч косинус фи 0,96? это как? исходно неправильно было сформулировано.
можно, конечно, забыть о мощности искажения. Но она есть. Известно про нее уже давно. Это пример обычной безграмотности. Технической или нетехнической - какая разница?
надо читать литературу, а не лошить по форумам.