كيفية اختيار المرشح المناسب لمحرك التردد المتغير (VFD)؟

كيفية اختيار المرشح المناسب لمحرك التردد المتغير (VFD)؟

دراسة حالة عن نظام المحرك عالي السرعة ABB ACS880-07-0880A-3 VFD و435 كيلو وات

في أنظمة القيادة الصناعية، يعد VFD نفسه مصدرًا مهمًا للتوافقيات. لا يرتبط اختيار الفلتر الصحيح له بالعمر التشغيلي للمعدات فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على جودة شبكة الطاقة، والتشغيل المستقر للأجهزة المحيطة، والامتثال للشهادات التنظيمية.

وفيما يلي شرح لعملية الاختيار من خلال ثلاثة أبعاد: غرض الاختيار، وأنواع المرشحات، وخطوات الاختيار، وذلك باستخدام دراسة حالة عملية.

1. لماذا إضافة مرشح؟ (الغرض من الاختيار)

قبل اختيار مرشح لـ VFD، يجب عليك أولاً توضيح المشكلة التي تحتاج إلى حل. عادة ما تكون هناك ثلاثة أغراض رئيسية:

الغرض المشكلة التي تمت معالجتها والعواقب (إذا لم تتم إضافتها)

حماية شبكة الطاقة، يقوم VFD بحقن تيارات توافقية في الشبكة، مما يؤدي إلى تلويث الشبكة، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة المحولات، وتلف المكثفات، وتعطل المعدات بشكل دقيق

حماية جهد خرج المحرك VFD يحتوي على توافقيات عالية الترتيب بأشكال موجية شديدة الانحدار فشل عزل المحرك، تيارات المحمل (التآكل الكهربائي)، تسخين إضافي، ضوضاء مسموعة

التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) يشع VFD تداخلًا عالي التردد عبر الكابلات مما يؤثر على الاتصالات القريبة وأنظمة التحكم وأجهزة الاستشعار، مما يؤدي إلى عدم استقرار النظام

2. ما هي أنواع المرشحات المتوفرة؟ (خيارات التحديد)

بناءً على موقع التثبيت ووظيفته، يتم تقسيمها بشكل أساسي إلى ثلاث فئات:

نوع الفلتر / موديل سانهي	موقع التثبيت	الوظيفة الرئيسية	السيناريوهات القابلة للتطبيق
مفاعل الخط / المرشح التوافقي هفبف، لفكت/لفاف/APF	إدخال VFD (جانب الخط)	قمع التلوث التوافقي للشبكة (THDi)، وتحسين معامل الطاقة	الحالات ذات سعة الشبكة الضعيفة أو المتطلبات التوافقية الصارمة
مرشح du/dt/مرشح موجة جيبية سويفش	مخرج VFD (جانب المحرك)	حماية عزل المحرك، وتخفيف تأثيرات انعكاس الكابل الطويلة، وإطالة عمر المحرك	كابلات المحركات الطويلة (> 50 م)، المحركات القديمة، المحركات عالية السرعة
مرشح EMC/RFI	إدخال VFD (جانب الخط)	قمع التداخل الكهرومغناطيسي عالي التردد، وتلبية متطلبات شهادة CE/UKCA	البيئات ذات الأدوات الدقيقة، وخطوط الاتصال، أو الحساسية للتداخل الكهرومغناطيسي

3. خطوات اختيار التصفية (باستخدام النظام الفعلي كمثال)

معلمات نظام الحالة

- VFD: ABB ACS880-07-0880A-3 (880A، 400V، 610kVA)

- المحرك: 435 كيلو وات، محرك عالي السرعة 400 هرتز، تيار 845 أمبير

- الخصائص: طاقة عالية، سرعة عالية، دورة عمل معقدة (وضع التشغيل S9)

الخطوة 1: تحقق مما إذا كان VFD يحتوي بالفعل على تصفية مدمجة

غالبًا ما تأتي أجهزة VFD عالية الطاقة مع بعض مكونات الترشيح بشكل قياسي.

- خنق التيار المستمر: تأتي معظم وحدات خزانة ACS880 بشكل قياسي مع خنق التيار المستمر، مما يمنع التوافقيات الخامسة والسابعة بشكل فعال.

- المفاعل الخطي: قياسي أو اختياري في بعض الموديلات.

اقتراح التحقق من دراسة الحالة:

تحقق من لوحة اسم VFD أو الدليل الفني لمعرفة ما إذا كان يتضمن بالفعل رموز الخيارات مثل +E200 (مفاعل الخط) أو ما شابه ذلك. إذا كان موجودًا، قم أولاً بتقييم ما إذا كانت المستويات التوافقية تلبي المتطلبات. إذا لم يكن الأمر كذلك، فكر في إضافة مرشحات إضافية.

الخطوة 2: تقييم ظروف الشبكة والمتطلبات التوافقية

خذ بعين الاعتبار ما يلي:

- قدرة المحولات الأولية (سعة المحولات الأصغر تعني تأثيرًا توافقيًا أكبر)

- ما إذا كانت VFDs المتعددة تعمل بالتوازي

- الالتزام بمعايير IEEE 519 أو معايير توافق الشبكة المحلية

مقترح دراسة الحالة:

إذا كانت سعة المحول أقل من 2000 كيلو فولت أمبير، أو إذا كانت هناك أجهزة حساسة مثل PLCs وأجهزة الاستشعار في الموقع، فمن المستحسن إضافة مرشح توافقي للمدخل (سلبي أو نشط) للتحكم في التشوه التوافقي الكلي للتيار (THDi) في حدود 5٪ إلى 8٪.

الخطوة 3: تقييم حالة المحرك والكابل

خذ بعين الاعتبار ما يلي:

- نوع المحرك (هل هو محرك عاكس؟)

- طول الكابل (الكابلات الأطول تسبب انعكاسًا أكثر شدة)

- فئة عزل المحرك (هل يحتاج إلى حماية إضافية؟)

مقترح دراسة الحالة:

- هذا محرك عالي السرعة بتردد 400 هرتز، وله متطلبات أعلى لجودة الشكل الموجي.

- إذا تجاوز طول الكابل بين VFD والمحرك 50 مترًا، يوصى بإضافة مرشح du/dt.

- إذا تجاوز طول الكابل 100 متر أو كانت فئة عزل المحرك منخفضة، فكر في إضافة مرشح موجة جيبية (الذي يشكل شكل موجة الإخراج أقرب إلى موجة جيبية نقية، مما يزيل الانعكاسات ويقلل التسخين بشكل فعال).

الخطوة 4: تقييم حساسية البيئة الكهرومغناطيسية

خذ بعين الاعتبار ما يلي:

- هل توجد خطوط اتصال أو كابلات أجهزة تعمل بالقرب من كابلات VFD؟

- هل هناك متطلبات CE/UKCA أو متطلبات أخرى لإصدار الشهادات؟

مقترح دراسة الحالة:

نظرًا لأن هذا الجهاز يحمل علامتي CE وUKCA، فإنه عادةً ما يلبي متطلبات EMC الأساسية من المصنع. ومع ذلك، إذا كانت الأسلاك في الموقع معقدة أو كان التداخل مثيرًا للقلق، فيمكن إضافة مرشح إدخال EMC، إلى جانب ممارسات التدريع والتأريض المناسبة.

4. توصيات اختيار المرشح النهائي (ملخص دراسة الحالة)

بناءً على التحليل أعلاه، إليك توصيات الاختيار لنظام المحرك عالي السرعة ABB ACS880-07-0880A-3 VFD + 435kW:

لا.	نوع الفلتر	توصية	سبب
1	إدخال مرشح التوافقي	⭐ موصى به	المعدات عالية الطاقة لها تأثير كبير على الشبكة. يُنصح بالتحكم في THDi أقل من 5% لتجنب التأثير على الأجهزة الأخرى.
2	إخراج مرشح du/dt	⭐ موصى به	المحركات عالية السرعة حساسة لجودة الشكل الموجي. إذا كان طول الكابل متوسطًا، فهناك خطر فشل العزل. إعطاء الأولوية لهذا التكوين.
3	مرشح موجة جيبية	⚠ اختياري	ضع في اعتبارك فقط الكابلات الطويلة جدًا (> 100 متر) أو ضعف عزل المحرك. تكلفة أعلى ولكنها توفر أفضل حماية.
4	مرشح إي إم سي	✅ موجود بالفعل	المعدات حاصلة على شهادة CE، لذلك عادة ما يتم دمج تصفية EMC الأساسية داخليًا. قد لا تكون هناك حاجة إلى تصفية إضافية في الموقع.

5. ملخص في جملة واحدة

> اختيار مرشح لـ VFD ليس مسألة 'ما إذا كان'، ولكن 'كم'. لا يمكن اتخاذ خيار معقول إلا من خلال النظر في الجوانب الثلاثة - الشبكة والمحرك والبيئة الكهرومغناطيسية - جنبًا إلى جنب مع معلمات المعدات والظروف في الموقع.

إذا كانت لديك ظروف محددة في الموقع (مثل طول الكابل، وقدرة المحول، وأنواع المعدات القريبة)، فيمكن تقديم توصيات أكثر دقة للنموذج.