Zabezpieczenie obwodu z przemiennikiem częstotliwości

06.08.2021 How to / Sterowanie i akwizycja danych
Zabezpieczenie obwodu z przemiennikiem częstotliwości
Wizerunek autora
Paulina Łapińska
Producent: UNITRONICS
  • Zakłady przemysłowe
  • Woda i ścieki

Zabezpieczenia wszelkich urządzeń elektronicznych na samym początku stanowi pewną czarną magię. Nie wiadomo co z czym połączyć lub jaką kolejność danych zabezpieczeń będzie odpowiednia albo jakie wartości znamionowe powinny posiadać te zabezpieczenia. W przypadku przemienników częstotliwości bardzo dużo ułatwia najczęściej sam producent, podając parametry danego urządzenia lub przedstawia konkretny model ze swojej oferty. Zobacz, jak wygląda w praktyce poprawne podłączenie przemiennika częstotliwości do sieci.

Powrót do Akademii falowników Unitronics

Schemat połączenia

Poniżej znajduje się schemat połączenia jednego falownika z zasilaniem trójfazowym z indukcyjnym silnikiem asynchronicznym. Dodatkowo zostały uwzględnione wszystkie możliwe peryferia, które możemy podłączyć do przemiennika częstotliwości.

1 – Rodzaje zasilania

Przy doborze i podłączeniu na uwadze trzeba mieć fakt, że na rynku są dostępne przemienniki częstotliwości o zasilaniu jednofazowym oraz trójfazowym. Ten rodzaj zasilania jest istotny przy doborze kolejnych komponentów takich jak bezpiecznik, filtry czy dławiki. W Polsce falowniki jednofazowe zasilane są napięciem, które płynie w gniazdkach każdego domu, czyli 230V AC. Silniki trójfazowe zasilane są napięciem 3x400V AC.

Falowniki Unitronics przy zasilaniu jednofazowym przyjmują zakres napięcia od 200 do 240V AC, a zakres napięcia przy zasilaniu trójfazowym to 380-440V AC.

2 - Zabezpieczenie zasilania

Najpopularniejszymi zabezpieczeniami w obwodach elektrycznych są bezpieczniki lub wyłączniki nadprądowe. Mają one za zadanie wyłączyć układ, jeśli prąd przez niego pobierany wzrośnie powyżej wartości, na którą jest ustawiony dany bezpiecznik lub wyłącznik. Również takie zabezpieczenie ma na celu wyłączyć układ w przypadku zwarcia. 

W przypadku doboru bezpieczników lub wyłączników nadprądowych do przemienników Unitronics do danego modelu falownika jest określona wartość prądu znamionowego. Została ona przedstawiona poniżej.

3 – Stycznik sieciowy

Dzięki niemu załączymy i wyłączymy obwód z falownikiem. Styczników sieciowych używa się głównie właśnie do załączania układów o dużych prądach takich jak silniki elektryczne czy grzałki. Przy doborze należy zwrócić uwagę na obciążalność styków oraz rodzaj obciążenia.

Prądy znamionowe stycznika w zależności od modelu falownika zostały przedstawione w tabeli, która znalazła się w rozdziale powyżej.

4 – Dławik sieciowy

Dławiki sieciowe wpięte w obwód zasilający falownik będą pełnić kilka funkcji. Najważniejszą ich rolą jest redukcja wyższych harmonicznych prądu oraz ograniczenie prędkości narastania prądu rozruchowego, który pojawia się w układzie. Ogranicza również impulsy prądowe, które są spowodowane wahaniami napięcia sieci, a to powoduje zwiększenie żywotności kondensatorów obwodu pośredniego tym samym przedłużając bezawaryjna pracę urządzenia.

Zaleca się używanie dławików sieciowych wszędzie tam, gdzie do jednego źródła zasilania została podłączona większa ilość falowników lub inne urządzenia elektroniczne, które mogą zostać narażone na wahania napięcia sieci i udary prądowe.

5 – Filtr wejściowy (EMI)

Filtry wejściowe mają za zadanie ograniczyć wyższe harmoniczne prądu oraz tłumić zakłócenia wysokiej częstotliwości, które mogłyby przedostać się do sieci zasilającej i zakłócić działanie innych urządzeń elektronicznych podłączonych do sieci.

Filtry EMI (C3) w przemiennikach częstotliwości Unitronics są domyślnie wbudowane w modele od mocy 4kW. Do modeli o niższej mocy istnieje możliwość zakupu takiego filtru.

Tego rodzaju filtry montuje się jak najbliżej falownika możliwie najkrótszym przewodem. Pomiędzy filtrem a falownikiem zaleca się używanie przewodów ekranowanych.

6 – Przemiennik częstotliwości

Przemiennik sam w sobie posiada bardzo dużo zabezpieczeń: zabezpieczenia przed utratą faz, spadku częstotliwości przy nagłej stracie zasilania, zabezpieczenia przed przepięciem, automatyczne ograniczenie prądu, zabezpieczenia przed przeciążeniem lub niedociążeniem silnika. Dzięki temu, kiedy nawet nie zastosujemy innych peryferii zabezpieczających te wcześniej wymienione zabezpieczenia w pewnym stopniu pomogą uchronić nas przed niechcianymi zjawiskami. Jednak one nie wyeliminują zakłóceń powstałych w skutek pracy falownika i silnika w sieci.

Więcej o przemienniku częstotliwości w artykule Podstawowe informacje na temat przemiennika częstotliwości.

7 – Panel sterowania

Panel sterowania znalazł się tu z dwóch powodów. Pierwszy z nich to taki, że nie wszystkie modele przemienników częstotliwości Unitronics mają możliwość wyciągnięcia panelu sterowania np. na drzwi szafy sterowniczej. Falowniki o mocy poniżej 4kW posiadają panel wbudowany na stałe. Dlatego dla tych modeli jest możliwość zakupu zewnętrznego panelu sterowania, który podłączany jest do urządzenia za pomocą przewodu Ethernet RJ45.

Drugi powód, dla którego zostaje omawiany w tym zestawieniu panel sterowania to fakt, że istnieje taki panel, dzięki któremu mamy możliwość kopiowania parametrów z jednego falownika na drugi. Dzięki temu oszczędzamy czas w konfiguracji falowników, które są używane, np. w produkcji seryjnej maszyn lub powielających się aplikacji.

8 – Filtr wyjściowy

W układach falownikowych możemy spotkać się z różnego rodzaju filtrami lub dławikami wyjściowymi. Ich głównym zadaniem będzie eliminowanie zakłóceń, które są emitowane do otoczenia podczas pracy silnika i falownika. Zastosowanie filtrów wyjściowych nie mają większego wpływu na pracę tych urządzeń, służą one bardziej do zabezpieczenia otoczenia przed zakłóceniami.

Głównymi filtrami wyjściowymi używanymi pomiędzy falownikiem a silnikiem to: dławik sinusoidalny (filtr sinus) oraz dławik silnikowy również znany jako du/dt. Drugi filtr często znany jest jako C2, który znajdzie swoje zastosowanie w budynkach mieszkalnych.

Charakterystyczne cechy każdego z filtrów zostały przedstawione w tabeli poniżej.

Dławik sinusoidalny (filtr sinus)

Dławiki silnikowe / filtr du/dt

  • Kształtuje przebieg sinusoidalny prądu wyjściowego
  • Dławik o dużej pojemności
  • Wydłuża żywotność izolacji silnika
  • Zmniejszenie poziomu hałasu
  • W niektórych przypadkach pozwala na wyeliminowanie przewodów ekranowanych
  • Wysoka indukcyjność
  • Ograniczanie pasm częstotliwości wyjściowych (filtr dolnoprzepustowy LC) do zmniejszenia zakłóceń elektromagnetycznych
  • Ograniczenie stromości narastania napięcia
  • Zmniejszenie wartości prądu upływu
  • Zmniejszenie strat w silniku poprzez obniżenie jego temperatury pracy
  • Minimalne pole rozproszenia

W ofercie przemienników częstotliwości Unitronics widnieją tylko filtry wyjściowe du/dt ukryte pod nazwą filtrów C2. Model takiego filtru jest uzależniony od zakupionego modelu przemiennika częstotliwości.  

9 – Rezystor hamowania

Podczas hamowania silnika, na którego wale jest założona masa o dużej inercji silnik stanie się prądnicą. Wytworzony prąd zacznie płynąć w kierunku falownika i jeśli napięcie na kondensatorach wzrośnie do wartości maksymalnej silnik zostanie odcięty i zacznie hamować wolnym wybiegiem. Jeśli chcemy zwiększyć dynamikę układu można zastosować rezystor hamowania, który przejmie na siebie napięcie wytworzone przez silnik. O tym czy rezystor hamowania będzie potrzebny do Twojej aplikacji oraz jak to obliczyć zostało pokazane w artykule Jak obliczyć rezystor hamowania do przemiennika częstotliwości.

W ofercie przemienników częstotliwości Unitronics są dedykowane konkretne rezystory hamowania do danego przemiennika częstotliwości. Tabela wraz z mocami hamowania rezystorów została przedstawiona poniżej.

10 – Trójfazowy indukcyjny silnik asynchroniczny

Takiego rodzaju silnik jest najczęściej spotykany w automatyce przemysłowej. Na rynku znajdziemy głównie przemienniki częstotliwości dostosowane właśnie do silników trójfazowych. W naszym centrum wiedzy znajduje się artykuł, w którym został przedstawiony podział, budowa oraz najpopularniejsze parametry opisujące silniki. Więcej do przeczytania pod linkiem – Silnik elektryczny pod lupą - co możemy odczytać z tabliczki znamionowej silnika elektrycznego.

Podsumowanie

Można zauważyć, że przy doborze pewnych zabezpieczeń do układów z przemiennikami częstotliwości mamy podane gotowe rozwiązania, np. dany model filtru czy wartość prądu znamionowego bezpiecznika. Jest to ogromne ułatwienie przy zakupie oraz oszczędność czasu podczas doboru, ponieważ nie musimy się zastanawiać czy wybrane zabezpieczenie na pewno będzie odpowiednie.

Kontakt

     Paulina Łapińska 

       Inżynier sprzedaży Unitronics 

       e-mail: paulina.lapinska@elmark.com.pl

       tel.: 22 541 84 76; 605-065-370

 

 

 

 

 

 

 

 

Powrót do Akademii falowników Unitronics