Curenții de scurgere la pământ. Probleme și soluții.

Atenție!

Curenții de scurgere prin capacitățile dintre cablurile de alimentare și de ieșire și motor pot afecta dispozitivele periferice.
De aceea, trebuie luate măsuri cum sunt reducerea frecvenței purtătoare PWM sau scurtarea cablurilor de alimentare și de ieșire. 
Când lungimea totală a cablurilor dintre convertizor și motor este mai mare de 100 m, măriți distanța dintre firele fiecărei faze sau instalați un filtru pe ieșire.

Efectele curenților de scurgere

Convertizorul utilizează dispozitive de comutație rapidă și generează tensiune PWM de înaltă frecvență. Din aceasta cauză, apar curenți nedoriți de înalta frecvență prin capacitățile dintre IGBT și radiator, dintre stator și rotor, și alte rute către pământ, cum sunt detaliate mai jos.
Când se utilizează cabluri lungi pentru alimentarea convertizorului sau a motorului pot apărea curenți de scurgere între cablu și pământ sau între motor și pământ datorită capacității acestora.
Intensitatea acestor curenți paraziți depinde în special de frecvența purtătoare PWM și de lungimea cablurilor de intrare (alimentare) și de ieșire (motor). Când este utilizat un convertizor de frecvență, curenții de scurgere spre pământ pot trece, datorita capacității, prin următoarele căi:

• Între pământ și filtrul anti-interferențe
• Între pământ și convertizor
• Între pământ și cablul dintre convertizor și motor
• Între acesta și cablul dintre motorul și convertizorul altui circuit.
• Prin instalația de legarea la pământ comună motoarelor
• Către alt circuit datorită capacității solului.

Acești curenți de scurgere pot provoca următoarele probleme:

• Funcționarea eronată a protecției diferențiale a acelui circuit sau a altui circuit
• Funcționarea eronată a releului de protecție pentru punere la pământ al aceluiași circuit sau al altui circuit
• Perturbații pe ieșirea dispozitivelor electronice alimentat pe alt circuit
• Acționarea releului termic instalat între convertizor și motor, la un curent mai mic decât cel nominal
• Pot cauza acționarea necorespunzătoare a alarmelor antiincendiu și a senzorilor, distorsionarea imaginilor TV prin suprapunerea unui zgomot de fond, sau citirea eronată a curenților transformatoarelor de curent.

Măsuri pentru înlăturarea efectelor curenților de scurgere

Măsuri pentru prevenirea declanșărilor nedorite ale protecției diferențiale

Alegerea protecției diferențiale

1. Alegeți un diferenția cu un curent mai mare de 200 mA, și asigurați-vă că împământarea este corespunzătoare
2. Timpul de declanșare trebuie să permită selectivitatea între diferențialele înseriate în același sistem de distribuție. Între două întrerupătoare consecutive, întârzierea la declanșare trebuie să fie de cel puțin 20 ms. De exemplu, 1s, 0,5 s și 0,2 s.
3. Utilizați protecții diferențiale rezistente la interferențe, nu doar pe circuitul convertizorului ci și pe celelalte circuite. Sunt recomandate diferențialele electromagnetice deoarece au rezistența anti-interferențe ridicată.
4. Când conectați mai multe convertizoare pe același întrerupător diferențial, utilizați un diferențial cu detecție la un curent mai mare sau reduceți numărul convertizoarelor conectate la aceeași protecție diferențială.

Ajustări ce țin de convertizorul de frecvență

1. Scădeți frecvența purtătoare PWM a convertizorului la 1,5 kHz, de ex. (Toshiba, F300; INVT, P00.14). Reducerea frecvenței purtătoare scade perturbațiile, dar crește zgomotul electromagnetic produs de motor.
2. Modificați modul de modulare la convertizoarele INVT la „modulare trifazată și modulare bifazată”, P08.40: 00.

Verificări ale instalației electrice

1. Verificați amplasarea cablurilor de forță, acestea să nu fie scufundate în apă.
2. Verificați starea cablurilor, să nu fie deteriorate sau îmbinate.
3. Asigurați-vă că nu există legături secundare la pământ ale nulului (în aval de diferențial).
4. Asigurați-vă că legăturile cablului de alimentare sunt bine strânse pe întrerupător sau pe contactor.
5. Verificați toate dispozitivele monofazate și asigurați-vă că nu există legături la pământ folosite pe post de nul activ.
6. Nu utilizați cabluri de forță ecranate pentru alimentarea convertizorului sau pe ieșirea către motor.

Măsuri împotriva funcționarilor eronate ale releului de protecție împotriva punerilor la pământ

1. Scădeți frecvența purtătoare PWM a convertizorului la 1,5 kHz, de ex. (Toshiba, F300; INVT, P00.14). Reducerea frecvenței purtătoare scade perturbațiile, dar crește zgomotul electromagnetic produs de motor.
2. Utilizați un releu cu protecție ridicată la frecvențe înalte pe circuitul convertizorului, cât și pe celelalte circuite.

Măsuri împotriva perturbațiilor produse de alte sisteme electrice și electronice

1. Separați legătură la pământ a convertizorului de cele ale sistemelor electrice și electronice afectate
2. Scădeți frecvența purtătoare PWM a convertizorului la 1,5 kHz, de ex. (Toshiba, F300; INVT, P00.14). Reducerea frecvenței purtătoare scade perturbațiile, dar crește zgomotul electromagnetic produs de motor.

Măsuri pentru reducerea curenților paraziți pe liniile de curent

Dacă un trafo de curent și un ampermetru sunt conectate extern pentru a măsură curentul pe ieșirea convertizorului, curentul de scurgere poate distruge ampermetrul.

• Conectați ampermetrul la ieșirea analogică, între terminalele FM și AM (Toshiba), AO1, GND (INVT)
• Verificați valoarea curentului cu ajutorul funcțiilor de monitorizare
• Setați frecvența purtătoare la 5 kHz sau mai jos (Toshiba, F300; INVT, P00.14), însă acesta ar putea crește zgomotul produs de motor.

Măsuri împotriva funcționării eronate a releelor termice externe

Când cablurile către motor sunt mai lungi sau egale cu 50 m, sau în cazul convertizoarelor de curenți mici (câțiva amperi), în special cele trifazate de 400 V (5,5 kW sau mai mici) raportul dintre curenții paraziți și curentul nominal este ridicat, de aceea și riscul declanșărilor nedorite este ridicat.

1. Înlăturați releul termic extern și utilizați releul intern al convertizorului. Nu se aplică acolo unde sunt conectate mai multe motoare la același convertizor.
2. Scădeți frecvența purtătoare PWM a convertizorului la 1,5 kHz, de ex. (Toshiba, F300; INVT, P00.14). Reducerea frecvenței purtătoare scade perturbațiile, dar crește zgomotul electromagnetic produs de motor.
3. Instalați condensatoare cu film de 0,1 – 0,5 μF, 1000 V între bornele de intrare și ieșire a fiecărei faze ale releului termic.

Măsuri referitoare la modul de cablare și legare la pământ

1. Utilizați conductoare de împământare cu secțiune cât mai mare posibil.
2. Montați cablurile de forță la o distanță cât mai mare de pământ pentru a crește capacitatea față de sol.
3. Separați conductoarele de împământare ale convertizorului de cele ale altor circuite, sau instalați conductoarele de împământare ale fiecărui circuit separat la priza de pământ.
4. Nu utilizați ecrane, tuburi metalice sau cabluri de forță ecranate.
5. Utilizați cabluri cât mai scurte pentru a lega motorul la convertizor.
6. Utilizați inele de ferită între convertizor și alimentare.
7. Dacă convertizorul este prevăzut cu filtru EMC, deconectați condensatorul de împământare prin comutarea întrerupătorului aferent, pentru a reduce curenții de scurgere. Țineți cont că acesta măsură va duce și la reducerea efectului de atenuare a perturbațiilor.

Aici găsiți gama noastră de convertizoare de frecvență: https://www.braistore.ro/convertizoare-de-frecventa

Surse: Toshiba, INVT