Многие компоненты, входящие в состав частотно-регулируемого преобразователя (ЧРП), являются полупроводниковыми компонентами, которые чувствительны к скачкам мощности или тока, скачкам напряжения, искажениям линии и общим аномалиям мощности. Линейный реактор (сетевой дроссель) — это дополнительный компонент, который может быть добавлен в приводную систему для защиты ЧРП и других устройств от скачков напряжения и переходных процессов.

Линейный реактор или сетевой дроссель — это, по сути, катушка индуктивности — катушка провода, которая образует магнитное поле при протекании по ней тока. Магнитное поле ограничивает скорость нарастания тока, что уменьшает гармоники и помогает избежать ненужного отключения привода.

Реактор (дроссель) может называться либо линейным (сетевым) реактором, либо нагрузочным (моторным) реактором, в зависимости от того, где он установлен. Линейный реактор (также называемый входным реактором) устанавливается перед ЧРП и защищает привод, в то время как нагрузочный реактор (также называемый выходным реактором) устанавливается после ЧРП и защищает двигатель.

Подавление гармоник сетевым дросселем

Когда форма волны тока не является синусоидальной, говорят, что она содержит гармоники. Гармонические искажения (часто называемые THID, или суммарными гармоническими искажениями тока) могут достигать 85 процентов для трехфазного выпрямителя использующего шесть диодов или тиристоров и фильтр. Линейный реактор снижает пик тока и со временем еще больше удлиняет волну, делая ее более синусоидальной. Это снижает уровень гармоник примерно до 30-35 процентов и повышает производительность и надежность системы.

Характеристики сетевых дросселей

Основным уравнением для индуктора является:

V = L (di / dt)

Где:

V = напряжение (вольты)

L = значение индуктивности реактора (Генри)

di/dt = скорость изменения тока (ампер/с)

Это уравнение показывает, что увеличение тока приведет к наведению напряжения. Но это индуцированное напряжение имеет полярность, противоположную приложенному напряжению, поэтому оно уменьшает скорость нарастания тока.

Величина индуктивности также влияет на реактивное сопротивление катушки индуктивности, уравнение которого имеет вид:

X_L = 2nFL

Где:

X_L = индуктивное реактивное сопротивление (Ом)

F = применяемая частота источника переменного тока (Гц)

L = значение индуктивности реактора (Генри)

Таким образом, реактор добавляет импеданс к цепи переменного тока пропорционально как величине ее индуктивности, так и приложенной частоте.

Влияние на надежность приводной системы

Линейные реакторы стабилизируют или сглаживают форму сигнала тока, что уменьшает отключение линии от перенапряжения (или пониженного напряжения) и потенциальное повреждение привода. Они также защищают привод в условиях короткого замыкания двигателя, замедляя скорость нарастания тока. Это дает время цепям защиты привода среагировать безопасно, предотвращая повреждение таких компонентов, как транзисторы. Линейные реакторы также снижают нагрузку на электрические компоненты, расположенные выше по потоку.

Нагрузочные реакторы используются в основном в тех случаях, когда расстояние между ЧРП и двигателем очень велико, обычно 30 метров или более (хотя расстояние зависит от двигателя). ЧРП, как правило, создают всплески шума, которые усиливаются из-за большой длины кабеля и дополнительной емкости кабелей. Нагрузочные реакторы (моторные дроссели) могут защитить двигатель от повреждений, предотвращая эти скачки напряжения. Они также снижают dv/dt (скорость изменения напряжения), подаваемого на обмотки двигателя, что улучшает производительность двигателя и системы в целом.

Классификация сетевых дросселей

Линейные (и нагрузочные) реакторы классифицируются по их процентному сопротивлению (обозначаемому как процент IZ или %IZ), которое представляет собой падение напряжения из-за полного сопротивления при номинальном токе, выраженное в процентах от номинального напряжения. Наиболее распространенные линейные реакторы имеют сопротивление либо 2-3, либо 4-5 процентов. Реакторы с 2-3-процентным сопротивлением достаточны для большинства твердотельных систем. Они поглощают обычные скачки напряжения в сети и скачки тока двигателя и могут предотвратить большинство нежелательных отключений устройств защиты цепи.

При наличии более высоких помех в линии связи могут потребоваться реакторы с 4-5-процентным импедансом. Если для применения требуется соответствие стандарту IEEE 519, обычно рекомендуется использовать реактор с более высоким импедансом. Если целью является уменьшение шума двигателя или продление срока службы двигателя, можно использовать реакторы с более высоким импедансом для еще большего снижения гармоник. Эта дополнительная производительность обычно обходится дороже, чем версии с 2-3-процентным импедансом. Но когда несколько двигателей управляются одним приводом, между VFD и двигателями может быть размещен реактор с одной нагрузкой, что упрощает компоновку системы и снижает стоимость.

Освоенные промышленностью сетевые дроссели

Промышленные сетевые дроссели классифицируются по значениям индуктивности и номинального тока. Сетевые дроссели подразделяются на две группы по соотношению номинального тока и индуктивности, что определяет падение напряжения на дросселе:

• Сетевые дроссели с падением напряжения 2%

№	Тип дросселя	Мощность ПЧ	Индукт.	Ток	Габаритные размеры			Масса
1	ДТС — 3,80/5	0,75 ; 1,5	3,8	5	125	110	140	2,5
2	ДТС — 2,5/7	2,2	2,5	7	125	110	140	3,8
3	ДТС — 1,5/10	4	1,5	10	125	120	140	3,8
4	ДТС — 1,0/15	5,5	1,0	15	140	122	167	5,6
5	ДТС — 0,75/20	7,5	0,75	20	140	122	167	5,6
6	ДТС — 0,6/30	11	0,6	30	140	122	167	5,6
7	ДТС — 0,42/40	15	0,42	40	200	146	160	8
8	ДТС — 0,35/50	18,5	0,35	50	200	146	160	8,5
9	ДТС — 0,28/60	22	0,28	60	200	146	160	8,5
10	ДТС — 0,19/80	30	0,19	80	200	146	160	8,5
11	ДТС — 0,19/90	37	0,19	90	200	146	160	8,5
12	ДТС — 0,13/120	45	0,13	120	200	160	175	11
13	ДТС — 0,11/150	55	0,11	150	240	155	235	19,5
14	ДТС — 0,08/200	75	0,08	200	240	165	235	19,5
15	ДТС — 0,065/250	90 ; 110	0,065	250	240	165	240	21
16	ДТС — 0,05/290	132	0,05	290	270	180	260	32
17	ДТС — 0,05/330	160	0,05	330	270	180	260	32
18	ДТС — 0,044/400	185	0,044	400	290	190	260	33
19	ДТС — 0,035/490	200 ; 220	0,035	490	320	214	320	41
20	ДТС — 0,035/530	250	0,035	530	320	213	320	42
21	ДТС — 0,025/600	280	0,025	600	320	228	320	48
22	ДТС — 0,025/660	315	0,025	660	320	240	320	56
23	ДТС — 0,05/800	350	0,05	800	420	235	350	75
24	ДТС — 0,025/800	400	0,025	800	420	235	350	75
25	ДТС — 0,011/1200	500 ; 560	0,011	1200	420	260	435	110
26	ДТС — 0,012/1600	630	0,012	1600	420	300	470	140

• Сетевые дроссели с падением напряжения 4%

№	Тип дросселя	Мощность ПЧ, кВт	Индуктивность, мГн	Ток, А	Габаритные размеры LxBxH, мм			Масса, кг
1	ДТС — 4,9/6,0	1,5	4,9	6	140	120	167	5
2	ДТС — 3,6/8,0	2,2	3,6	8	140	120	167	5,6
3	ДТС — 2,4/12,0	4	2,4	12	140	122	167	5,6
4	ДТС — 1,8/16,0	5,5	1,8	16	140	122	167	5,6
5	ДТС — 1,2/25,0	7,5	1,2	25	140	142	167	8,5
6	ДТС — 0,98/30,0	11	0,98	30	140	142	167	8,5
7	ДТС — 0,82/36,0	15	0,82	36	225	165	176	10,5
8	ДТС — 0,59/50,0	18,5	0,59	50	225	165	176	11,5
9	ДТС — 0,49/60	22	0,48	60	225	165	176	11,5
10	ДТС — 0,42/70	30	0,42	70	225	165	176	11,5
11	ДТС — 0,33/90	37	0,33	90	225	165	210	11,5
12	ДТС — 0,27/110	45	0,27	110	240	165	240	19
13	ДТС — 0,24/120	45	0,24	120	240	165	240	21
14	ДТС — 0,2/150	55	0,2	150	270	180	256	39
15	ДТС — 0,16/180	75	0,16	180	270	200	256	39
16	ДТС — 0,13/220	90	0,13	220	270	200	256	40
17	ДТС — 0,11/260	110	0,11	260	270	200	256	42
18	ДТС — 0,092/320	132	0,092	320	320	215	320	42
19	ДТС — 0,074/400	160	0,074	400	320	250	320	58
20	ДТС — 0,059/500	185 ; 220	0,059	500	420	235	350	70
21	ДТС — 0,047/630	250	0,047	630	420	265	350	97
22	ДТС — 0,042/700	280	0,042	700	420	280	350	112
23	ДТС — 0,037/800	315	0,037	800	420	280	350	115
24	ДТС — 0,033/900	355	0,033	900	480	290	490	140
25	ДТС — 0,029/1000	400	0,029	1000	480	320	490	160
26	ДТС — 0,027/1100	500	0,027	1100	540	340	535	185
27	ДТС — 0,024/1250	560	0,024	1250	540	350	535	210