Управление на напрежението за VFD приложения на IEC електродвигатели

В днешната глобална икономика е напълно възможно да се снабдите с електрически двигатели от цял ​​свят. Това ни дава много възможности при избора на електрически двигател. Повечето електрически двигатели с мощност 373 kW или по-малко ще отговарят на един от двата основни производствени стандарта; NEMA или IEC. И двете имат специфични клаузи, които определят границите на напрежението на напрежението, на което може да бъде подложена индукционната машина при своето приложение, което се захранва от задвижвания с променлива честота (VFD)/преобразуватели. Целта на тази статия е да се съсредоточи върху стандартите на IEC за управление на напрежението при VFD приложения, тъй като се отнася до намотките на двигателя. Ако са необходими повече подробности относно приложенията на NEMA, моля, вижте NEMA MG-1, част 31.

IEC 60034-1, клауза 7.2.1.2, гласи, че когато машините работят със статични преобразуватели, които ще имат коефициент на хармонично напрежение (HVF) по-голям от този, разрешен при нормална работа, се прилагат изискванията на IEC 60034-25. HVF е допустимото хармонично съдържание на захранващото напрежение на индукционна машина с катерична клетка. IEC не предоставя насоки за намаляване на производителността на машини за работа със статични преобразуватели, различни от указанията за приложение в рамките на IEC 60034-25 и изискванията за изолация на IEC 60034-18-41 и IEC 60034-18-42. IEC 60034-25 предоставя полезна информация за приложението и спецификацията на електрическите машини с преобразуватели, обяснявайки как цялостната задвижваща система се състои от захранваща система, преобразувател, окабеляване, електрическа машина, заземителна система, филтри (ако са инсталирани), механичното оборудване за валове и управление влияят върху работата и работата на машините. Това включва указания за машини, специално проектирани за използване с преобразуватели, както и стандартни машини по IEC 60034-12, използвани с преобразувател. Изолационните системи за IEC машини, работещи със статични преобразуватели, трябва да са квалифицирани да:

  • IEC 60034-18-41 (Тип 1) , за машини с номинално напрежение 700V или по-малко, където активността на частично разреждане не присъства при нормална работа (те обикновено имат статори с произволно навита тел).

    Или да:
     
  • IEC 60034-18-42 (Тип 2) , за машини с номинално напрежение по-голямо от 700V, където при нормална работа може да има активност на частичен разряд (те обикновено ще имат образувани намотки).
Образ
Производителят на двигателя трябва да може да предостави изолационния клас на импулсно напрежение (IVIC „X“) за изолационната система. Това информира системния интегратор какви граници на времето на нарастване на импулса и напрежението от пик до пик могат да бъдат изпитани на клемите на двигателя в рамките на възможностите на изолационната система. Напрежението от връх до пик може да се усети като напрежение фаза-фаза или фаза-земя, а скоростта на промяна на напрежението във времето на нарастване на импулса на напрежението може да доведе до напрежение от завой до завой, което изолацията системата трябва да издържи. Тези пикови напрежения са функция на входящото променливо напрежение към задвижващата система и напрежението на DC връзката, присъстващо в секцията на преобразувателя. Обикновено можем да кажем, че пиковите напрежения ще бъдат 1,35 до 1,51 пъти по-голямо от входящото променливо напрежение към задвижващата система на изходните клеми на задвижването. Например, входно напрежение 480VAC ще има потенциално пиково напрежение и изходните клеми на задвижващата система от приблизително 650 до 725V. Фигура 1 показва импулсния модел на всеки импулс с широчинно-импулсна модулация (PWM), който се появява при определена носеща честота на VFD.
Образ
Изолацията на заземената стена в слота и фазовата изолация се влияе значително от напреженията пик до пик на основната честота и при скоростта на ШИМ. Изолацията от завой до завой се влияе значително от времето на нарастване на импулса и напрежението на скок. Напрежението за скок е промяната в напрежението на клемите на машината, възникваща в началото на всеки импулс, когато се подава от преобразувател, и времето за нарастване на импулса. IEC 60034-18-41 Приложение C изисква от производителите на машини да посочат в своята документация и на табелката с технически данни границите за надеждна работа при условия, захранвани от преобразувател (клас на изолация на импулсно напрежение). Това се прави чрез използване на буквите IVIC "X", където "X" е класът IVIC в таблица C-1 на стандарта. Моля, вижте таблица 1за максимално допустими напрежения за 500V изолационни системи. За да определите действителните пикове, вземете изброените стойности и ги умножете по 500 (напр. IVIC A фаза към земя. 500V x 2,3 = 1150V).

IEC 60034-18-41, клауза 7 определя четири категории на превишаване на напрежението за изолационни системи от тип 1 и използва време на нарастване по подразбиране от 0,3 μs. Когато приложението на машината не е известно, се препоръчва категория на напрежение C. Доброкачественото ниво (A) на коефициента на превишаване, ≥1,1 ( Таблица 2 ), се отнася до преобразувател, свързан директно към машината или чрез много къс кабел. Екстремното ниво (D) на коефициента на превишаване, >2,0 - ≥2,5, може да възникне при дълга дължина на кабела и когато може да възникне регенеративно счупване или при специфични приложения на кранове. Лентата от коефициент на превишаване 1-1 до 2.0 се разделя на две равни ленти, за да се създадат ленти B – умерено и C – тежко. IEC TS 60034-18-41 Приложение B предоставя пример за максималните коефициенти на превишаване за 500V номинална намотка, захранвана от 2-степенен преобразувател.

Образ
Ако използваната категория на напрежение IVIC е по-малка от необходимата за приложението с VFD, е напълно възможно електрическата машина да не издържи много дълго в експлоатация, преди да има неизправност в намотката. Обикновено в резултат виждаме късо движение от завой до завой. (Вижте Фигура 2. )

Ако искате да научите повече за напрежението на напрежението, вижте напрежението на напрежението: не толкова просто, колкото звучи , EASA Currents август 2007 г. и Принципите на EASA за средни и големи променливотокови двигатели, издание на IEC . Някои неща, които трябва да запомните, преди да закупим следващия си електродвигател с намотка, предназначена за работа с VFD:

  • Не всички системи с VFD рейтинг са създадени еднакви от гледна точка на стандартите. NEMA и IEC предоставят различни насоки
  • NEMA MG-1 част 31
  • IEC 60034-25
    • Задайте въпроси относно приложението като:
    • Какво напрежение захранва VFD?
    • Колко далеч от VFD ще бъде двигателят в експлоатация?
    • Има ли някакви типове изходни филтри на VFD?
    • Необходима ли е регенерация или динамично спиране?
    • Ако всички подробности за приложението са неизвестни, посочете като минимум IVIC C, ако закупите IEC машина.