فیلتر du/dt چیست؟ (بخش دوم)

در بخش اول مقاله فیلتر du/dt چیست؟ به معرفی پدیده du/dt و محاسبات آن پرداختیم. تا حدودی با محاسبه چوک خروجی درایو، فیلتر سینوسی درایو و فیلتر نویز اینورتر آشنا شدیم. در این بخش قصد داریم تا مشکلات du/dt را عمیق تر بررسی کرده و برای این مشکلات راه حلی مناسب ارائه دهیم.

مشکلات du/dt چیست؟

مشکلات اصلی مرتبط با du/dt بالا، خرابی عایق موتور، خرابی یاتاقان موتور (EDM) و افزایش سطح RFI است. نکته قابل توجه این است که اکثر خرابی های درایو به علت du/dt بالا است. سیم پیچ های موتور در معرض این پالس های سریع du/dt ممتد قرار می گیرند و در نهایت عایق تحت فشار قرار می گیرد و خراب می‌شود. معمولا بین هر کلیدزنی امکان شکست است و هر چه الکتروموتور زمان بیشتری تحت این ولتاژها قرار گیرد، احتمال شکست بیشتر نیز میشود. معمولا دور اول سیم پیچ الکتروموتور تحت تنش بیشتری قرار دارد و احتمال شکست عایقی آن بیشتر است که از به عنوان پدیده شکست سیم پیچ اول یاد میشود. در ادامه همانطور که مشخص است پالس های ولتاژ خروجی درایو باید از طریق یک کابل متصل به موتور منتقل شوند. عدم تطابق امپدانس بین کابل و موتور وجود دارد که منجر به انعکاس پالس های ولتاژ پس از رسیدن به پایانه های موتور می شود. این پالس ها با قطار پالس بعدی جمع شده و ولتاژهای بزرگتری میسازند. این اثر اضافه ولتاژ اغلب به عنوان «اثر خط انتقال»، «موج بازتابی» یا «موج ایستاده» نامیده می‌شود و با طول کابل، du/dt درایو، نوع کابل و ویژگی های موتور مرتبط است. به طور معمول اگر du/dt درایو را کنترل نکنیم این اثر در کابل هایی با طول بیش از 15 متر خود را نشان میدهد. با افزایش طول کابل این اثر به مراتب مخرب تر نیز میشود. همچنین این ولتاژها میتواند برای عایقی کابل مشکل ایجاد کند زیرا عایق کابل ها معمولا تا حدود 1000 ولت را تحمل میکنند و ولتاژی حدود 2 برابر لینک DC که حدود 1200 ولت است میتواند به عایق کابل آسیب برساند.در موتورهای کوچک این مشکل به صورت اتصال کوتاه سیم پیچ ها یا پدیده punch through دیده میشود و در موتورهای بزرگ گاز ازن آزاد میکند که به عایقی موتور حمله میکند و آن را از بین میبرد.

در مورد خرابی یاتاقان موتور ناشی از ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) موارد بسیاری است که باید مورد بررسی قرار گیرد اما به طور خلاصه مشکلات زیر به عنوان مشکلات عمده یاد میشوند.

• کوپلینگ خازنی به روتور
• جریان های گردشی
• کوپلینگ خازنی از استاتور به زمین

این اضافه ولتاژها معمولا به علت du/dt با فرکانس های بالا تولید میشوند. این کلید زنی سریع شکل موج سوزنی را در موتور ایجاد میکند که باعث ایجاد جریان های القایی در روتور الکتروموتور میشود. این منجر به گردش جریان از طریق یاتاقان ها و قاب موتور می شود که از آن به عنوان Bearing Current نیز یاد می‌شود. بنابراین du/dt پایین اثر خازن های کوپلینگ که در سراسر کابل انتقال هستند را کاهش میدهد و خطر آسیب به سیستم را به خوبی کاهش میدهد. در حالی که du/dt بالا تنها عامل ایجاد EDM نیست، تاثیر قابل توجهی دارد و کاهش آن به تنهایی اغلب می تواند برای حذف EDM کافی باشد اگر سایر مکانیسم های خرابی از اندازه کافی برخوردار نباشند.

حذف du/dt

بسیاری از آخرین نسل درایوهای سرعت متغیر نرخ خروجی du/dt بسیار بالایی دارند. اگر به درستی به این موضوع پرداخته نشود، پیک ولتاژ اعمال شده به موتور متصل می‌تواند تا دو برابر سطح ولتاژ باس DC باشد. این موضوع می تواند منجر به خرابی دور اول سیم پیچ موتور شود. یک راه حل رایج برای این کار، نصب یک چوک خروجی درایو، بین درایو و موتور است. محاسبه این چوک نیازمند شناخت شبکه برق مصرف کننده، سیستم و فرآیندی است که توسط الکتروموتور کنترل میشود. به طور کلی این امر منجر به کاهش پیک ولتاژ اعمال شده به موتور می شود، اما اکثر تامین کنندگان نمی توانند بطور قطعی برای شما تایید کنند که نرخ du/dt یا سطح ولتاژ اوج چقدر خواهد بود بنابراین در نظر گرفتن یک حاشیه امن هنگام تهیه محاسبه چوک و تهیه چوک خروجی درایو پیشنهاد میشود. روش دیگر استفاده از فیلتر سینوسی درایو است که علاوه بر کاهش du/dt شکل موج خروجی را به شکل سینوسی برق شهر نزدیک تر می‌کند و عملا یک فیلتر هارمونیک خروجی است.

نتیجه گیری

در این بخش از مقاله “فیلتر du/dt چیست؟” به بررسی مشکلات du/dt در برخی درایوهای الکتریکی پرداختیم و با مشکلات آن آشنا شدیم. شرکت روکون (Revcon) با بیش از دو دهه سابقه در زمینه مهندسی و طراحی ادوات الکترونیک قدرت فعالیت دارد. تجربه بالا، تکنولوژی ساخت، قیمت مناسب و توجه به نیاز صنعت از ویژگی هایی است که این شرکت را از رقبا متمایز می سازد. فیلتر های هارمونیک ورودی Revcon یکی از تجهیزات تخصصی و پرکاربرد در صنایع مختلف اعم از نفت و گاز، پتروشیمی و سیمان و ‌‌… جهت جبران سازی اثرات سویچینگ و هارمونیک تولیدی درایو ها بر روی شبکه برق می باشد.
فیلتر هارمونیک Revcon دارای سیستم متمایز و چند سطحی است که این تکنولوژی به صورت فیلتر هارمونیک اکتیو Revcon و فیلتر هارمونیک پسیو Revcon عرضه میشود که باعث شده است تا با هزینه کمتر شکل موج ولتاژ و جریان بهتر و با اعوجاج کمتری در شبکه داشته باشید.
علاوه بر فیلتر هارمونیک Revcon که در سمت ورودی نصب می شود، فیلتر هارمونیک خروجی شامل فیلتر هارمونیک سینوسی الکترا و فیلتر هارمونیک du/dt یا همان فیلتر هارمونیک چوک خروجی الکترا، چوک خروجی درایو، فیلتر نویز اینورتر،فیلتر سینوسی درایو نیز جهت بهبود اعوجاج هارمونیکی THD سمت خروجی استفاده میشود. شرکت بنیان صنعت تدبیر یکتا نماینده امترون در ایران تامین کننده انواع تجهیزات هیدرولیک شامل جک‌ها، سیلندرهای هیدرولیکی با ظرفیت و اندازه های مختلف، شیر، پمپ و واحدهای کنترلی هیدرولیکی، پمپ و موتورهای هیدرولیک فشار بالا، سیستم های کنترل هیدرولیک پیچیده،ولو و محصولات خاص هیدرولیک از برندهای معتبر دنیا مانند Enerpac و بوش – Bosch Rexroth میباشد. علاوه بر این می‌توانید برای دریافت مشاوره تخصصی جهت تامین تجهیزات وگ و همچنین سایر تجهیزات صنعتی شامل بخش الکتریکی فیلترهای هارمونیک، درایو امترون، سافت استارتر موکوتک و سافت استارتر امترون،الکتروموتور زیمنس، الکتروموتور وگ، درایوهای ریجنریتیو و درایو ولتاژ متوسط (MV)، انواع سنسورها و ابزار دقیق و تجهیزات مکانیکی و هیدرولیکی شامل گیربکس فلندر،کوپلینگ Voith، کوپلینگ Rossi و … با متخصصین شرکت بنیان صنعت تدبیر یکتا ارتباط بگیرید.