Сертификация частотных преобразователей

01

Что применяется

02

Категории по электромагнитной совместимости

Преобразователи разделяются по среде применения: оборудование первой категории предназначено для жилых и коммерческих зон с питанием от общей сети низкого напряжения, второй — для промышленных объектов с собственной трансформаторной подстанцией. Требования к уровню кондуктивных помех для первой категории существенно строже, и выполнить их без встроенного или внешнего фильтра невозможно. Практический смысл различия в том, что промышленный преобразователь, установленный в жилом здании или в торговом центре, формально соответствует своей категории, но создаёт помехи, недопустимые в этой среде. Категория указывается изготовителем в документации и в маркировке, и подбирать её нужно по фактическому месту установки, а не по мощности оборудования.

03

Фильтры и монтаж

• входной фильтр радиопомех для соответствия заявленной категории;
• сетевой дроссель для снижения гармоник и защиты от бросков;
• моторный дроссель или синус-фильтр при длинном кабеле до двигателя;
• экранированный кабель двигателя с заземлением экрана с обеих сторон;
• раздельная прокладка силовых и сигнальных цепей;
• заземление шкафа с малым сопротивлением на высокой частоте;
• ограничение длины кабеля до двигателя по данным изготовителя;
• отдельные вводы для силовых и для управляющих кабелей.

04

Влияние на сеть и на двигатель

Преобразователь искажает форму тока, потребляемого из сети, и создаёт гармоники, которые нагревают трансформаторы и кабели и увеличивают потери. При большом числе приводов на объекте это приводит к перегрузке нейтрали и к сокращению ресурса оборудования. Со стороны двигателя картина иная: широтно-импульсная модуляция даёт крутые фронты напряжения, которые при длинном кабеле отражаются и удваиваются на клеммах, разрушая межвитковую изоляцию. Отсюда два практических требования: применять двигатели с изоляцией, рассчитанной на питание от преобразователя, и ограничивать длину кабеля либо устанавливать выходной фильтр. Отдельный эффект — подшипниковые токи, которые протекают через тела качения и приводят к их разрушению; защитой служат изолированные подшипники или токосъёмные кольца.

05

Функции безопасности привода

06

Тепловой режим и защита

• отвод тепла от радиатора и требования к вентиляции шкафа;
• снижение номинального тока при высокой температуре и на высоте;
• защита от перегрузки по току и от короткого замыкания;
• контроль перегрева силовых модулей;
• защита от превышения и от снижения напряжения питания;
• обрыв фазы и перекос напряжений;
• торможение: тормозной резистор и рассеиваемая мощность;
• степень защиты оболочки и запылённость помещения.

07

Комплект документов

1. техническое описание с мощностью, током и напряжением питания;
2. категория по электромагнитной совместимости и условия её выполнения;
3. протоколы испытаний по электробезопасности и по ЭМС;
4. сведения о встроенных фильтрах и о требованиях к внешним;
5. данные о функциях безопасности и об уровне полноты;
6. руководство по эксплуатации и по монтажу на русском языке;
7. ограничения по длине кабеля двигателя и требования к экранированию;
8. сведения о снижении характеристик при отклонении условий.

08

Ввод в эксплуатацию

1. проверить соответствие категории по ЭМС месту установки;
2. смонтировать преобразователь в шкафу с обеспечением вентиляции;
3. выполнить заземление шкафа и экранов кабелей по требованиям изготовителя;
4. подключить двигатель экранированным кабелем допустимой длины;
5. установить необходимые фильтры и дроссели;
6. ввести параметры двигателя и провести автонастройку;
7. настроить защиты и функции безопасности;
8. проверить работу на всех режимах и зафиксировать параметры.

09

Подбор под задачу

10

Экономический эффект и его пределы

Основной аргумент в пользу частотного регулирования — экономия энергии на насосах и на вентиляторах, где потребляемая мощность зависит от скорости в кубе: снижение оборотов на четверть даёт снижение потребления почти вдвое. Эффект реален, но достигается только при переменной нагрузке: если механизм постоянно работает на номинале, преобразователь добавляет собственные потери и экономии не даёт. Второй источник выгоды — плавный пуск, который снижает пусковые токи и механические ударные нагрузки, продлевая ресурс муфт, ремней и подшипников. Третий — исключение дросселирования в трубопроводах, где регулирование задвижкой заменяется изменением оборотов насоса. Расчёт окупаемости строится на профиле нагрузки за год, а не на паспортной мощности.

11

Эксплуатация и обслуживание

• очистка радиаторов и вентиляторов охлаждения от пыли;
• контроль состояния вентиляторов преобразователя и шкафа;
• проверка затяжки силовых клемм после первых недель работы;
• контроль состояния конденсаторов звена постоянного тока по наработке;
• проверка функций безопасности с установленной периодичностью;
• архивирование параметров настройки для восстановления после замены;
• контроль журнала аварий и анализ повторяющихся отключений;
• поддержание температуры и влажности в шкафу в допустимых пределах.

12

Совместимость с устройствами защитного отключения

Преобразователь создаёт постоянную составляющую тока утечки, и обычное устройство защитного отключения типа AC на неё не реагирует либо теряет чувствительность. Это создаёт опасную иллюзию защиты: аппарат установлен, индикация исправна, но при повреждении изоляции он не сработает. Для цепей с частотными преобразователями применяются устройства типа B, реагирующие на переменный, пульсирующий и сглаженный постоянный дифференциальный ток. Вторая сторона проблемы — ложные срабатывания: ёмкостные токи утечки через экран кабеля и через фильтр складываются, и при нескольких приводах на одной линии суммарный ток утечки превышает уставку. Решение — раздельные линии, уставка с учётом суммарной утечки и применение фильтров с нормированным током утечки, а не отключение защиты, к которому прибегают чаще всего.

13

Типовые ошибки

• выбор категории по ЭМС без учёта места установки;
• отсутствие фильтра при работе в жилой или в коммерческой зоне;
• неэкранированный кабель двигателя или экран, заземлённый «косичкой»;
• превышение допустимой длины кабеля без выходного фильтра;
• применение двигателя, не рассчитанного на питание от преобразователя;
• монтаж в шкафу без расчёта теплового режима;
• использование безопасного отключения момента вместо отключения питания при ремонте;
• совместная прокладка силовых и сигнальных кабелей.