Цитата(witboy @ Aug 19 2005, 09:15 )
Итак вопрос: такли уж нужен фильтр и в каких случаеях он необходим?
В системах вентиляции мощность отнюдь не ограничена 7,5 кВт. Бывают дымососы 200кВт, да и в метро например неслабые вентиляторы...
Качество электроэнергии - важный вопрос. Существует множество нормативов, её регламентирующих. По старым советскими ГОСТам гармонические искажения могут составлять не более 5%... Искажения становятся особенно важны при сравнимости мощности источника питания и нагрузки, например на судах (или уровень завод-электростанция).
На самом деле математически и физически всё это легко оценить, но если не обращать внимания на «некачественную» нелинейную нагрузку, то оценить вред, приносимый системе очень сложно – он будет оказан не сразу, а по капельке, и при отказе некого оборудования, скажем через 2 года или его повышенном старении - очень сложно провести жёсткую связь с другими потребителями в сети.
Применение частотных преобразователей имеет побочный вред:
1) Высокочастотные помехи. Мешают работе например мобильных телефонов. Подавляются RFI – фильтром, бывают встроенные, бывают множества разных видов. Например, у нас есть встроенный фильтр, обеспечивающий соответствие стандарту EN 55011-1A, но с внешним модулем RFI фильтра уже EN 55011-1B. Нужно вам это, вы готовы платить? Ну если это крутая гостиница или бизнес-центр – думаю да. А если склад? Вероятно, не очень.
2) (LC-фильтр на выходе) Несинусоидальность тока и пиковые перенапряжения на выходе ЧП влияет на повышенное старение изоляции и износ подшипников. Специальный двигатель для частотного преобразователя на 5% дороже, а иначе производитель может снять гарантию. Факт – 95% ЧП в настоящее время ставится на простой двигатель (у российских межвитковая изоляция слабее), но якобы «никто не жаловался». Возможно, просто не успели или гарантийный срок оборудование отстояло... По стандартам пики перенапряжения ШИМ-модуляции не должны превышать 900В, но в большинстве частотников эта величина находится в районе 1400-1500В (зависит в том числе от длины и типа кабеля – волновые процессы в кабеле обусловлены распределёнными индуктивностью и ёмкостью – системный показатель). Вывод: с качественным сигналом на выходе ЧП можно не предусматривать специализированный двигатель.
3) Гармоники. В Европе стандарт EN (IEC) 61000-3-2. Один из показателей: THD (Total Harmonic Distortion) – суммарное гармоническое искажение. Для стандартного шестипульстного выпрямителя THD=104,52%. Подавляются встроенным дросселем в цепи постоянного тока (THD=42,51%); дросселем на входе в цепи переменного тока (THD=43,84%); мультипульсные выпрямители (12-диодный мост THD=10,68%, 18 – THD=8,9%) – мультипульсные конвертеры очень чувствительны к дисбалансу (0,5% против 3% для шестипульсных), существующим гармоническим искажениям – на практике характеристики ухудшаются; активные выпрямители (PWM-rectifier, THD=9,14%, высокие потери в дросселе, нет гармоник низшего порядка, высокие ВЧ-помехи).
Коэффициент мощности (PF- power factor) в синусоидальных сетях то же самое, что cos(f), но при нелинейной нагрузке cos(f)=0,99=1, а PF=1/(корень[1+THD*THD]). (Не забудем привести к относительным единицам THD/100%). Таким образом, без фильтров и входного дросселя коэффициент мощности 0,69, с встроенной простейшей катушкой в цепи постоянного тока или с дросселем в питающей цепи – уже 0,92.
Искажение напряжения на низковольтной стороне трансформатора вызывается двумя причинами:
ФОНОВОЕ ИСКАЖЕНИЕ
- передаётся со стороны среднего напряжения
- присутствует даже при ненагруженном трансформаторе
ИСКАЖЕНИЕ ОТ НАГРУЗКИ
- Вызывается падением напряжения в трансформаторе из-за гармонических токов нагрузки
Из сети потребляются несинусоидальные токи, пульсирующая мощность от источника питания. Все периодические сигналы могут быть представлены в виде суммы синусоидальных функций с периодами, кратными периоду фундаментальной составляющей, таким образом, разложение Фурье позволяет нам применять теорию цепей переменного тока к несинусоидальным сигналам...
Знания, которые нужны для расчёта искажения напряжения – это гармонические токи нелинейной нагрузки и импеданс короткого замыкания системы: НЕВОЗМОЖНО предсказать искажение напряжения только на основании характеристик привода (зависит также от проводов [например, чем длиннее кабель – тем больше пик перенапряжения], эквипотенциальности заземления и т.п.). Искажение напряжения – это параметр, характеризующий систему и влияет на помехи для других пользователей и источников - требуются бОльшие трансформаторы, кабели и проч. Искажение тока (характеристика устройства) - определяется конкретным приводом и оборудованием – вклад в потери системы.