Danfoss AHF 005, AHF 010, FC 103, FC 301, FC 302 Design guide [zh]

ENGINEERING TOMORROW
設計指南
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
VLT® HVAC Drive FC 102 • VLT® Refrigeration Drive FC 103 VLT® AQUA Drive FC 202 • VLT® AutomationDrive FC 301/302
vlt-drives.danfoss.com
目錄 設計指南
目錄
1 簡介
1.1 設計指南的目的
1.2 文件版本
1.3 設計目的
1.4 縮寫、符號與慣例
1.4.1 縮寫 4
1.4.2 慣例 5
1.5 認證與核可
1.5.1 CE 符合性和標誌 5
1.5.2 CE 標誌 5
1.5.2.1 低電壓指令 5
1.5.2.2 EMC 指令 5
1.5.2.3 機械指令 5
1.5.2.4 ErP 指令 6
1.5.3 UL 認證 6
1.6 安全性
1.6.1 一般安全原則 6
4
4
4
4
4
5
6
1.6.2 合格人員 6
2 諧波與和緩介紹
2.1 諧波與和緩
2.1.1 線性負載 8
2.1.2 非線性負載 8
2.1.3 諧波在配電系統中的影響 10
2.2 諧波和緩標準和要求
2.2.1 應用所特有的要求 11
2.2.2 諧波和緩標準 11
2.3 諧波和緩
3 AHF 的基本操作原理
3.1 操作原理
3.1.1 功率因數 15
3.1.2 電容性電流 15
3.2 省電效率
4 安裝需求
8
8
11
12
14
14
16
17
4.1 機械安裝
4.1.1 機械安裝的安全要求 17
4.1.2 安裝要求 19
4.1.3 安裝於工業外殼的相關建議 19
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17
目錄
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
4.1.4 通風與冷卻要求 19
4.1.4.1 IP20 與 IP21/NEMA 1 的要求 19
4.2 電氣安裝
4.2.1 端子 - 簡短概述 21
4.2.1.1 電容中斷連接的端子 21
4.2.2 接線方式 23
4.2.3 溫度過高防護 23
4.2.3.1 對數位輸入進行編程以提供溫度過高保護 23
5 進階諧波濾波器的選擇
5.1 選擇正確的 AHF
5.1.1 如何計算出正確的濾波器尺寸 24
5.1.2 計算範例 24
5.1.3 電壓提升 24
5.2 選擇表
5.2.1 電容中斷連接接觸器 32
5.2.1.1 非 Danfoss 接觸器 32
5.3 附件
5.3.1 IP21/NEMA 1 升級套件 33
5.3.1.1 IP21/NEMA 1 升級套件 - 內建電容中斷連接電路 34
21
24
24
25
33
5.3.1.2 IP21/NEMA 1 升級套件 - 內建電容中斷連接電路 35
5.3.2 IP20 和 IP21 的背板 37
6 參數設定
6.1 參數說明
7 規格
7.1 一般規格
7.2 環境資料
7.3 功率損失和噪音等級
7.4 機械尺寸
7.4.1 端子規格 57
7.4.2 IP20 外殼 62
7.4.3 IP21 外殼 78
7.4.4 背板尺寸 86
7.5 保險絲
8 備份零件
38
38
47
47
48
49
52
88
90
8.1 選擇表
8.1.1 版本 01 和 02 的電容套件 91
8.1.2 版本 03 的電容套件 94
8.1.3 端子 97
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91
目錄 設計指南
8.1.4 版本 01 和 02 的風扇和風扇配件 100
8.1.5 版本 03 的風扇和風扇配件 102
8.1.6 保險絲和保險絲配件 113
9 附錄
9.1 省電效率
索引
115
115
9.1.1 省電效率介紹 115
9.1.2 IE 和 IES 等級 116
9.1.3 功率損失資料和效率資料 116
9.1.4 馬達的損耗與效率 117
9.1.5 電力驅動系統的損耗和效率 117
9.1.6 濾波器式電力驅動系統的損耗和效率 117
9.1.6.1 計算範例 117
119
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簡介
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
11
1 簡介
1.1 設計指南的目的
我們針對 VLT® FC 系列變頻器推出 VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 (稱為 AHF),本設 計指南將介紹此濾波器的一些重要層面。本文描述了諧波 及其和緩方式,並提供安裝說明和變頻器程式設定的指 引。
銘牌和文件中提供了連接狀況的技術資料和資訊。請務必 遵守本文件中的建議和指示說明。
Danfoss 技術文件也可在網站上找到,網址為:
www.danfoss.com
1.2 文件版本
本手冊將定期審閱與更新。歡迎任何改進建議。
表 1.1
顯示文件版本。
版本 備註
M00108xx
表 1.1 文件版本
設計目的
1.3
濾波器是設計用來安裝在電氣系統或機器中的元件。 安裝於機器中時,除非證明機器符合機械指令 2006/42/EC,否則禁止將濾波器試運行 (即開始按指示操 作)。請遵守 EN 60204。
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 需 與下者搭配使用:
VLT® HVAC Drive FC 102
VLT® Refrigeration Drive FC 103
VLT® AQUA Drive FC 202
VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302
縮寫、符號與慣例
1.4
1.4.1 縮寫
.
推出 AHF 版本 03:
變動轉速風扇式風扇控制。
機械設計最佳化。
吊耳於 X3 外殼中心線。
CDM 完整變頻器模組 DC 直流電 DPF 位移功率因數 EMC 電磁相容性 f
M,N
FC 變頻器 g 地面重力 HCS 諧波計算軟體 I
M,N
I
INV
Hz 赫茲 kHz 千赫 kVAr 千伏安反應 LCP LCP 操作控制器 m 公尺 mA 毫安培 MCT 動作控制工具 mH 毫亨利電感 min 分鐘 ms 毫秒 nF 毫微法拉 Nm 牛頓米 P 有功功率 PCC 通用耦合點 PDS 電力驅動系統 PELV 保護性超低電壓 PF 功率因數 P
M,N
PWHD 部分加權諧波失真 Q 無功功率 R
SCE
RPM 每分鐘轉速 S 視功率 s 秒 TDD 總需量失真 THD 總諧波失真度 THDi 總諧波電流失真 THDv 總諧波電壓失真 TPF 真實功率因數 U
M,N
V 伏特
表 1.2 縮寫
額定馬達頻率
額定馬達電流 額定逆變器輸出電流
額定馬達功率
短路額定值
額定馬達電壓
°C 攝氏
°F 華氏
A 安培/AMP AC 交流電 AHF 高級諧波濾波器 AWG 美國線規
4 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 M0010802
簡介 設計指南
1.4.2 慣例
編號清單表示程序。
項目清單指出圖例的其他資訊與說明。
斜體字表示:
參照索引
連接
註腳
參數名稱
參數群組名稱
參數選項
圖樣中的所有尺寸都是毫米 (吋)。
* 表示參數的出廠設定。
1.4.3 安全符號
本指南使用了以下的符號:
1.5.2 CE 標誌
圖 1.1 CE
CE 標誌 (歐洲共同體) 表示該產品製造商符合所有適用 的歐盟指令。 歐盟指令。
表 1.3
中列出了適用於變頻器設計和製造的
注意事項
CE 標誌並未規範產品的品質。不能從 CE 標誌來推論出 技術規格。
EU 指令 版本 低電壓指令 2014/35/EU EMC 指令 2014/30/EU 機械指令 ErP 指令 2009/125/EC ATEX 指令 2014/34/EU RoHS 指令 2011/65/EU
1)
2006/42/EC
1 1
警告
表示可能會導致人員傷亡的潛在危險狀況。
小心
表示可能會導致輕度或中度傷害的潛在危險狀況。也可用 於危險施工方式的警示。
注意事項
表示重要訊息,包含可能會損及設備或財產的狀況。
1.5 認證與核可
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 的 設計符合本節中所述的指令。
我們可提供更多的核可與認證。請聯絡當地的 Danfoss 供應商。
1.5.1 CE 符合性和標誌
「CE 符合性和標誌」是什麼? CE 標誌的目的是要在 EFTA (歐洲自由貿易聯盟) 和 EU (歐盟) 內避免發生貿易技術障礙。CE 標誌由歐盟導入, 這種簡單的方法可以表明某種產品是否符合歐盟相關的規 定和標準。CE 標誌與產品的規範或品質無關。
表 1.3 適用於變頻器的歐盟指令
1) 只有具有整合式安全功能的變頻器,才需要符合機械指令。
可根據要求提供合格聲明。
1.5.2.1 低電壓指令
變頻器必須遵循 2016 年 4 月 20 日的低電壓指令進行 CE 標誌。低電壓指令適用於 50-1000 V AC 和 75-1500 V DC 電壓範圍內的所有電氣設備。
該指令的目的是確保個人安全,並避免在操作按規定安 裝、維護和使用的電氣設備時,造成財產的損失。
1.5.2.2 EMC 指令
EMC (電磁相容性) 指令的目的是減少電磁干擾,並增強 電氣設備和安裝設置的抗干擾能力。EMC 指令的基本保護 要求是,會產生電磁干擾 (EMI) 或運作上可能會受 EMI 影響的裝置,其設計必須能限制產生電磁干擾。當按規定 正確安裝、維護及使用時,裝置必須具有適當的抗電磁干 擾能力。
單獨使用或作為系統一部分的電氣設備,必須具備 CE 標 誌。系統不需要 CE 標誌,但必須符合 EMC 指令的基本 保護要求。
1.5.2.3 機械指令
機械指令的目的是確保個人安全,並避免用於預期應用的 機械設備發生財產損失。機械指令所適用的機器,當中內 含一系列相互連接的元件或裝置,而且其中至少有一個具 有機械運動的能力。
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簡介
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
11
具有整合式安全功能的變頻器,必須符合機械指令。沒有 安全功能的變頻器,不受機械指令所規範。如果變頻器整 合到機械系統中,Danfoss 能提供變頻器相關安全層面的 資訊。
當變頻器用於至少有一個移動零件的機器時,機器製造商 必須提供一份聲明,表明遵守所有相關法規和安全措施。
警告
安裝不正確
濾波器或變頻器安裝不當可能造成人員傷亡或設備故障。
遵循本設計指南,並按照國家和地方電氣規範進
行安裝。
1.5.2.4 ErP 指令
警告
ErP 指令是用於能源相關產品的歐洲 Ecodesign 指令。 該指令為能源相關產品 (包括變頻器) 制定了一些永續設 計要求。該指令旨在提高能源效率及環保度,同時提高能 源供應的安全性。能源相關產品對環境造成的影響,包括 整個產品生命週期內的能源消耗。
具有 RCM 標記標籤表示符合適用的電磁相容性 (EMC) 技 術標準。要在澳洲和紐西蘭上市的電氣和電子裝置,都需 要帶有 RCM 標誌標籤。RCM 標誌的監管安排僅涉及傳導 性和輻射性放射。變頻器適用 EN/IEC 61800-3 中規定的 排放限制。可根據要求提供合格聲明。
1.5.3 UL 認證
圖 1.2 UL
注意事項
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 460 V/60 Hz 和 600 V/60 Hz 類型為 UL 列名產品,列於 UL 文件編號 E134261 (NMMS.E134261) 中。
1.6 安全性
1.6.1 一般安全原則
高電壓
濾波器連接至 AC 主電源輸入時會含有高電壓。若由非合 格人員執行安裝、啟動與維修工作,可能會導致人員的傷 亡。
必須由合格人員執行安裝、啟動與維修工作。
切勿操作運作中的濾波器。
警告
放電時間
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 內 含電容。電容可以保持充電狀態,即便濾波器未通電。若 斷電後在等候指定時間到達之前即進行維修或修復,則會 導致人員的傷亡。
1. 停止變頻器和馬達。
2. 請斷開 AC 主電源、永磁型馬達,以及遠端 DC 回路電源 (含備用電池、UPS,以及接至其他變 頻器的 DC 回路連接)。
3. 請遵守銘牌上規定的等待時間,之後才對濾波器 進行任何檢修或修復工作,確保電容已完全放 電。
4. 在對濾波器進行任何檢修或修復工作之前,請確 保濾波器端子 X3.1、X3.2 和 X3.3 之間的電壓 為 0 ,且濾波器端子 X4.1 、X4.2 和 X4.3 之 間也為 0 。
變頻器中含有高電壓元件,因此如果變頻器處理不當,可 能會造成重傷。只有合格人員才能安裝和操作設備。試圖 進行修復工作前,務必先斷開變頻器電源,並等待一段指 定的時間,讓儲存的電能消散。
為了讓變頻器和濾波器能安全地運作,必須嚴格遵守安全 預防措施和注意事項。
1.6.2 合格人員
若要濾波器無故障且安全地運作,需要正確且可靠的運 輸、存放、安裝、操作和維護。僅限合格人員安裝或操作 本設備。
合格人員係指受訓過人員,依據相關法規而授權可安裝、 試運行與維護設備、系統和電路。此外,該合格人員務必 熟悉本手冊中所描述的操作說明與安全措施。
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小心
觸電危險
在帶電濾波器上進行測量時,請遵守有關預防意外事故的 有效國家法規 (例如 VBG 4)。 電氣安裝必須按照適當的規定進行 (例如電纜線橫截面、 保險絲和 PE 連接)。當同時使用濾波器和變頻器,而未 與供應線 (達到 VDE 0100) 保持安全距離時,請在進一 步的保護措施中納入所有控制線路 (例如雙重絕緣或遮罩 式、接地式和絕緣式)。
小心
表面很燙
使用時,濾波器表面會變熱。
運作過程中,切勿觸摸濾波器。
簡介 設計指南
小心
溫度過高
溫度過高會損壞濾波器扼流圈。為防止溫度過高:
使用溫度開關,請參閱
在 30 秒內立即停止或執行受控減速。
章 4.2.3 溫度過高防
小心
保護性裝置
根據有效的安全法規 (例如技術工具規則和意外事故預防 法規),為裝有濾波器的系統配備額外的監控和保護性裝 置。
小心
未經授權擅自取下必要的護罩、不當使用、不正確的安裝 或操作,可能會使人受重傷或對有形資產造成損害。
為避免風險,請僅由授權合格人員來處理 VLT
Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010。
®
1 1
注意事項
本設計指南中顯示的濾波器,是專門針對與 Danfoss 變 頻器搭配運作而設計和測試,請參見
。濾波器若與其他第三方變頻器併用,Danfoss 概不負
責。
章 1.3.1 設計目
注意事項
濾波器的修復
僅允許由 Danfoss 授權的合格人員修復 VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010。有關詳細資訊請參 閱
章 8 備份零件
注意事項
只有在符合 EMC 指令 2014/30/EU 的情況下才允許進行 試運行。 濾波器符合低電壓指令 2014/35/EU 的要求。
注意事項
請避免濾波器承受不當的負載,尤其是在運輸和處理過程 中。不允許彎曲元件。請勿更改絕緣體之間的距離。避免 觸摸電子元件和觸點。
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P
S
Q
φ
130BB538.10
諧波與和緩介紹
2 諧波與和緩介紹
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
22
2.1 諧波與和緩
2.1.1 線性負載
在正弦 AC 電源上,純電阻性負載 (例如白熾燈泡) 會汲 取和電源電壓同相的正弦電流。
負載耗散的功率為:
P = U × I
對於無功負載 (例如感應馬達),電流不再與電壓同相。 電流反而滯後於電壓,造成滯後功率因數的值小於 1。在 電容性負載的情況下,電流超前於電壓,造成超前功率因 數值小於 1。
視功率為:
S = U × I
(其中 S=[kVA]、P=[kW]、Q=[kVAR])。
在完美正弦波形的情況下,P、Q 和 S 可以表示為構成一 個三角形的向量:
S2= P2+ Q
圖 2.2 正弦波形
電流和電壓之間的位移角為 φ。位移功率因數為有功功率 (P) 和視功率 (S) 之比:
DPF =
2
P
= cos(ϕ)
S
2.1.2 非線性負載
非線性負載 (如二極管整流器) 會汲取非正弦電流。
圖 2.3
顯示了三相電源上 6 脈衝整流器所汲取的電流。
圖 2.1 電流產生真功率因數
在這種情況下,AC 電源具有 3 個元件:
有功功率 (P)。
無功功率 (Q)。
視功率 (S)。
一個非正弦波形,可以分解成多個週期等於基本波形整數 倍的正弦波形。
f (t) =∑ah× sin
請參閱
圖 2.3
hω1t
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1
1 2 3 4 5 6 7
0.
0
0
-
-
1
1 2 3 4 5 6 7
0.
0
0
-
-
130BB539.10
諧波與和緩介紹 設計指南
2 2
圖 2.3 正弦波形
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Non-linear
Current Voltage
System
Impedance
Disturbance to
other users
Contribution to
system losses
130BB541.10
諧波與和緩介紹
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
基本頻率 ω1 的整數倍稱為諧波。非正弦波形 (電流或 電壓) 的 RMS 值表示為:
h
max
I
22
RMS
=
h = 1
2
I
(h)
波形中諧波的數量提供了失真因數,即總諧波失真 (THD)。THD 由諧波含量的 RMS 與基本量 RMS 值之比所 得出,表示為基本量的百分比:
h
2
max
I
THD =
h = 2
h
I
1
× 100 %
使用 THD,RMS 電流 I
和基本電流 I1 之間的關係可
RMS
以表示為:
I
RMS
= I
1 + THD
2
電壓也一樣。
真實功率因數 PF (λ) 為:
P
PF =
S
在線性系統中,真實功率因數等於位移功率因數:
PF = DPF = cos ϕ
在非線性系統中,功率因數和位移功率因數之間的關係 為:
PF =
DPF
1 + THD
2
無功功率會降低功率因數和諧波負載。低功率因數導致高 RMS 電流,進而在電源電纜和變壓器中產生更高的損耗。
在電力品質領域,經常會遇到總需量失真 (TDD) 一詞。 TDD 不是負載的特點,但它是系統參數。TDD 以最大需求 電流 IL 百分比來表示電流諧波失真。
h
2
max
I
TDD =
h = 2
h
I
L
× 100 %
另一個經常遇到的術語是部分加權諧波失真 (PWHD)。 PWHD 這種加權諧波失真,只內含第 14 和第 40 個之間 的諧波,如以下定義所示。
2
40
I
PWHD
=
h = 14
h
I
1
× 100 %
圖 2.4 小型配電系統
非線性負載汲取的諧波電流,會因為配電系統阻抗上的壓 降而導致電壓失真。更高的阻抗會導致更高的電壓失真 度。
電流失真與設備效能有關,設備效能與個別的負載有關。 電壓失真與系統效能有關。只知道負載的諧波效能,並無 法確定 PCC 中的電壓失真度。為了預測 PCC 中的失真, 必須知道配電系統的配置和相關的阻抗。
描述電網阻抗的常用術語是短路比 R
。該比值被定義為
sce
PCC 電源的短路視功率 (Ssc) 與負載的額定視功率 (S
) 之比。
equ
S
sce
ce
=
S
equ
2
U
S
Ssc=
Z
電源
equ
= U × I
equ
R
其中
諧波的負面影響是雙倍的
諧波電流會導致系統損耗 (在配線和變壓器
中)。
諧波電壓失真會干擾其他負載並增加這些負載的
損耗。
2.1.3 諧波在配電系統中的影響
圖 2.4
中,變壓器在初級側與中壓電源上的通用耦合 點 PCC1 相連。變壓器的阻抗為 Z PPC 2 是連接所有負載的通用耦合點。每個負載都透過阻 抗為 Z1、Z2、Z3 的電纜進行連接。
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並饋送幾個負載。
xfr
圖 2.5 諧波的負面影響
諧波與和緩介紹 設計指南
2.2 諧波和緩標準和要求
諧波限制要求可包括:
應用所特有的要求。
一些必須遵守之標準中的要求。
2.2.1 應用所特有的要求
應用所特有的要求,和某個在技術上有理由限制諧波的特 定安裝有關。
範例 兩台 110 kW 馬達連接到一個 250 kVA 變壓器上。一台 馬達直接連上線,另一台則透過變頻器供電。如果直連馬 達也應透過變頻器供電,在這種情況下,變壓器的尺寸過 小。若要在不更換變壓器的情況下進行改造,請使用
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 來 和緩兩個變頻器的諧波失真。
2.2.2 諧波和緩標準
目前有許多種諧波和緩標準、法規和建議。不同的標準適 用於不同的地理區域及產業。以下列出一些遇過的標準:
IEC/EN 61000-3-2
IEC/EN 61000-3-12
IEC/EN 61000-3-4
IEC 61000-2-2
IEC 61000-2-4
IEEE 519
G5/4
2 2
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諧波與和緩介紹
標準的名稱 標題 範圍 註解 IEC 61000-3-2
22
IEC 61000-3-12
IEC 61000-3-4
IEC 61000-2-2/ IEC 61000-2-4 IEEE 519 IEEE 針對電力系統諧波
G5/4 工程建議、諧波電壓失真
諧波電流放射的限制 (每 相位設備輸入電流 16 A)。
與輸入電壓 > 16 A 和 75 A 的公共低電壓系統 相連的設備,其所產生之 諧波電流的限制。
額定電流 > 16 A 之設 備,其低電壓供電系統的 諧波電流放射限制。
低頻傳導性干擾的相容性 等級。
控制所建議的實務做法及 制定的要求。
的規劃等級,以及非線性 設備到英國傳輸系統及配 電網路之間的連接。
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
適用的設備係連接至公共低電壓 配電系統,而且每相位的輸入電 流不超過 16 A。
適用的設備係連接至公共低電壓 配電系統,而且輸入電流 > 16 A 且 75 A。
適用的設備係連接至公共低電壓 配電系統,而且額定電流 > 75 A。
規定公共低電壓供電系統 (IEC 61000-2-2) 和工業廠房 (IEC 61000-2-4) 低頻傳導性干擾的 相容性等級。 將 PCC 的電壓失真度控制為 TDD 5%,並將最大個別頻率電壓 諧波限制在 3%。
設定諧波電壓失真的規劃等級, 以在連接非線性設備的過程中使 用。已描述一個根據這些規劃等 級來制定個別客戶放射限制的流 程。
Danfoss 變頻器屬於 A 類。 總額定功率 > 1 kW 的專業設備沒有任何限制。
放射限制目前僅適用於 230/400 V 50 Hz 的系統。 個別的諧波 (第 5、第 7、第 11 和第 13 個) 以及
1)
THD
章 1.3 設計目的
未進行額外的濾波。 對於將設備連接到公共電源,已描述了一個三階段的評估程 序。>75 A 的設備,限於階段 3
連接
。 供電管制機構可能接受根據負載安裝的約定功率來連接設 備,而且適用供電管制機構本地的規定。 製造商應提供個別的諧波以及 THD 和 PWHD 值。 低頻干擾包括但不限於諧波。 計劃安裝時,請考慮標準中規定的值。
建立電氣系統 (包含線性和非線性負載) 的設計目標。建 立了波形失真目標,並將來源和負載之間的介面描述為通用 耦合點 (PCC)。 電流失真限制取決於 ISC/IL 比,其中 ISC 是公用程式 PCC 的短路電流,IL 是最大需求負載電流。已為多達第 35 個的個別諧波和總需量失真 (TDD) 定出一些限制。 滿足諧波失真要求最有效的方法是,在個別負載處進行和緩 並在 PCC 進行測量。 G5/4 是系統級標準。 400 V 的 PCC 電壓 THD 規劃等級為 5%。標準表 2 提供 了 400 V 系統中奇數和偶數諧波的限制資訊。 該標準描述了一個非線性設備連接的三階段評估程序。該程 序的目的是在「評估過程所需要的詳細程度」,和「連接特 定設備導致不可接受的電壓諧波失真的風險程度」之間取得 平衡。 內含 VLT® 變頻器的系統,其合規性取決於非線性負載的 特定拓撲和總數量。為了滿足 G5/4 的要求,請使用 VLT Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010。
和 PWHD
2)
有相關的要求。
中列出的所有變頻器均符合這些限制,而
根據負載的約定功率進行
®
表 2.1 諧波和緩標準
1) 新的定義係透過 IEC/EN 61000-3-12:2011 引入,而這意味 著 THD 被 THC/I
2) 新的定義係透過 IEC/EN 61000-3-12:2011 引入,這意味著 PWHD 被 PWHC/I
ref
所代替。
ref
所代替。
2.3 諧波和緩
IEC 標準經過許多國家或多國組織協調一致。上述所有 IEC 標準在歐盟中經過協調,統一帶有字首 “EN”。例 如,歐洲 EN 61000-3-2 與 IEC 61000-3-2 相同。在澳 洲和紐西蘭也很類似,字首為 AS/NZS。
總擁有成本 (例如初始成本、效率和維護成
本)。
變頻器 6 脈衝整流器所產生的諧波,有幾種方法可以和 緩,各有其優缺點。
要選對解決方案係取決於幾個因素:
電網 (背景失真、電源不平衡、共振和電源類型
- 變壓器/發電機)。
應用 (負載描述檔、負載數和負載大小)。
本地/國家要求/法規 (例如 IEEE 519、IEC 和
ER G5/4)。
12 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 M0010802
諧波解決方案類別:
被動
致動
被動式解決方案以電容或電感器構成,或同時包含這兩者 但採取不同的配置。 最簡單的解決方案是在變頻器前方添置一般 3% 至 5% 的 電感器/電抗器。如此增加電感後會減少變頻器產生的諧波 電流量。更進階的被動式解決方案,以陷阱式配置將電容
諧波與和緩介紹 設計指南
和電感器結合在一起,此配置進行了特殊調整,以消除從 第 5 個諧波 (此為舉例) 開始的諧波。
主動式解決方案會確定出抵消電路諧波的確切電流,並進 行合成和將此電流注入系統中。因此,主動式解決方案會 減輕即時的諧波干擾,進而使這些解決方案在任何負載型 態下均有效。有關 Danfoss 主動式解決方案的更多詳細 資訊,請參見
VLT® Advanced Active Filter
VLT® Low Harmonic Drive
AAF 006 操作說明。
操作說明和
2 2
M0010802 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 13
L
0
L
1
L
2
C
2
C
1
M
AHF
Supply Motor
130BB578.11
Frequency converter
AHF-DA-34-400-50-20-A
0
2
4
6
8
10
12
14
16
10 15 20 25 30 35
I
line
[A]
THDi [%]
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Harmonic current I
h
[A]
THDi [%] Harmonic current I
h
[A]
130BB579.11
AHF 的基本操作原理
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
3 AHF 的基本操作原理
I
RMS
3.1 操作原理
33
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 由 主電感器 L0 和兩級吸收電路組成,該電路具有電感器 L1 和 L2 以及電容 C1 和 C2。吸收電路特別經過調整, 可消除從第 5 個諧波開始的諧波,是專為設計的電源頻 率所準備。因此,50 Hz 的電路與 60 Hz 的電路具有不 同的參數。
line
[A] [A] [%]
9.6 9.59 5.45 0.52
15.24 15.09 13.78 2.07
20.24 20.08 12.46 2.5
25.17 25 11.56 2.89
30.27 30.1 10.5 3.15
34.2 34.03 9.95 3.39
表 3.1 負載電流的範例
50 Hz I1) RMS
時的基本電流
1) 已經計算了總諧波電流。THDi vs. 負載圖顯示於 圖 3.2。
THDi 總諧波電流 I
RMS
1)
[A]
h
圖 3.1 操作原理
AHF 有 2 種型號,可用於 2 種效能級別:
AHF 005,5% THDi。
AHF 010,10% THDi。
這兩種型號都有以下的電壓:
380–415 V,50 Hz。
380–415 V,60 Hz。
440–480 V,60 Hz。
600 V,60 Hz。
500–690 V,50 Hz。
AHF 010 提供了與 12 脈衝整流器相似的效能,AHF 005 則提供了與 18 脈衝整流器相似的效能。
濾波器 THDi 方面的效能因負載而異。在標稱負載下,濾 波器效能優於 10% THDi (AHF 010) 以及 5% THDi (AHF
005)。
在部分負載下,THDi 有更高的數值。但是諧波電流的絕 對值在部分負載下較低,儘管 THDi 的值較高。因此,諧 波在部分負載下的負面影響比全負載時還要低。
部分負載的範例 有個 18.5 kW (25 hp) 變頻器被安裝在 400 V/50 Hz 電網上,並搭配了 34 A AHF 010 (類型代碼 AHF­DA-34-400-50-20-A)。
表 3.1
的數值係使用諧波分析儀,針對不同的負載電流進
行測量:
14 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 M0010802
圖 3.2 THDi vs. 負載
在部分負載 15 A 下,THDi 為大約 14% (比起標稱負載 34 A 時為 10%)。同時,在 15 A 線路電流下,HDi 總 諧波電流只有 2.07 A (34 A 線路電流時,諧波電流為
3.39 A)。因此 THDi 只是諧波效能的相對指標。電壓的 諧波失真度,在部分負載下時比在標稱負載下時還低。
背景失真 背景失真和電網不平衡等因素,可能會影響到 AHF 濾波 器的效能。特定數字會因濾波器而異,而
圖 3.6
顯示了典型的效能特性。對於特定的細節,請使
圖 3.3
用 MCT 31 或諧波計算軟體 (HCS) 等諧波設計工具。
濾波器的設計旨在分別達到 10% 和 5% THDi,THDv 背 景失真度 = 2%。變頻器安裝中典型電網條件下的務實測 量,經常顯示出濾波器效能在 2% 背景失真度時稍微比較 好。但是,電網條件的複雜性與特定諧波的混合,並未提 供失真電網之效能的一般性規則。
圖 3.3和 圖 3.4
示出背景失真下最糟情況的效能惡化特性。
0 20 40 60 80 100
0
5
10
15
20
25
THvD 0% THvD 2% THvD 5%
Load [%]
THiD average [%]
130BB580.10
0
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60 80 100
Load [%]
THvD 0% THvD 2% THvD 5%
THiD [%]
130BB581.10
0% unbalance 1% unbalance 2% unbalance 3% unbalance
0 20 40 60 80 100
Load [%]
0
2
4
6
8
10
12
14
THiD [%]
130BB582.10
130BB583.10
0
0 20 40 60 80 100
Load [%]
5
10
15
20
25
0% unbalance 1% unbalance 2% unbalance 3% unbalance
THiD average [%]
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 20 40 60 80 100
Load [%]
True Power Factor
130BB584.10
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 20 40 60 80 100
Load [%]
0
True Power Factor
130BB585.10
AHF 的基本操作原理 設計指南
圖 3.3 AHF 005
圖 3.4 AHF 010
3.1.1 功率因數
在無負載情況下 (變頻器為待機),變頻器電流微乎其 微,而從電網耗用的主電流是流經諧波濾波器電容的電 流。因此功率因數接近 0 (電容性)。電容性電流大約是 濾波器標稱電流的 25% (視濾波器尺寸而定,典型數值為 20–25%)。功率因數會隨負載而增加。由於 VLT Advanced Harmonic Filter AHF 005 的主電感器 L0 數 值較高,因此功率因數比 VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 010 高一點點。
圖 3.7
圖 3.8
顯示了 AHF 010 和 AHF 005 真實
功率因數的典型數值。
®
3 3
並未繪出 10% THDv 時的效能。但濾波器已經過測試,能 夠在 10% THDv 下運作,但是已無法再保證濾波器的效能 表現。
濾波器效能也會隨著供電的不平衡而惡化。典型的效能表 現顯示於
圖 3.5 AHF 005
圖 3.6 AHF 010
M0010802 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 15
圖 3.5
圖 3.6
圖 3.7 AHF 005
圖 3.8 AHF 010
3.1.2 電容性電流
假如該特定應用在無負載時需要較高的功率因數,而且必 須在待機時減少電容性電流,請使用電容中斷連接。接觸 器會在負載低於 20% 時斷開電容。
注意事項
務必留意,絕不得在全負載時連接電容,或在無負載時斷 開電容。
對於諧波濾波器是由發電機供電的應用,必須在設計中考 慮到電容性電流。在無負載以及低負載狀況下,電容性電 流可能會導致發電機發生過電壓。過電壓會使電壓升高, 而可能超出濾波器和變頻器的允許電壓。因此,務必在發 電機應用中使用電容中斷連接,並仔細考量該設計。如需
AHF 的基本操作原理
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
更多有關電容性電流的資訊,請參考
斷連接的端子
相較於多脈衝整流器,被動諧波濾波器 (如 VLT Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010) 更能抵
33
禦背景失真和供應不平衡問題。然而,在部分負載效能與 功率因數方面,被動濾波器的效能比主動濾波器還低。有 關 Danfoss 各種諧波和緩解決方案的效能定位,請詳見 相關的諧波和緩手冊。相關的諧波和緩手冊。
章 4.2.1.1 電容中
®
3.2 省電效率
有關省電效率計算的資訊,請參閱
章 9.1 省電效率
16 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 M0010802
安裝需求 設計指南
4 安裝需求
4.1 機械安裝
4.1.1 機械安裝的安全要求
警告
沉重負載!
不平衡的負載可能掉落,負載可能會翻倒。未採取適當的吊掛預防措施會增加死亡、嚴重傷害或設備損壞的風險。
請勿行走在懸吊的負載下。
穿著個人防護設備。
遵從設備的重量,並確保採用適當的吊掛設備。
重心可能位在非預期之處。若未遵守,設備可能會翻覆,或在吊掛與運送期間意外傾斜。吊掛負載前,請先查看
重心所在。
安裝濾波器時,請使用兩側的吊耳來抬起濾波器。
使用專屬吊耳來抬起濾波器。對於外殼 X3-V3 至 X8-V3,中心線上會放置額外的吊耳。
小心
對於含有外部風扇的濾波器,請將掛鉤置於吊耳中來抬起設備。請勿嘗試使用吊桿,或在設備穿過吊耳時同時使用其他方 法,以免傷及風扇。
小心
請勿在已安裝 IP 21/NEMA 1 套件頂蓋的情況下吊掛設備。這可能會損害頂蓋或影響吊掛時的安全性。
4 4
圖 4.1
圖 4.2
展示了不同 AHF 類型的建議吊掛方法。
M0010802 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 17
e30bh438.10
e30bh439.10
安裝需求
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
44
圖 4.1 吊掛方法,內部風扇濾波器
圖 4.2 建議的吊掛方式,外部風扇濾波器
18 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 M0010802
130BB636.12
1
130BE655.10
安裝需求 設計指南
4.1.2 安裝要求
濾波器有 IP20 類型,並可選配 IP21/NEMA 1 升級套 件。安裝期間,請遵循所描述的保護級別建議。
以端子在底部的方式垂直安裝所有的濾波器。
請留意
安裝孔與其他相關資訊。
請勿將濾波器安裝在其他發熱元件或熱敏性材質
(如木頭) 附近。
頂部與底部空間最少 150 mm (5.91 in)。
IP20 濾波器的表面溫度不超過 70 °C
(158 °F)。
濾波器能與變頻器並列安裝,而且中間不需要留
間隙。
IP20 設備若以選配的 IP21/NEMA 1 升級套件進
行升級,也適用這些要求。
章 7.4.2 IP20 外殼
機械圖上的指定
4.1.3 安裝於工業外殼的相關建議
為避免高頻率雜訊耦合,請和下者至少相隔 150 mm (5.91 in):
主電源電線。
變頻器的馬達電線。
控制電線與訊號電線 (電壓範圍 <48 V)。
為取得低阻抗,HF 連接、接地、遮罩和其他金屬連接 (例如安裝板與安裝的設備) 的表面應盡可能和金屬接地 一樣大。使用橫截面盡可能寬 (至少 10 mm2 (8 AWG)) 的接地與電位等化線,或使用厚的接地膠帶。只能使用銅 線或鍍錫銅罩電線,因為鋼製遮罩電線不適合用於高頻率 應用。用金屬夾鉗或金屬固定頭,將遮罩連接至等化桿或 PE 連接。
4.1.4.1 IP20 與 IP21/NEMA 1 的要求
為引導空氣通過牆壁與濾波器之間的縫隙,請將濾波器裝 在牆壁上。在面板這類將濾波器裝於軌道上的安裝部位 中,濾波器會因為偽氣流而未充分冷卻。欲克服偽氣流, 請訂購背板 (厚度:2 mm (0.08 in)),如 示。請參閱
有關背板尺寸的資訊,請參閱
圖 4.3 不含背板的正確氣流
表 5.12
查看訂購編號。
章 7.4.4 背板尺寸
圖 4.4
4 4
務必為繼電器和磁性接觸器等電感應性切換設備,配備壓 敏電阻、RC 電路或抑制器二極體。
4.1.4 通風與冷卻要求
濾波器的緊湊設計是以迫冷為基礎,而濾波器是以循環空 氣來冷卻。因此,請遵守最小間隙要求,藉此確保空氣能 在濾波器上方與下方自由循環。濾波器透過內建的變動轉 速風扇冷卻,且外殼內有通風通道。風扇與通風通道能提 供所需的空氣氣流,以免濾波器過熱。 將濾波器安裝於 面板或其他工業外殼內時,必須有足夠的空氣氣流能通過 面板,降低濾波器與周圍元件過熱的風險。 假如有其他 熱源 (例如變頻器) 安裝在同個外殼內,在為外殼的冷卻 測量面積時,還要考慮其所產生的熱能。
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1 背板 - 厚度 2 mm (0.08 in)
圖 4.4 含背板的正確氣流
1
130BE656.10
e30be606.10
e30be608.10
安裝需求
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
44
1 偽氣流
圖 4.5 偽氣流
風扇概念 VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 以 變動轉速風扇進行冷卻。風扇由主電源供電,且作為內部 或外部內建風扇來安裝。外部風扇的尺寸較大。請參閱
章 7.4 機械尺寸
有兩種不同的風扇類型,請參閱
內部風扇: 安裝於濾波器外殼內的標準風扇。
外部風扇: 安裝於濾波器外殼外面的標準風
扇。
圖 4.6
圖 4.7
圖 4.7 風扇概念,外部風扇
注意事項
IP21/NEMA 1 升級套件
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 有 IP21/NEMA 1 升級套件可選用。請參閱
NEMA 1 升級套件
取得更多詳細內容。
章 5.3.1 IP21/
圖 4.6 風扇概念,內部風扇
20 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 M0010802
X3.1 X3.2 X3.3 X4.1 X4.2 X4.3
X1.1
X1.2
X1.3
X2.1
X2.2
X2.3
A B
91 (L1 96 (U)
97 (V)
98 (W)
92 (L2)
93 (L3)
95 (PE)
PE
01 02
Relay
24V DC
24 - 240V AC
depending on
contactor type
Capacitor
disconnect
(optional)
12
(24 V)
27
(coast inverse)
99 (PE)
AHF
VLT
Frequency
converter
Mains
supply
Motor
PE
130BB904.10
安裝需求 設計指南
4.2 電氣安裝
4.2.1 端子 - 簡短概述
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 含有下列端子:
X1.1–X1.3 為主電源端子。
X2.1–X2.3 為變頻器的輸出端子。
X3.1–X4.3 為選配的連接端子,用於電容中斷連接。
A 和 B 是連接到變頻器的溫度開關。
PE (保護性接地)。
4 4
圖 4.8 連接圖
4.2.1.1 電容中斷連接的端子
原廠會使用跳線來旁通或纏繞用於電容中斷連接的端子。 使用外部接觸器時,請移除跳線並使用繼電器。如需更多 詳細資訊,請參考
章 5.2.1 電容中斷連接接觸器
章 5.3.1.2 IP21/NEMA 1 升級套件 - 內建電容中斷連 接電路
圖 5.2
注意事項
Danfoss 變頻器可用來控制外部接觸器的繼電器。相關資 訊請參閱
注意事項
電容中斷連接功能不適用於 VLT® AutomationDrive FC 301。
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 的 功率因數,會隨著負載減少而減少。零負載時,功率因數
章 6 參數設定
為 0,而電容會產生額定濾波器電流大約為 25% 的超前 電流。在不接受此無功電流的應用中,請透過 X3.1、 X3.2、X3.3 和 X4.1、X4、X4.3 斷開電容貯電模組。
根據預設 (遞送時),接線會用 X4.1 縮短端子 X3.1,用 X4.2 縮短 X3.2,用 X4.3 縮短 X3.3。若是不需要使用 電容中斷連接,請勿變更這些縮短的端子。
若需要斷開電容,請在端子 X3 和 X4 之間放置三相接觸 器。建議使用 AC3 接觸器,請參閱
連接接觸器
1 升級套件,請參閱
平行 AHF
。可選配內建電容中斷連接電路的 IP21/NEMA
章 5.3.1 IP21/NEMA 1 升級套
章 5.2.1 電容中斷
允許將兩個濾波器並聯且依然使用電容中斷連接和溫度開 關。請根據
圖 4.9
接線。
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24 V DC
24 – 240 V AC
X 1.1 X1. 2 X1.3 X2.1 X 2.2 X2.3
X3.1 X 3.2 X 3.3 X4.1 X4.2 X4.3
AHF 1
X1.1 X1.2 X1.3 X2.1 X 2.2 X2.3
X3.1 X 3.2 X3.3 X4.1 X4.2 X4.3
AHF 2
To frequency converter
relay output
01
02
depending on contactor type
A
B
A
B
To frequency converter digital input
12
27
130BB638.11
DC-link voltage [%]
100
100
Load [%]
130BE888.10
A
C
B
0
150/160
安裝需求
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
44
圖 4.9 並聯使用結合電容中斷連接的 AHF
注意事項
不允許將 1 個共用 3 極接觸器與並聯的濾波器一起使 用。
注意事項
讓濾波器與電容中斷連接接觸器之間的電纜長度盡可能 短,以減少阻抗對電纜的影響。濾波器與接觸器之間允許 的電纜線長度上限為 2 m (6.6 ft)。
電壓提升 AHF 旨在確保可能的最低插入損失,以在變頻器中提供完 整的 DC 回路電壓。本設計的目標是確保在標稱負載下提 供完整的 DC 回路電壓,請見
圖 4.10
的 B 部分。在 標稱負載下提供完整 DC 回路電壓,會導致電壓在低負載 條件下稍微提升,並在過載條件下稍微下降。低負載 (
圖 4.10
(
圖 4.10
圖 4.10
的 A 部分) 下電壓提升率為大約 5%,而過載 的 C 部分) 下的壓降只有幾個百分比。
顯示出,變頻器內的插入損失取決於負載而定。
注意事項
當電容並未斷開時,電壓提升會導致變頻器端子的電壓, 比濾波器輸入處電壓高多達 5%。設計安裝時,請考慮此 情況。在變頻器的電壓容差減少到 +5% (除非採用了電容 中斷連接) 的 690 V 應用中,請特別謹慎小心。
A 低負載狀況或待機。在電容沒有斷開的情況下,電壓
會提升大約 5%。如果斷開電容,則能降低電壓提升 率。
B 標稱負載狀況。AHF 已針對標稱負載情況下變頻器的
完整 DC 回路電壓進行最佳化。
C 過載狀況。在高過載狀況下,電壓會下降幾個百分
比。
圖 4.10 變頻器內的插入損失取決於負載而定
注意事項
請只在輸出電源低於 20% 時切換接觸器。重新連接前, 請等待最少 25 秒,讓電容放電。更多細節,請詳見
章 6 參數設定
注意事項
假如有好幾個變頻器連接到相同的濾波器,請勿使用電容
中斷連接功能。
22 Danfoss A/S © 05/2019 版權所有,翻錄必究。 M0010802
安裝需求 設計指南
4.2.2 接線方式
接線時,也請參考
1. 請將電源電壓連接到端子 X1.1 、 X1.2 和 X1.3。
2. 將變頻器供應端子 L1、L2 和 L3 連接到濾波器 端子 X2.1、X2.2 和 X2.3。
變頻器並聯時的接線建議 如果將好幾個變頻器連接到一個諧波濾波器,連接方式和 之前描述的類似。將變頻器供應端子 L1、L2 和 L3 連接 到濾波器端子 X2.1、X2.2 和 X2.3。
圖 4.8
注意事項
請使用符合地方法規的電纜線。
並聯濾波器時的接線建議 如果變頻器的主電源輸入電流超過最大諧波濾波器的標稱 電流,可並聯數個諧波濾波器,以達到必要的電流額定 值,請見
章 7.1 一般規格
1. 將電源電壓連接到濾波器的端子 X1.1、X1.2 和 X1.3。
2. 將變頻器供應端子 L1、L2 和 L3 連接到濾波器 端子 X2.1、X2.2 和 X2.3。
4.2.3.1 對數位輸入進行編程以提供溫度 過高保護
以下說明最常使用的編程範例。更多詳細資訊,請參考
章 6 參數設定
範例 1
1. 將諧波濾波器的端子 A 連接到變頻器的端子 12
2. 將端子 B 連接到端子 27。
3. 將數位輸入端子 27 編程為
如果偵測到溫度過高,變頻器會讓馬達自由旋轉並因此卸 載濾波器。
範例 2
1. 將諧波濾波器的端子 A 連接到變頻器的端子 12
2. 將端子 B 連接到端子 33。
3. 設定
4. 設定
或 13 (電壓供應數位輸入,24 V)。
自由旋轉停機
或 13 (電壓供應數位輸入,24 V DC)。
參數 1-90 馬達熱保護
參數 1-93 熱敏電阻來源
注意事項
溫度開關的最大額定值為 250 V AC 和 2 A。
4 4
4.2.3 溫度過高防護
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 全 都搭載了電氣絕緣開關 (PELV)。該開關在一般運作情況 下是關閉的。如果濾波器溫度過高,開關會開啟。
每個濾波器都含有 3 個溫控開關,串聯安裝於每個電感 器組別中。溫度超過 140 °C (284 °F) 時,開關會開 啟。
注意事項
必須使用整合的溫度開關,才能避免濾波器因溫度過高而 受損。為避免濾波器受損,請在最多 30 秒內立即停止或 執行受控減速。
注意事項
可能發生氣流不足
如果開關重複啟動,可能是因為流經濾波器的空氣氣流不 足。
評估氣流以及安裝條件。
檢查風扇入口或出口是否被擋住。
檢查風扇有無缺陷。
檢查風扇控制有無缺陷。
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進階諧波濾波器的選擇
5 進階諧波濾波器的選擇
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
本章將協助挑選出正確的濾波器尺寸,並提供計算範例、 電氣資料和濾波器的訂購編號。
5.1 選擇正確的 AHF
為得到最佳效能,請針對變頻器的主電源輸入電流估量 VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 的 尺寸大小。此電流是根據變頻器的預期負載所汲取的輸入 電流,而不是根據變頻器本身的尺寸來汲取。
55
5.1.2 計算範例
系統主電源電壓 (UL): 380 V 馬達銘牌功率 (PM): 55 kW (75 hp) 馬達效率 (ƞM): 0.96
變頻器效率 (ƞFC): 0.97
AHF 效率 (ƞ
表 5.1 濾波器尺寸計算資料
)(最糟情境估算): 0.98
AHF
5.1.1 如何計算出正確的濾波器尺寸
最大線路電流 (RMS):
計算變頻器的主電源輸入電流 (I 流 (I 這兩個值一般都會提供於馬達銘牌上。如果標稱馬達電壓 (U 間的比率來修正計算的電流,請見下面的公式:
I
) 以及馬達的位移因數 (Cos φ) 來進行計算。
M,N
) 不等於實際的主電源電壓 (UL),請使用這些電壓
M,N
FC . L
= 1 .1 × I
× cos φ ×
M, N
U
)。請使用標稱馬達電
FC,L
M, N
U
L
PM× 1000
UL× ηM× ηFC× η
在此例子裡,選擇 96 A 濾波器。
AHF
=
× 3
380 × 0 . 96 × 0 . 97 × 0 . 98 × 3
5.1.3 電壓提升
55 × 1000
= 91 . 57 A
注意事項
選擇的 VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010,標稱電流 (I 入電流 (I
FC,L
)。
) 必須 計算的變頻器主電源輸
AHF,N
注意事項
請勿讓 AHF 尺寸過大。最佳的諧波效能是在標稱濾波器 負載下取得的。使用尺寸過大的濾波器,很有可能會導致 THDi 效能降低。
電壓提升
當電容並未斷開時,電壓提升會導致變頻器端子的電壓, 比濾波器輸入處電壓高多達 5%。設計安裝時,請考慮此 情況。在變頻器的電壓容差減少到 +5% (除非採用了電容 中斷連接) 的 690 V 應用中,請特別謹慎小心。有關詳 細資訊,請參閱
圖 4.10
章 4.2.1.1 電容中斷連接的端子
若將數個變頻器連接到相同的濾波器,請根據計算之主電 源輸入電流的總和來估量 AHF 的尺寸大小。
注意事項
如果針對某個特定的負載來估量 AHF 的尺寸,而且變更 了馬達,請重新計算電流以避免讓 AHF 過載。
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進階諧波濾波器的選擇 設計指南
5.2 選擇表
表 5.2
詳細解釋了
說明
額定功率
輸入電流 變頻器在特定主電源電源電壓範圍下的最大輸入電流額定值。 電流額定值 在標稱負載下的濾波器電流額定值。並聯使用濾波器時,電流額定值為合併值。 AHF 005 這款 AHF 在標稱負載系統層級下的效能等級達 5% THDi 或更高。 AHF 010 這款 AHF 在標稱負載系統層級下的效能等級達 10% THDi 或更高。 訂購編號 AHF 訂購編號。選擇的 AHF 必須符合實際主電源類型。 外殼類型、外殼保護級別與風扇 概念:
[外殼大小] IP20-V3 if
[外殼大小] IP20-V3 ef
IP20
表 5.3
表 5.8
中所使用的術語。
變頻器的 kW 額定功率。 額定功率不一定是類型代碼額定功率,但卻是實際的運作額定功率。變更 HO 與 NO 之間的運作條 件,會變更變頻器的運作條件。 VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010 的選擇,必須反映出變頻器的實際運作條件。
確認風扇概念與機械圖表參考資料為:
[外殼大小] IP20 AHF 3 版,含變動轉速內部風扇。
[外殼大小] IP20 AHF 3 版,含變動轉速外部風扇。
外殼保護等級 IP20。 所有 IP20 濾波器可個別選配 IP21/NEMA 1 升級套件。
5 5
表 5.2 選擇表中所使用的術語
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進階諧波濾波器的選擇
變頻器數值 AHF 數值
輸入
額定功率
1)
[kW]
0.37
0.55
0.75
1.1
1.5
2.2
55
3.0
4.0
5.5
7.5 11 22 22 130B1232 130B1059 X2-V3 IP20 ef X2-V3 IP20 if 15 29 29 130B1233 130B1089 X2-V3 IP20 ef X2-V3 IP20 if
18.5 34 34 130B1238 130B1094 X3-V3 IP20 if X3-V3 IP20 if 22 40 40 130B1239 130B1111 X3-V3 IP20 if X3-V3 IP20 if 30 55 55 130B1240 130B1176 X3-V3 IP20 if X3-V3 IP20 if 37 66 66 130B1241 130B1180 X4-V3 IP20 if X4-V3 IP20 if 45 82 82 130B1247 130B1201 X4-V3 IP20 ef X4-V3 IP20 ef 55 96 96 130B1248 130B1204 X5-V3 IP20 ef X5-V3 IP20 ef 75 133 133 130B1249 130B1207 X5-V3 IP20 ef X5-V3 IP20 ef 90 171 171 130B1250 130B1213 X6-V3 IP20 ef X6-V3 IP20 if
110 204 204 130B1251 130B1214 X6-V3 IP20 ef X6-V3 IP20 if 132 251 251 130B1258 130B1215 X7-V3 IP20 if X7-V3 IP20 if 160 304 304 130B1259 130B1216 X7-V3 IP20 if X7-V3 IP20 if
325
200 381 381 130B1260 130B1217 X8-V3 IP20 ef X7-V3 IP20 if 250 463 480 130B1261 130B1228 X8-V3 IP20 ef X8-V3 IP20 ef 315 590 608 2 x 130B1259 2 x 130B1216 355 647 650 2 x 130B3152 2 x 130B3136
400 684 685
450 779 762 2 x 130B1260 2 x 130B1217
500 857 861
560 964 960 2 x 130B1261 2 x 130B1228 630 1090 1140 3 x 130B1260 3 x 130B1217
710 1227 1240
800 1422 1440 3 x 130B1261 3 x 130B1228
1000 1675 1720
電流
380–440 V
[A]
1.2
1.6
2.2
2.7
3.7
5.0
6.5
9.0
11.7
14.4
電流
額定值
[A]
10 130B1229 130B1027 X1-V3 IP20 if X1-V3 IP20 if
14 130B1231 130B1058 X1-V3 IP20 ef X1-V3 IP20 ef
VLT® Advanced Harmonic Filter AHF 005/AHF 010
選擇表,380–415 V,50 Hz
訂購編號
AHF 005 IP20 AHF 010 IP20 AHF 005 IP20 AHF 010 IP20
130B3152
130B1259 +
130B1260 +
2 x 130B1260 +
2 x 130B1260 +
2 x 130B1261
4)
130B1260
130B1261
130B1261
3)
130B3136
130B1216 +
130B1217 +
2 x 130B1217 +
2 x 130B1217 +
2 x 130B1228
4)
130B1217
130B1228
130B1228
X8-V3 IP20 if X7-V3 IP20 if
外殼類型
請見個別濾波器
表 5.3 電壓級別 T4 和 T5 的變頻器 (在 380–415 V 50 Hz 下運作)
1) 選擇表內的額定功率為實際運作功率,但未必是類型代碼額定功率。 變更 HO 與 NO 之間的運作條件會變更實際運作條件,而且濾波器的選擇必須反映實際的運作條件。
2) 460 V 時的典型 hp 轉軸輸出。
3) 風扇控制系統支援更廣的輸入電壓範圍 (200-415 V)。380–415 V/50 Hz 主電源運作的 AHF 可藉由 200–240 V 主電源來運作。
4) 355 kW 變頻器並聯使用濾波器。
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