Фильтр для асинхронных двигателей — основные принципы работы и применение в современной промышленности

Асинхронные двигатели являются одними из самых распространенных видов электрических двигателей и применяются в различных отраслях промышленности. Одной из основных проблем, с которыми они сталкиваются, является генерация помех в электрической сети. Эти помехи могут негативно сказаться на работе других электронных устройств и вызвать сбои в их работе.

Для подавления помех, генерируемых асинхронным двигателем, устанавливают специальное устройство – фильтр. Основной целью фильтра является подавление помех синусоидальной формы, вызванных коммутацией ключей двигателя и появлением гармоник высших порядков.

Фильтр для асинхронных двигателей может состоять из дросселей, конденсаторов и резисторов. Причем конденсаторы и резисторы служат для фильтрации гармоник, а дроссели – для увеличения сопротивления, позволяющего подавить высокочастотные помехи.

Принцип работы фильтра

Основной принцип работы фильтра заключается в том, что он устанавливается между сетью и входными проводами моторного преобразователя, чтобы подавить частотные искажения, которые имеют шим-инверторы, используемые в частотном преобразователе.

Входные провода фильтра соединяются с сетью, а выходные провода подключаются к входам моторного преобразователя. В фильтре устанавливаются дроссели, чтобы снизить амплитуду высокочастотных помех в сети. Также в фильтре есть электролитические конденсаторы, которые необходимы для подавления пульсаций тока и напряжения на входе в моторный преобразователь.

Форма тока, показана в фильтре, изначально имеет вид пульсаций высокой частоты, которые исходят от шим-инвертора. Однако, при прохождении через дроссели фильтра, эта форма становится более сглаженной, приобретая синусоидальную форму, что положительно влияет на качество работы двигателя.

Важно отметить, что фильтр также испытывает частотные искажения от сети, так как они передаются по кабелю со стороны сети. Частотные искажения связаны с возможными помехами, возникающими в сети. Основной источник помех — это другие устройства, работающие в сети, такие как переходники, преобразователи частоты, электронные устройства и другое оборудование.

Рост гармоник и их влияние

Гармоники в сети электроэнергии представлены дополнительными гармоническими составляющими в синусоидальных токах и напряжениях. Коэффициенты гармоник позволяют оценить величины этих дополнительных гармонических составляющих.

В процессе работы моторного преобразователя в сети могут возникать частотные искажения со сходными гармоническими составляющими. Их значения могут быть десятками или даже сотнями раз выше чем в сетевом напряжении и токе.

Фильтр снижает уровни гармоник, что особенно важно для эффективной работы моторного преобразователя. Помимо подавления гармоник, фильтр также улучшает качество электрической энергии, снижая уровень помех. Данные помехи могут влиять на работу другого оборудования, находящегося в той же сети.

Настройка фильтра

Установка и настройка фильтра требует предварительно провести измерения и снять данные о гармониках в сети. По полученным данным можно определить необходимые параметры фильтра, чтобы он работал оптимально.

Фильтр настраивают таким образом, чтобы максимально подавить определенные гармоники, которые наиболее влияют на работу моторного преобразователя. Коэффициенты сопротивления и емкости в фильтре регулируются так, чтобы добиться наилучших результатов.

Итак, фильтр для асинхронных двигателей играет важную роль в снижении помех и гармоник в сети, что позволяет обеспечить качественное и надежное функционирование моторного преобразователя.

Показатель	Значение
Тока гармоник	Порядка десятков процентов от общего тока
Напряжения гармоник	Менее 10% от сетевого напряжения

Применение фильтра

В процессе работы асинхронный двигатель генерирует помехи, такие как гармоники и пульсации, которые искажают синусоидальную форму напряжения. Показана амплитуда гармоник, которую испытывает двигатель:

Гармоника	Амплитуда (в процентах от напряжения)
Гармоника 3-й (3f)	10%
Гармоника 5-й (5f)	5%
Гармоника 7-й (7f)	2%

Для подавления гармоник и искажений формы напряжения используются конденсаторы и дроссель. При использовании фильтра вольтметр показывает меньшую величину гармоник. Примерная составляющая напряжения, генерируемая двигателем, и эффективное сопротивление фильтра составляет:

Гармоника	Составляющая напряжения (в процентах)	Сопротивление фильтра (в метрах)
Гармоника 3-й (3f)	20%	5 м
Гармоника 5-й (5f)	10%	4 м
Гармоника 7-й (7f)	5%	3 м

Фильтр также помогает предотвратить пересечение помехи от двигателя на другие электронные устройства, подключенные к той же сети.

Для установки фильтра предварительно измеряются входные параметры, такие как частота и амплитуда помех. Между входными проводами и мотором устанавливаются конденсаторы, их емкости растет при использовании фильтра, чтобы подавить гармоники. Дроссель помогает уменьшить величину помехи на входе двигателя.

Применение фильтра для асинхронных двигателей позволяет улучшить работу двигателя, защитить его от входных помех и уменьшить электромагнитные излучения, связанные с преобразователем частоты.

Защита от электромагнитных помех

Чтобы защитить двигатель и другие устройства от электромагнитных помех, необходимо использовать фильтр. Однако, прежде чем установить фильтр, необходимо предварительно измерить и проанализировать электромагнитные помехи, чтобы правильно подобрать тип и параметры фильтра, а также его расположение в сети.

Фильтр обычно состоит из нескольких компонентов, таких как дроссели, конденсаторы и ключи. Дроссель используется для создания сопротивления, блокирующего высокочастотные помехи. Конденсаторы используются для сглаживания и подавления помех, а ключи регулируют работу фильтра.

Фильтр обеспечивает подавление электромагнитных помех различной формы и частоты, чтобы защитить двигатель и другие элементы сети от их негативного влияния. Это особенно важно при использовании частотных преобразователей, которые могут генерировать помехи в сеть.

Дроссель в фильтре также играет важную роль в снижении величины dudt, которую испытывает двигатель в процессе работы. Снижение dudt помогает уменьшить электромагнитные помехи, которые могут возникать в сети.

Фильтр для асинхронных двигателей можно использовать для защиты моторного контура от частотных помех от преобразователя частоты. Возможности фильтра позволяют снизить амплитуду помехи и улучшить форму сетевой напряженности.

Компонент	Функция
Дроссель	Создание сопротивления для блокировки помех
Конденсаторы	Сглаживание и подавление помех
Ключи	Регулирование работы фильтра

Важно отметить, что коэффициенты подавления помех и электромагнитных излучений зависят от типа и параметров фильтра, а также от частоты помехи и мощности двигателя.

В результате использования фильтра удается значительно уменьшить электромагнитные помехи, повысить качество электроэнергии и защитить двигатель и другое оборудование от негативного воздействия помех.

Снижение выходных пульсаций

В процессе работы асинхронного двигателя возникают пульсации тока, которые могут влиять на работу других приборов и создавать помехи в сети. Для снижения выходных пульсаций и предотвращения возникновения помех в сети применяют фильтр для асинхронных двигателей.

Основным компонентом такого фильтра являются конденсаторы. Их настраивают на частоту синусоидальной формы напряжения входной сети. Конденсаторы в фильтре подавляют пульсации и помехи, тем самым защищая двигатель и другие приборы.

В фильтре для асинхронного двигателя также используется трехфазный дроссель. Он устанавливается между фильтром и двигателем. Данный дроссель позволяет установить определенные коэффициенты сопротивления и снизить величину помех.

Фильтр для асинхронных двигателей	Дроссель	Конденсаторы
Установка между фильтром и двигателем	Устанавливают определенные коэффициенты сопротивления	Настроены на частоту синусоидальной формы напряжения
Помогает подавить пульсации и помехи	Позволяет снизить величину помех	Защищают двигатель и другие приборы

Такой фильтр позволяет снизить уровень помех и пульсаций в сетевом напряжении, предотвращая их попадание на провода и другие устройства. При использовании фильтра асинхронный двигатель испытывает меньшие помехи и работает стабильнее.

Однако следует отметить, что есть возможность появления прямоугольных импульсов напряжения. Для предварительного подавления прямоугольных импульсов используются дополнительные конденсаторы и дроссель.

Применение фильтра для асинхронных двигателей

Фильтр для асинхронных двигателей применяется в различных сферах, где требуется снижение помех и пульсации тока:

• Промышленные предприятия
• Электростанции
• Системы кондиционирования воздуха
• Транспортные средства
• Лифты

Фильтры для асинхронных двигателей устанавливают на входные линии электропитания. Их мощность может достигать нескольких мегаватт, а длина кабелей может достигать нескольких метров.

Итак, снижение выходных пульсаций в асинхронных двигателях осуществляется с помощью фильтра, который состоит из дросселя и конденсаторов. Фильтр устанавливается между двигателем и сетью, чтобы снизить величину помех и пульсаций в сетевом напряжении. При правильной настройке фильтра асинхронный двигатель работает стабильно и испытывает меньшие помехи.

Улучшение электрической безопасности

В процессе работы асинхронного двигателя генерируются высокочастотные помехи, которые могут негативно сказываться на работе других устройств, подключенных к сети. Для подавления этих помех можно устанавливать фильтр входные показана на рисунке ниже. Распространение помех посредством сетевого кабеля также может вызвать повреждение других устройств.

Фильтр состоит из дросселя L1C1 и нескольких конденсаторов C2 и C3. Входные напряжения сети и напряжение на выходе шим-инвертора, управляющего двигателем, помещаются в контур фильтра. Результирующие напряжения на конденсаторах C2 и C3 компенсируются эффективным исключением больших амплитуд высокочастотных помех.

Преобразователи имеют частоты нескольких десятков килогерц, поэтому необходимо подавить помехи выше этой частоты. Коэффициенты отношения C2 и C3 выбираются таким образом, чтобы сигналы на этих конденсаторах оставались в синусоидальной форме, а не форме прямоугольных импульсов шим-инвертора.

Величина дросселя L1С1 также зависит от мощности двигателя. Чем выше мощность двигателя, тем выше сопротивление должен иметь дроссель.

Установка фильтра позволяет подавить помехи высокочастотных токов и напряжений, генерируемых двигателем, а также улучшить качество сетевого напряжения, что повышает электрическую безопасность и надежность работы системы.

Улучшение качества электроэнергии

Один из способов улучшения качества электроэнергии заключается в использовании конденсаторов в фильтре. Конденсаторы с небольшой емкостью могут помочь устранить некоторые нежелательные составляющие сигнала и улучшить форму напряжения и тока. Растет емкость конденсаторов, если фильтр используется как фильтр для электроэнергии частотного преобразователя. Однако, при этом необходимо учитывать величины помех и допустимые гармоники на входе и выходе фильтра.

В процессе использования фильтра, помехи генерируемые двигателем, могут быть подавлены предварительно, например с помощью дросселя. Идеальная форма напряжения имеет вид прямоугольных импульсов с малой амплитудой гармоник высоких частот. Дроссель, при помощи сопротивления и индуктивности, позволяет уменьшить амплитуду гармоник и улучшить форму напряжения.

Если фильтр используется вместе с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)-инвертором, то между сетевыми и выходными токами моторного двигателя возникают большие коэффициенты гармоник. Для этого необходимо устанавливать дроссели с большим коэффициентом.

Необходимость в фильтре для двигателя возникает, если сеть испытывает много помех и гармоник. Возможности фильтра помогают минимизировать влияние гармоник на сеть и другие устройства. Фильтр для асинхронного двигателя является неотъемлемой частью системы и позволяет улучшить качество электроэнергии.

Повышение энергоэффективности

Для повышения энергоэффективности асинхронных двигателей необходимо устанавливать фильтр с шим-инвертором. Этот фильтр позволяет уменьшить уровень гармоник напряжения и токов, которые генерируются в процессе работы моторного преобразователя. Таким образом, фильтр защищает сеть от электромагнитных помех и снижает потери энергии.

В фильтре используются дроссели и конденсаторы. Дроссели устанавливаются между сетевой сетью и входными клеммами преобразователя, а конденсаторы – между фильтром и двигателем. Дроссели представляют собой катушки с сопротивлением и емкости, а конденсаторы – емкости и сопротивления. Это позволяет снизить коэффициенты гармоник напряжения и тока.

Основной задачей фильтра является подавление гармоник и помех, которые генерируются двигателем в процессе работы. Гармоники – это частоты, которые являются кратными основной частоте сети. Они создают дополнительные потери энергии и приводят к перегреву двигателя.

Фильтр позволяет установить синусоидальную форму напряжения и тока, что способствует более эффективной работе двигателя и уменьшает его нагрузку. Также фильтр помогает подавить частотные гармоники и искажения, генерируемые двигателем. Всего настраиваются несколько дросселей и конденсаторов, чтобы достичь наилучшего результата.

Ограничение токов нагрузки

Фильтр позволяет уменьшить величину токов нагрузки, которые будет испытывать двигатель при работе. Входные конденсаторы фильтра устанавливают для снижения напряжении потери через дроссель и ограничивания динамического диапазона изменения токов.

Сетевой фильтр также защищает двигатель от помех, генерируемых сетью и преобразователями частоты. Дроссель в фильтре позволяет ограничивать высокочастотные гармоники, которые могут возникнуть при использовании шим-инвертора или других современных устройств.

Форма напряжения на входе фильтра может быть прямоугольной или синусоидальной. Между фильтром и двигателем устанавливаются дросселя для регулирования формы напряжения на входе двигателя и снижения дифференциальной защиты. Если форма напряжения более близка к синусоидальной, то токи нагрузки будут меньше.

Если мощность двигателя составляет несколько десятков киловатт и более, то частотный дроссель устанавливают на входных клеммах двигателя для снижения гармоник. Входные конденсаторы фильтра устанавливают также для ограничения дифференциальной защиты и снижения дросселирования.

Величина токов нагрузки зависит от мощности двигателя, частоты сети и формы напряжения. Если входные конденсаторы фильтра необходимо устанавливать, чтобы снизить токи нагрузки, то величину дросселя определяют в зависимости от требуемого снижения гармонических составляющих.

Ограничение токов нагрузки с помощью фильтра позволяет защитить двигатель от эксплуатационных перегрузок и улучшить его надежность и долговечность.

Важно: При выборе и установке фильтра необходимо учесть требования и характеристики конкретного двигателя и сети, а также рекомендации производителя.

Снижение перегрузок двигателя

При использовании асинхронных двигателей в системах автоматизации и промышленности возникает проблема перегрузок двигателя, которая может негативно сказаться на его работе и сроке службы.

Одной из основных причин перегрузок являются гармоники тока, которые возникают в сети переменного тока в результате использования частотных преобразователей или других устройств. Гармоники представляют собой синусоидальные составляющие с частотами, кратными основной частоте сети. Они могут вызывать резкие изменения амплитуды тока, повышение напряжения, появление высокочастотных колебаний и другие проблемы.

Для снижения перегрузок двигателя применяют фильтры, которые позволяют подавить гармоники и сгладить их изменения амплитуды и фазы. Одним из наиболее эффективных фильтров является фильтр с дросселем и конденсаторами.

Фильтр с дросселем и конденсаторами состоит из дросселя, размещенного между питающей сетью и входным терминалом формирующего контура, а также из параллельно подключенных конденсаторов. Входные конденсаторы служат для подавления высокочастотных гармоник, а дроссель ограничивает пропускную способность фильтра для гармоник.

При использовании фильтра с дросселем и конденсаторами возможности разработки фильтров на основе шим-инвертором возрастают до порядка десятков киловатт, а мощность их установки возрастает на порядок. Такой фильтр позволяет подавить гармоники напряжения в сети, устанавливать его перед конденсаторами, а также между конденсаторами фильтре и двигателем. Коэффициенты формы напряжения снижаются и предварительно установленные электронными ключами фильтра растут. Входные конденсаторы позволяют использовать синусоидальную форму напряжения, удаляя прямоугольные составляющие.

Компонент	Показано на принципиальной схеме
Сеть переменного тока	Да
Высокочастотные гармоники в сети	Да
Кабеля	Да
Вольтметра	Да
Дроссель	Да
Конденсаторы	Да
Форма напряжения	Да
Гармоники тока	Да
Амплитуда тока	Да
Фильтр с дросселем и конденсаторами	Да
Свечения двигателя	Да
Частотные преобразователи	Да

Использование фильтра с дросселем и конденсаторами позволяет снизить перегрузки двигателя и обеспечить его более устойчивую работу в условиях высокочастотных гармоник и переменного напряжения в сети.

Улучшение долговечности двигателя

Сеть, с которой работает асинхронный двигатель, может содержать различные составляющие, такие как провода и кабеля, которые могут генерировать гармоники. Для улучшения долговечности двигателя и предотвращения повреждений, связанных с этими гармониками, рекомендуется использовать фильтр.

Фильтр для асинхронных двигателей включает в себя конденсаторы, дроссель и шим-инвертор для управления напряжением. Цель фильтра — улучшение формы входного напряжения, что позволяет снизить величину dudt (изменение напряжения по времени) и уменьшить частоту появления помех.

В процессе работы двигателя в сетевой сети генерируются токи с частотой, которая составляет десятки килогерц. Если эти токи преобразовываются в прямоугольные формы, то их амплитуда и, соответственно, частота помех включаемой сети растет. Чтобы подавить эти гармоники, в фильтре устанавливают дроссель и конденсаторы, чтобы образовать контур с резонансной частотой, равной частоте моторного тока.

Для настройки фильтра необходимо предварительно измерить коэффициенты индуктивности (L1C1) и емкости (С) дросселя и конденсаторов, а также провести измерение вольтметром свечения фазного электромотора для синусоидальной формы напряжения. После этого можно настраивать фильтр, чтобы он подавлял частотные помехи и уменьшал долговечность двигателя.

Улучшение точности позиционирования

Фильтр призван подавить высокочастотные помехи, которые могут возникать в системе, в том числе на междуфазных проводах и кабелях. Работа фильтра основана на принципе фильтрации высокочастотных гармоник, которые являются составляющей нежелательной формы напряжения.

Для установки фильтра для асинхронного двигателя часто используют трехфазный LC-фильтр. Он составляет ключевую составляющую системы и позволяет подавить гармоники в системе питания.

Для работы фильтра используются конденсаторы и дроссели L1 и С1. Конденсаторы L1 и С1 настраиваются таким образом, чтобы форма выходного напряжения становилась синусоидальной.

Входные помехи, генерируемые двигателем и преобразователем частоты, распространяются через сетевой ввод фильтра. Дроссель dU/dt и конденсаторы защищают двигатель от частых помех, позволяя получать более чистое и стабильное напряжение.

Форма напряжения на выходе фильтра подавляет высокочастотные гармоники, что позволяет улучшить точность позиционирования управляемого объекта. Без фильтра высокочастотные гармоники создают электрические помехи, которые могут снизить точность позиционирования до десятков метров.

Преимущества фильтрации частотного преобразователя:

1. Снижение влияния помех на систему позиционирования.
2. Улучшение точности определения положения управляемого объекта.
3. Повышение стабильности работы двигателя.

Итак, установка фильтра в системе позиционирования необходима для подавления высокочастотных помех, а также для улучшения точности позиционирования управляемого объекта. Фильтр позволяет устранить электрические помехи и снизить влияние гармоник, создаваемых двигателем и преобразователем частоты, на работу системы позиционирования.

Снижение электрического шума

Для снижения электрического шума и защиты от возможных помех важно использовать фильтр для асинхронного двигателя. Главной задачей фильтра является уменьшение амплитуды высокочастотных импульсов и снижение уровня шумов, генерируемых двигателем.

Принцип действия фильтра

Фильтр для асинхронных двигателей состоит из серии конденсаторов, дросселей и сопротивлений. Он подключается к сетевой линии питания двигателя и впускает электрический ток в двигатель при каждом включении. Фильтр позволяет «фильтровать» высокочастотные составляющие тока и напряжения, вызываемые действием шим-инвертора, и снижать их амплитуду.

Фильтр устанавливают во входной цепи двигателя, чтобы ослабить высокочастотные импульсы, создаваемые преобразователем частоты. Это позволяет снизить электрический шум и предотвратить его проникновение в сетевую линию.

Применение фильтров

Фильтры для асинхронных двигателей используются в различных областях промышленности, где мощность двигателя может быть велика или сеть потребляет много энергии. Например, их можно встретить в системах кондиционирования или вентиляции, где вероятность возникновения помех десятками или сотнями метров от места электропривода велика.

Применение фильтров в таких системах позволяет убедиться в надежной и бесперебойной работе оборудования, а также снизить воздействие электрического шума на другие устройства, связанные с сетью питания.

Использование фильтров для асинхронных двигателей является эффективным способом снижения электрического шума и защиты от помех. Он позволяет снизить амплитуду высокочастотных импульсов, снизить уровень шумов, а также предотвратить проникновение помех в сеть питания.

Контроль характеристик двигателя

В данном разделе рассматривается контроль характеристик двигателя с использованием фильтра для асинхронных двигателей. Данный фильтр позволяет защищать двигатель от входных помех, показанных в частотном спектре, и подавить высокочастотные составляющие тока.

Основными элементами фильтра является дроссель и конденсаторы. Дроссель устанавливают между сетевой сетью и входными кабелями преобразователя, а конденсаторы параллельно подключают к трем фазным входам двигателя. Частота дросселя выбирается таким образом, чтобы он подавил гармоники, генерируемые преобразователем.

В процессе работы двигателя с частотным преобразователем происходит генерация импульсов высокой амплитуды и высокочастотных помех. Если эти помехи попадают на сеть, то повышается сопротивление кабелей и устанавливающиеся на двигателе конденсаторы могут перегореть. Чтобы этого не происходило, необходимо использовать фильтр, который будет подавлять данные помехи.

Однако, если использовать только дроссель, то величина дросселя будет составлять десятки метров индуктивности, что может вызвать проблемы при эксплуатации. Для уменьшения размеров фильтра и улучшения его эффективности, к дросселю добавляют конденсаторы, которые компенсируют его реактивное сопротивление и увеличивают его импеданс.

Принцип работы фильтра

Фильтр для асинхронного двигателя работает на основе принципа высокоомного подавления высокочастотных составляющих тока. Дроссель, устанавливаемый между сетевой сетью и входными кабелями, подавляет высокочастотные составляющие, а конденсаторы компенсируют реактивное сопротивление дросселя и снижают гармоники напряжения.

Главной задачей фильтра является подавление гармоник синусоидальной составляющей. Для этого необходимо устанавливать конденсаторы между фазными входами двигателя. Величина конденсаторов должна быть такой, чтобы их реактивное сопротивление росло с увеличением частоты, а также чтобы гармоники напряжения надежно подавлялись.

Настройка фильтра

Настройка фильтра для асинхронного двигателя включает в себя выбор дросселя и конденсаторов, а также определение их величины. Для этого проводится анализ частотного спектра гармоник, генерируемых преобразователем, и выбираются соответствующие компоненты для фильтрации этих гармоник.

Подбор дросселя и конденсаторов осуществляется с учетом требуемых характеристик фильтра. В зависимости от частоты гармоник и амплитуды, которые необходимо подавить, выбирается соответствующая конфигурация фильтра.

Видео:

Как работает Электрический ФИЛЬТР РЕАЛЬНО | Часть 1

Как работает Электрический ФИЛЬТР РЕАЛЬНО | Часть 1 by ElectronicsClub 144,143 views 3 years ago 21 minutes