CC BY
54УДК 621.314.5
М.Ю. Пустоветов
Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, 344000 e-mail: mgsn2006@yandex.ru
ВЫБОР КОНДЕНСАТОРОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ВЫХОДНЫХ ФИЛЬТРАХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ
В статье рассмотрены проблемы выбора конденсаторов для фильтров электромагнитной совместимости, устанавливаемых на выходе преобразователей частоты. Анализируется значение некоторых терминов, обозначающих важные характеристики конденсаторов фильтра.
Ключевые слова: фильтр электромагнитной совместимости, конденсатор, преобразователь частоты.
M. Yu. Pustovetov
Don State Technical University,
Rostov-on-Don, 344000 e-mail: mgsn2006@yandex.ru
OPTION OF CAPACITORS TO USE IN THE OUTPUT FILTERS OF FREQUENCY CONVERTERS ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY
The problems of choosing capacitors for electromagnetic compatibility filters installed at the output of frequency converters are discussed. The meaning of some terms denoting important characteristics of filter capacitors is analyzed.
Key words: electromagnetic compatibility filter, capacitor, frequency converter.
Для современного электрического привода переменного тока, а также систем электроснабжения, имеющих в своем составе преобразователь частоты (ПЧ), проблема электромагнитной совместимости является одной из ключевых ввиду характерных особенностей современной технологии формирования напряжения импульсными полупроводниковыми преобразователями. Напряжение формируется как набор трапецеидальных импульсов с очень крутыми фронтами и содержит широкий спектр высших временных гармоник, вызывающих потери энергии во всех элементах передающего тракта от выхода преобразователя частоты до питаемой нагрузки. Одним из технических решений, позволяющих в той или иной мере избавиться от высших временных гармоник в спектре напряжения, является установка фильтров электромагнитной совместимости на выходе ПЧ. К ним относятся синус-фильтры [1, 2] и фильтры du/dt [3, 4]. Оба типа фильтров содержат в своем составе емкостную поперечную ветвь (рисунок).
Для формирования емкости подходят фильтровые конденсаторы переменного тока (ACfiltering capacitors). Основными характеристиками для выбора конденсаторов служат амплитуда напряжения на конденсаторе Umc или UN(AC) и амплитуда тока через конденсатор. Также нужно принимать во внимание действующее значение напряжения на конденсаторе U и действующее значение тока через конденсатор. В случае несинусоидальных сигналов амплитудные значения могут отличаться от действующих не в V2 , а в большее количество раз. Для корректного определения этих величин нужны данные расчета, а лучше - компьютерного моделирования, поскольку ввиду различных фазовых углов временных гармоник сумма их мгновенных значений может давать различающиеся результаты в зависимости от номиналов компонентов фильтра и подключенной к системе электроснабжения нагрузки.
Десятая национальная (всероссийская) научно-практическая конференция
Схема электрическая принципиальная фильтра электромагнитной совместимости, устанавливаемого на выходе преобразователя частоты [4]
Несмотря на то, что символьная запись /тах является традиционной формой условного обозначения амплитудного значения переменного тока в англоязычной технической литературе, разные источники каталожных данных о конденсаторах [5-10] предлагают различные интерпретации условного обозначения . Примеры, приведенные в таблице, не формируют однозначного понимания величины /тах.
Таблица
Пояснение обозначения I различными изготовителями конденсаторов
Фирма-изготовитель, страна, [источник] Условное обозначение величины Обозначение единицы измерения Англоязычное пояснение величины Перевод пояснения величины
ZEZ SILKO, Чехия, [5] А Maximum rms value of current in continuous operation Максимальное эффективное значение тока в установившемся режиме**. Наибольшее действующее значение тока в длительном режиме*
ELECTRONICON, Германия, [6] А Отсутствует -
ООО «Нюкон», Россия, [7] А или A rms Maximum ripple current Максимальный рабочий ток**. Наибольший пульсирующий ток*
RTR ENERGIA, S.L, Испания, [8] А Отсутствует -
Hitachi AIC Inc., Япония, [9] Arms Max current rms Наибольшее действующее значение тока*
TDK, Япония, [10] А Отсутствует -
* Авторский перевод.
** Перевод в каталоге изготовителя.
Поэтому автор рекомендует, чтобы не допустить при выборе конденсатора заведомой его перегрузки по току, имея данные расчетов об амплитуде тока через конденсатор, вычислить действующее значение тока по его амплитуде для синусоидальной формы сигнала, т. е. поделив расчетное амплитудное значение тока через конденсатор на л/2 . Полученную расчетом величину действующего значения тока через конденсатор далее следует использовать для выбора конденсатора из каталога, если в том указано также действующее значение под именем / ,
по принципу «выбрать по каталогу значение не менее расчетного». Такой подход обеспечивает запас по току, поскольку для несинусоидальной формы тока, протекающего через фильтровый конденсатор, действующее значение при той же амплитуде будет меньшим, нежели для синусоидальной, как уже упоминалось выше.
Для конденсаторов производства ELECTRONICON [6] авторам удалось найти источник информации [11], содержащий исчерпывающее описание условного обозначения и других важных характеризующих величин. Согласно [11]: «Максимальный ток /тах - максимально допустимое среднеквадратичное значение тока конденсатора в режиме постоянной эксплуатации, данное значение обычно приводится в технических характеристиках, оно определяет максимальную мощность, рассеиваемую конденсатором». Там же, в [11], дано определение амплитудному току: «Пиковый ток I - допустимая амплитуда тока в повторяющемся режиме». Причем ток I превышает /тах от 3 до 40 раз для конденсаторов производства ELECTRONICON. Ввиду идентичности маркировки ряда фильтровых конденсаторов ELECTRONICON и Hitachi формулировки [11] могут быть распространены и на последнего изготовителя. В таком случае при выборе конденсатора по току следует непосредственно ориентироваться на данные каталога в контексте разъяснений [11]. Аналогом обозначения I для конденсаторов производства ZEZ SILKO является пиковый ток - повторяющийся /шах. Как указано в [5], это «максимально допустимое повторяющееся пиковое значение тока в установившемся режиме».
Литература
1. Пустоветов М.Ю. Опыт разработки синус-фильтра для силовой схемы частотно-регулируемого асинхронного электропривода // Известия Томского политехнического университета, 2014. - Т. 324, № 4. - С. 87-95.
2. Пустоветов М.Ю. О параметрах фильтров для частотно-регулируемого электропривода с асинхронными двигателями // Электричество. - 2013. - № 5. - С. 41-44.
3. Иньков Ю.М., Пудовиков О.Е., Пустоветов М.Ю. Характеристики выходных фильтров, обеспечивающих электромагнитную совместимость преобразователя частоты электропривода с асинхронными двигателями / // Электротехника. - 2018. - № 9. - С. 54-57.
4. Пустоветов М.Ю. Компьютерное моделирование фильтра du/dt, не содержащего демпфирующих резисторов // Энергия - XXI век. - 2018. - № 3 (103). - С. 46-49.
5. Сарасйоге for power electronics. Конденсаторы для силовой электроники [Электронный ресурс]. - URL: https://www.zezsilko.ru/customzone/files/ powerelecrussian.pdf (дата обращения: 15.04.2019).
6. E62 and E64 heavy duty ac capacitors [Электронный ресурс]. - URL: http://www.powercapacitors.info/download/200.003-020060_E62-64.pdf
7. Конденсаторы для силовой электроники / Power Electronics Capacitors [Электронный ресурс]. - URL: https://www.nucon.ru/upload/iblock/b42/DC-2016.pdf (дата обращения: 15.04.2019).
8. Силовые конденсаторы для фильтров, однофазные. AC Filter. Серия EPC FS [Электронный ресурс]. - URL: http://khomovelectro.ru/upload/ (дата обращения: 15.04.2019).
9. E62 (AC) series [Электронный ресурс]. - URL: http://www.hitachi-chem.co.jp/english/products/sds/files/e_e62ac.pdf (дата обращения: 15.04.2019).
10. Power Capacitors Series/Type: B25834 [Электронный ресурс]. - URL: https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Epcos%20PDFs/B25834_Rev_Jun2015.pdf (дата обращения: 15.04.2019).
11. Колпаков А. Конденсаторы ELECTRONICON для высоковольтных преобразовательных устройств // Компоненты и технологии. - 2004. - № 6 (41). - С. 22-25.
