6 modi per ridurre efficacemente la corrente di dispersione dei VFD

Analisi del caso: Comprendere la corrente di dispersione dei VFD nelle applicazioni reali

Salve a tutti, oggi voglio condividere un caso reale in loco che preoccupa molti ingegneri. Il problema riguarda una significativa Corrente di dispersione VFD nei motori, che a volte raggiungono diversi ampere o addirittura più di dieci ampere. Ciò solleva due domande comuni:

• È tale corrente di dispersione del motore dannosi per il motore o per il Azionamenti VFD?
• Come possiamo ridurlo in modo efficace?

Caso di studio: Elevata corrente di dispersione in un sistema a motore di grandi dimensioni

Ecco la situazione specifica:

Un utente sta eseguendo un 160 kW VFD con un motore da 132 kW, utilizzando un cavo lungo 96 metri. La resistenza di messa a terra del motore è di 2 ohm e sia il VFD che il motore sono correttamente collegati a terra. Misurando con una pinza amperometrica, il cavo di messa a terra di protezione ha mostrato una corrente di 15A. La preoccupazione dell'utente era: “Come possiamo eliminare questa corrente di dispersione? Se continuiamo a lavorare in questo modo, danneggeremo il motore o il VFD?”.”

Analisi iniziale: La corrente di dispersione dei VFD è un fenomeno normale

Prima di tutto, questo Corrente di dispersione VFD è un fenomeno normale, non un guasto insolito o pericoloso. Finché non si forma tensione o corrente sull'albero, non è dannoso né per il motore né per il VFD. Il problema principale è di natura psicologica: quando gli utenti notano un flusso di 10-15A sulla linea di terra, spesso si sentono a disagio, anche se tecnicamente questo non mette direttamente in pericolo l'apparecchiatura.

Il motivo è che ogni volta che un azionamento a frequenza variabile La commutazione dell'IGBT genera armoniche ad alta frequenza. Queste armoniche viaggiano lungo i cavi del motore e parte dell'energia si accoppia con la terra, formando una corrente di dispersione. Si tratta di una caratteristica intrinseca dei VFD e di una corrente di dispersione. Cablaggio del motore VFD, Non si tratta di un malfunzionamento.

Uso improprio degli interruttori differenziali (RCD) con i VFD

Molti istituti di progettazione o utenti finali, non comprendendo appieno le caratteristiche dei VFD, installano dispositivi convenzionali di protezione contro i guasti a terra (RCD o GFCI) sul lato dell'alimentazione in ingresso. Una volta installati, i grandi Corrente di terra VFD provoca frequenti Intervento del VFD su guasto a terra, con conseguenti tempi di inattività non necessari.

In realtà, l'installazione di un normale dispositivo di protezione dalle perdite su un ingresso VFD non ha senso. Perché? Perché:

• Il VFD è già collegato a terra.
• Il motore è collegato a terra.
• Anche le schermature dei cavi sono collegate a terra.

L'aggiunta di un protettore di dispersione provoca solo interventi fastidiosi e interrompe la produzione. Per questo motivo, gli istituti di progettazione professionale di solito non raccomandano gli RCD convenzionali per i VFD.

Sviluppo di dispositivi di protezione dalle perdite compatibili con i VFD

Negli ultimi anni, a causa della domanda degli utenti, alcuni produttori hanno sviluppato GFCI compatibile con VFD dispositivi. Questi dispositivi funzionano in modo diverso: rilevano solo la corrente di dispersione al di sotto dei 100 Hz, ignorando le dispersioni ad alta frequenza causate dalle armoniche. Poiché la maggior parte dei Corrente di modo comune VFD e Lunghezza del cavo VFD corrente di dispersione sono nell'intervallo dei kHz, questi dispositivi evitano frequenti falsi interventi.

Tuttavia, anche con questi protettori speciali, non è possibile evitare interventi occasionali. Inoltre, la soglia di intervento deve essere impostata molto più in alto (300-500 mA). Se impostata sui 25-30 mA convenzionali, il VFD scatta immediatamente all'avvio. Ciò rende questi dispositivi di protezione meno significativi nell'uso industriale reale.

La prassi migliore, pertanto, è quella di non installare affatto i dispositivi di protezione dalle perdite convenzionali sugli ingressi dei VFD.

Misure pratiche per ridurre la corrente di dispersione dei VFD

Sebbene la corrente di dispersione non possa essere eliminata, è possibile ridurla attraverso diverse misure:

1.Ridurre la frequenza portante (riduzione della frequenza portante del VFD)

L'abbassamento della frequenza di commutazione riduce il numero di impulsi armonici generati dagli IGBT, riducendo così sia la corrente armonica che la corrente di dispersione. Occorre prestare attenzione: se il carico del motore è rigido (azionato da ingranaggi o catene), un abbassamento eccessivo della frequenza portante può causare vibrazioni. Per Pompe VFD o Ventilatori VFD, Questa regolazione è generalmente sicura.

2.Accorciare la lunghezza del cavo motore

Più lungo è il cavo, maggiore è l'accoppiamento capacitivo e la corrente di dispersione. Il corretto dimensionamento del cavo di uscita del VFD è fondamentale per ridurre le perdite.

3. Evitare i cavi schermati quando possibile

Sebbene i cavi schermati aiutino a contrastare le EMI, la progettazione dei cavi VFD schermati rispetto a quelli non schermati influisce in modo significativo sulla corrente di dispersione. I cavi schermati aumentano le perdite a causa del maggiore accoppiamento capacitivo. Per le applicazioni sensibili alle perdite, utilizzare cavi tripolari non schermati.

4.Installare reattori o filtri di uscita

L'aggiunta di una reattanza di uscita del VFD per i cavi lunghi o di un filtro du/dt sopprime le armoniche, i picchi di tensione e riduce le correnti di dispersione. Fare attenzione quando si utilizzano filtri LC: il lato del condensatore deve essere collegato al motore, mentre il lato dell'induttore è collegato al VFD. L'inversione può danneggiare l'inverter.

5.Evitare i cavi interrati o con guaine in acciaio

È preferibile utilizzare canaline per cavi fuori terra con ventilazione. Le canaline in acciaio aumentano la capacità parassita e peggiorano la corrente di dispersione del VFD.

6.Utilizzare cavi motore tripolari simmetrici

Un cavo tripolare non schermato riduce lo squilibrio rispetto ai cavi trifase a quattro fili, attenuando le correnti circolanti e le perdite.

Conclusione: La corrente di dispersione è intrinseca ai sistemi VFD

Per riassumere: Corrente di dispersione VFD è un sottoprodotto intrinseco della commutazione ad alta frequenza e delle armoniche. Non può essere completamente eliminato, ma solo attenuato. Finché non porta alla corrente dell'albero o alla rottura dell'isolamento, non rappresenta un danno diretto. L'installazione di protezioni di dispersione convenzionali sugli ingressi dei VFD crea solo interventi e tempi di fermo inutili.

La mentalità ingegneristica corretta non è quella di temere la perdita in sé, ma di comprenderne l'origine e di gestirla con un'adeguata Selezione del cavo motore VFD, la soppressione delle armoniche e pratiche ragionevoli di messa a terra.