Warum müssen VFDs mit Filtern nachgerüstet werden?

Ungefilterte VFDs erzeugen schädliche Oberschwingungen, was zu Motorausfällen, Fehlkommunikation in Steuersystemen und kostspieligen Ausfallzeiten führt. Die Nachrüstung von Filtern ist die intelligente Lösung.

Nachrüstung von Filtern in Ihrem Antrieb mit variabler Frequenz (VFD) reduziert Oberschwingungen, erhöht die Systemzuverlässigkeit und gewährleistet die elektromagnetische Verträglichkeit mit anderen industriellen Geräten. Es verlängert die Lebensdauer der Geräte und sichert die Produktivität.

Lesen Sie weiter, um genau zu verstehen warum Filter für Ihr VFD-basiertes System wichtig sind und wie sie Ihre Investitionen schützen.

Welche Rolle spielen Filter in einem Antriebssystem mit variabler Frequenz?

Filter spielen eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung der Gesundheit sowohl der VFD und die allgemeine elektrische Infrastruktur. Wenn ein Antrieb mit variabler Frequenz (VFD) oder Drehzahlvariabler Antrieb (VSD) arbeitet, schaltet er mit Hilfe von IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) Strom mit hohen Frequenzen. Dieser Schaltvorgang erzeugt von Natur aus OberschwingungenDabei handelt es sich um Verzerrungen des elektrischen Signals, die andere empfindliche Geräte stören können.

Ohne Filter können diese Oberschwingungen in das Stromnetz zurückfließen, die Kommunikation stören und zu häufigen Alarmen führen wie Überspannung, Überstrom, oder Überlastung im Umrichter. Filter - insbesondere Eingangsfilter - wirken wie ein Puffer, der diese Störungen glättet und es dem Frequenzumrichter ermöglicht, wie vorgesehen zu funktionieren und dabei die folgenden Anforderungen zu erfüllen EMC (elektromagnetische Verträglichkeit) Normen wie IEC 61800-3.

Wie verbessern Filter den Wirkungsgrad und den Leistungsfaktor eines VFD?

A variabler Frequenzumrichter oder VFD ohne Leistungsfaktorkorrektur können nicht-sinusförmige Ströme aus dem Netz ziehen, wodurch das System einen niedrigen Leistungsfaktor aufweist. Diese Ineffizienz führt zu höheren Stromrechnungen und einer stärkeren Belastung der Stromverteilungssysteme.

Hinzufügen von Eingangsfilter oder passive Blindleistungskompensationsfilter reduziert nicht nur die Oberwellenverzerrung, sondern verbessert auch den Leistungsfaktor. Einige Filter bieten Blindleistungskompensationund tragen dazu bei, die Spannung zu stabilisieren und die Energienutzung in Ihrer Anlage zu optimieren. In großen industriellen Anwendungen, in denen Dutzende von Antrieben gleichzeitig arbeiten, können die Energieeinsparungen und Effizienzsteigerungen durch richtig konfigurierte Filter erheblich sein.

Können Filter die Lebensdauer von Motoren und angeschlossenen Geräten verlängern?

Ganz genau. Eine der weniger offensichtlichen, aber äußerst wichtigen Funktionen von VFD-Filter soll den Motor zu schützen und andere nachgeschaltete Geräte. Am Ausgang eines Frequenzumrichters können schnelle Spannungsanstiegszeiten (dV/dt) und Reflexionswellenphänomene hohe Spitzenspannungen erzeugen, insbesondere bei langen Kabelstrecken. Diese Spannungsspitzen belasten die Isolierung von Motoren und führen schließlich zu Ausfälle von Motorwicklungen.

Installation von Ausgangsfilterwie z. B. dV/dt-Filter oder Sinusfilter, schwächt diese Spitzen ab und erzeugt eine nahezu sinusförmige Wellenform die für Motoren sicher ist. Dies reduziert die Überhitzung, eliminiert hörbare Geräusche und verlängert die Lebensdauer von Motoren und Kabeln - besonders wichtig bei VSD-Anwendungen wie Wasserpumpen, HLK-Systeme oder Förderanlagen.

Schematische Darstellung der Oberschwingungen im Netz

Warum werden in Hochleistungs-Frequenzumrichtern immer häufiger Filter eingesetzt?

Unter Anwendungen mit hoher Leistung (über 75 kW), VFDs Sie können große Lasten bewältigen, was bedeutet, dass die von ihnen erzeugten harmonischen Verzerrungen oder Spannungsspitzen verstärkt werden. Dies macht das Vorhandensein von Filtern unverzichtbar - und nicht optional. Groß Systeme mit variablem Frequenzumrichter sind anfälliger für Netzbeeinträchtigungen und können sogar gegen die Vorschriften der örtlichen Versorgungsunternehmen verstoßen, wenn sie nicht ordnungsgemäß gefiltert werden.

Um die Netzvorschriften einzuhalten und Strafen zu vermeiden, beziehen die Ingenieure oft auch die Netzbetreiber mit ein:

Eingangsdrosseln oder Eingangsfilter zur Reduzierung von Oberschwingungen des Eingangsstroms und zum Schutz vor Netzstörungen.

DC-Zwischenkreisdrosseln zur Glättung der Zwischenkreisspannung zwischen Gleichrichter- und Wechselrichterteil.

Ausgangsfilter um hochfrequente Geräusche zu minimieren, die die Motorleistung beeinträchtigen könnten.

Kleinere Antriebe erzeugen verhältnismäßig weniger Oberschwingungsstörungen und werden oft in isolierten oder weniger empfindlichen Systemen eingesetzt, so dass aus wirtschaftlichen Gründen auf Filter verzichtet werden kann. Wenn die Systeme jedoch größer werden, wird die Filterung unerlässlich für Systemintegrität und Einhaltung der Vorschriften.

Was passiert, wenn Sie keine Filter in einem VFD-System verwenden?

Wenn Sie es versäumen, Filter zu Ihrem Drehzahlvariabler Antrieb (VSD) oder VFD-System mag auf den ersten Blick eine kostensparende Entscheidung sein, aber sie führt langfristig zu einer Reihe von Problemen:

Erhöhte Ausfallzeiten aufgrund häufiger Auslösungen durch Fehlalarme.

Kürzere Lebensdauer des Motors vor Überhitzung und Ausfall der Isolierung.

Lärmbelästigung mit nahegelegenen Kommunikations- oder Steuergeräten.

Schlechte Stromqualitätwas zu Strafen seitens der Energieversorger führt.

Ineffiziente Energienutzung und geringere Systemleistung.

Außerdem kann Ihr System ohne Filter die internationalen Anforderungen nicht erfüllen. EMV-Konformität Anforderungen, was Ihre Anlage anfällig für Inspektionsfehler oder Ausfuhrbeschränkungen in regulierten Märkten macht.

Wie wählen Sie den richtigen Filter für Ihren VFD?

Die Auswahl des richtigen Filters hängt von der Anmeldung, Nennleistungund Abstand zwischen VFD und Motor. Hier ist eine Kurzanleitung:

Eingangsnetzfilter: Zur Verbesserung der EMV und zum Schutz vor Netzstörungen.

DC-Zwischenkreisdrossel: Zur Minimierung des Ripplestroms und zur Reduzierung der Belastung des Zwischenkreises.

Ausgang dV/dt Filter: Ideal für kurze bis mittlere Kabellängen zum Schutz von Motoren.

Sinuswellenfilter: Empfohlen für lange Kabelwege oder bei Verwendung älterer Motoren, die empfindlich auf Spannungsspitzen reagieren.