اسپایک ولتاژ چیست؟
اسپایک (نوسانات شدید) ولتاژ بالا (DV/ DT) و حفاظت موتور
دو پدیده ی متفاوت وجود دارند که می توانند DV/ DT بالا و نوسانات بالای ولتاژی را ایجاد کنند.
پدیده ی موج بازتابنده
بازتاب موج ولتاژ عملکردی از زمان افزایش ولتاژ (DV/ DT) و طول کابل های موتور است.
عدم مطابقت امپدانس باعث می شوند پالس های ولتاژی تا در جهتی که از آن آمده اند بازتاب داده شوند.
زمانی که این موجهای بازتاب یافته با امواج ورودی برخورد می کنند، ارزش های آنها به هم اضافه می شود و منجر به ولتاژ اوج ( اسپایک ) بالاتر میگردد (overshoot peak voltage).
همانطوری که طول کابل یا فرکانس حامل را (carrier frequency) افزایش میدهید، به همان نسبت ولتاژ پیک (ولتاژ اوج ابر ضربه) نیز افزایش می یابد.
این مسئله مهم و پنهان:
منجر به شکست و تنزل عایق بندی موتور (سطح و درجه کیفی عایق بندی موتور در زمان شکست تاثیر دارد) یا ترکیدگی در کابل و اتصالات می شود.
پدیده ی مدار رزونانسی
سیستم های الکتریکی با هر طبیعتی دارای فرکانس کاری مشخص و طبیعی هستند.
زمانی که اجزای سیستم دارای فرکانس رزونانسی هستند که مطابق با فرکانس رزونانسی طبیعی سیستم می باشد ولتاژ پیک می تواند به سرعت از مقدار مجاز (overshoot) تجاوز کند.
عملکرد اینورتر(VFD) نسبت به موتور:
[table “5” not found /]ولتاژ مجاز ولتاژ خط به خط است
ولتاژ اوج یک تک دامنه ی خط به خط صفر به بالا است.
برای ولتاژ ۴۸۰ نوسانات شدید پیشنهاد داده شده به ۱۰۰۰ ولت و DV/ DT به ۱۰۰۰ولت/ µs محدود می شوند.
شرایط کاری یک موتور
شرایط کاری یک موتور که برای کار با اینورتر طراحی شده است به طور چشمگیری متفاوت است و این انتخاب یک امتیاز است.
اما، یکی از تفاوت های آشکار در رتبه بندی عایق موتور می باشد.
انجمن ملی سازنده ی برق (NEMA) دارای دو استاندارد متفاوت برای موتورهایی با اهداف عمومی و موتورهایی برای کار با اینورتر می باشد.
به تفاوت عایق بندی توجه داشته باشید.
مقاله فوق را از دست ندهید: انتخاب الکتروموتور و پنج نکته طلایی برای درخواست شما در الکترومارکت
توانایی و تحمل عایق بندی موتور
این ولتاژ اوجی که می تواند توسط موتور در طول حالتی گذارا کنترل شود نیست، بلکه توانایی و تحمل عایق بندی موتور در کنترل اوج های مکرر از خروجی یک اینورتر می باشد.
برای موتورهای استاندارد، ما باید ولتاژ اوج برای یک موتور ۴۸۰ ولت را زیر ۱۰۰۰ ولت نگاه داریم.
برای موتورهای مخصوص اینورتر، ما باید ولتاژ اوج را زیر ۱۵۲۰ ولت نگاه داریم.
عایق موتور مخصوص اینورتر برای ۱۶۰۰ ولت مجاز است؛ DV/ DT نیز مشخص می شود.
ولتاژ اوج موتور و DV/ DT باید هر دو در حدود مشخص شده باشند.
افزایش در امپدانس
ولتاژ حالت عادی زمانی اتفاق می افتد که ولتاژهایی در سه خط خروجی یک درایو به صورت آنی به صفر افزایش نمی یابد.
توصیه میشود مطالعه شود : مقایسه چوک ورودی AC در مقابل چوک لینک DC در الکترومارکت
فیلترهای DV/ DT میزان تغییر سوئیچینگ PWM را همانطوری که توسط بار مشاهده می شوند را پایین می آورند.
این کاهش در میزان تغییر منجر به امپدانس خازن کوپلاژ افزایش یافته بین بلبرینگ موتور و قاب موتور که بلبرینگ در آن نصب است می شود در واقع این نشتی را کاهش میدهد.
این افزایش در امپدانس به نوبه ی خود جریان های حالت معمول آسیب پذیر را کاهش می دهد.
به یاد داشته باشید که این نمودارها نمونه برداری های بالا در یک فرکانس حامل ۲٫۵ کیلوهرتزی تنظیم شده در اینورتر هستند.
نکته:عدم رعایت تنظیم محدوده فرکانس حامل اینورتر با محدوده تحمل فیلتر سینوسی نصب شده باعث تلفات حرارتی شدید هسته فیلتر و آسیب شدید فیلتر و آسیب احتمالی اینورتر میشود.
توجه نمایید درنمونه برداری فوق، فرکانس حامل به ۸ هرتز افزایش یافته است.
به یاد داشته باشد که فرکانس بالاتر مشکل ولتاژ را تشدید می کند.
فرکانس های حامل بالا ممکن است به فیلتر DV/ DT آسیب برساند،
بنابراین برای استفاده از فیلتر DV/ DT خاصی، مطمئن شوید استاندارد تحمل فرکانس حامل فیلتر شما چه عددی است که در تنظیمات اینورتر در حدود استاندارد فیلتر شما تنظیم گردد.
آیا راه دیگری وجود دارد؟
سانترنو سری پنتا (sinus penta) از یک الگوریتم خروجی موتور اختصاصی به نام PWM نرم سانترنو سری پنتا (sinus penta) استفاده می کند و نه تنها صدای نویز موتور را کاهش می دهد، بلکه آن را در برابر DV/ DT نیز محافظت می کند.
کنترل بازه فرکانس حامل بسته به جریان و دمای کاری موتور نیز میتواند کمک بزرگی نماید این قابلیت را بعضی از اینورتر های بازار دارند.
سازندگان دیگر ممکن است از این قابلیت ها استفاده کنند یا این قابلیت ها را نداشته باشند.
الگوریتم PWM نرم سانترنو سری پنتا (sinus penta) نویز موتور را در محدوده ی گسترده تری از فرکانس ها توزیع می کنند،
از این رو، نویز را در هر یک از باند های فرکانس کاهش می دهد و منجر به dB پایین تر و صدایی دلپذیرتر موتور می شود.
پیشنهادات عمومی
استفاده از فیلتر DV/ DT
- اسپایک های ولتاژ را به کمتر از ۱۰۰۰ ولت کاهش می دهد.
- PWM DV/ DT با ۳ عامل به عقب می اندازد.
- جریانات حالت معمول را تا حدودا ۳۰درصد کاهش می دهد.
- از عایق کابل و موتور محافظت می کند.
- از اینورتر شما در برابر حالت خازنی و ولتازهای اضافه لحظه ای محافظت میکند.
پیشنهادات
- این احتمال را در نظر بگیرید که امکان دارد طول کابل اینورتر به موتور از ۳۰۰ متر تجاوز کند.
- توصیه: فضایی را در تابلو اینورتر خالی بگذارید و تنها در صورت نیاز آن را نصب کنید.
- در محدوده ی پیشنهادات سازنده ی فیلتر برای فرکانس حامل را رعایت کنید.
- از راه حلی اختصاصی استفاده کنید.
- حتما از چوک خروجی یا فیلتر های DV/DT یا فیلتر سینوسی استفاده کنید این یک پیشنهاد دوستانه است.
