Синус-фильтры ELHAND EF3LC и СЗСЭМ ФС: как подобрать аналог

Синус-фильтр устанавливается на выходе преобразователя частоты перед электродвигателем и помогает приблизить форму выходного напряжения к синусоидальной. Такое решение применяется для защиты двигателя от негативного воздействия ШИМ-напряжения, снижения перенапряжений, уменьшения нагрева и шумов, а также при работе с протяжёнными кабельными линиями.

При замене импортного оборудования часто возникает практический вопрос: какой российский синус-фильтр можно подобрать вместо ELHAND EF3LC?

Снежинский завод специальных электрических машин выпускает синус-фильтры серии ФС, которые могут применяться с преобразователями частоты различных производителей. На сайте СЗСЭМ также представлена таблица соответствия моделей ФС оборудованию ELHAND, BLOCK, Danfoss и Schaffner.

Но при замене фильтра недостаточно просто найти похожее обозначение. Рассмотрим, какие параметры необходимо учитывать.

Что представляет собой синус-фильтр EF3LC

EF3LC — серия выходных синус-фильтров ELHAND, предназначенных для работы между преобразователем частоты и электродвигателем.

В англоязычной технической документации такое оборудование обозначается как sine filter или sine-wave filter. В поисковых запросах также иногда встречается смешанное написание «sine фильтр».

Основная задача устройства — фильтрация высокочастотной составляющей ШИМ-сигнала преобразователя частоты. На выходе ПЧ напряжение представляет собой последовательность импульсов с высокой скоростью нарастания. Синус-фильтр сглаживает этот сигнал и формирует напряжение, значительно более близкое к синусоидальному.

Для электропривода это позволяет уменьшить:

• воздействие импульсных перенапряжений на изоляцию двигателя;

• крутизну нарастания напряжения du/dt;

• дополнительные потери в двигателе;

• нагрев и акустический шум;

• подшипниковые токи;

• токи утечки;

• негативное влияние длинной кабельной линии.

ELHAND указывает EF3LC как выходной LC-фильтр для электродвигателей с ШИМ-приводами, в том числе для систем с длинными кабельными трассами и погружных насосов.

Синус-фильтры СЗСЭМ серии ФС

Синус-фильтры ФС производства СЗСЭМ выполняют аналогичную задачу — устанавливаются после преобразователя частоты и улучшают качество напряжения, подаваемого на электродвигатель.

Для серии ФС заявлено качество выходного напряжения THDu менее 5%. Фильтры предназначены также для ограничения du/dt и перенапряжений на клеммах двигателя, снижения дополнительных потерь и увеличения допустимой длины кабельной линии.

В линейке предприятия представлены исполнения для различных условий эксплуатации, в том числе серии ФС для кабельных линий длиной до 400 и до 2000 метров.

Поэтому серия ФС может рассматриваться при необходимости заменить ранее применяемый синусный фильтр Elhand EF3LC, но выбор конкретной модели должен выполняться по техническим характеристикам системы.

Почему нельзя выбирать аналог EF3LC только по названию

На первый взгляд кажется, что для замены достаточно взять обозначение установленного фильтра ELHAND и найти соответствующую строку в таблице.

На практике этого недостаточно.

В обозначениях EF3LC встречаются варианты, где модель определяется через мощность электропривода, а в таблицах соответствия могут использоваться параметры индуктивности и номинального тока. Кроме того, характеристики оборудования разных производителей не обязаны совпадать один в один.

Поэтому правильный вопрос звучит не так:

«Какой ФС имеет такое же название, как EF3LC?»

А так:

«Какой синус-фильтр ФС обеспечит необходимые электрические параметры в конкретной системе ПЧ — двигатель?»

Какие параметры учитывать при замене EF3LC на ФС

1. Рабочее напряжение

Сначала определяется напряжение силовой цепи.

Подбирать фильтр необходимо для того напряжения, на котором работает преобразователь частоты и электродвигатель. Нельзя выбирать устройство только по мощности двигателя без проверки этого параметра.

Для оборудования на 400 В СЗСЭМ публикует отдельную таблицу соответствия фильтров ФС моделям ELHAND EF3LC и продукции других производителей.

2. Номинальный ток

Один из основных параметров — ток двигателя и выходной ток преобразователя частоты.

Номинальный ток выбранного синус-фильтра должен соответствовать условиям эксплуатации электропривода. При подборе необходимо учитывать не только паспортную мощность двигателя, но и фактический рабочий ток.

Например, электродвигатели одной мощности могут иметь различный номинальный ток в зависимости от исполнения, напряжения, КПД и других характеристик.

Поэтому выбирать sine filter исключительно по значению мощности в кВт не рекомендуется.

3. Индуктивность

Синус-фильтр представляет собой электрическую систему с определёнными параметрами индуктивности и ёмкости.

При подборе аналога EF3LC необходимо учитывать индуктивность штатного фильтра и характеристики предлагаемого ФС.

Индуктивности двух моделей не всегда должны полностью совпадать до сотых долей миллигенри. Важнее, чтобы параметры фильтра обеспечивали требуемый режим работы системы в целом.

Именно поэтому окончательный подбор аналога желательно выполнять с учётом параметров преобразователя частоты, двигателя и кабеля.

4. Частота коммутации преобразователя

Синус-фильтр работает с высокочастотной составляющей ШИМ-напряжения, поэтому необходимо учитывать частоту коммутации силовых транзисторов ПЧ.

Этот параметр особенно важен при замене оборудования одного производителя устройством другого производителя.

Если режим работы преобразователя не соответствует требованиям фильтра, простого совпадения номинального тока будет недостаточно.

5. Длина кабеля до двигателя

Одна из распространённых причин установки синус-фильтра — значительное расстояние между преобразователем частоты и электродвигателем.

Чем длиннее кабельная линия, тем важнее правильно подобрать выходное фильтрующее оборудование.

СЗСЭМ выпускает варианты серии ФС, рассчитанные в том числе на протяжённые кабельные линии, поэтому при заказе необходимо обязательно указывать расстояние от ПЧ до двигателя.

6. Параметры преобразователя частоты

Для точного подбора желательно знать:

• производителя ПЧ;

• модель преобразователя;

• номинальную мощность;

• выходное напряжение;

• номинальный выходной ток;

• частоту ШИМ;

• максимальную выходную частоту.

Фильтры ФС могут использоваться для комплектации преобразователей частоты различных производителей.

Примеры соответствия EF3LC и ФС

На сайте СЗСЭМ опубликована таблица сопоставления синус-фильтров на напряжение 400 В.

Несколько примеров:

ELHAND EF3LC	Индуктивность	Ток	СЗСЭМ ФС	Индуктивность	Ток
EF3LC-8,5/6	8,5 мГн	6 А	ФС-8,4/6,5	8,4 мГн	6,5 А
EF3LC-6,5/8	6,5 мГн	8 А	ФС-7,2/8	7,2 мГн	8 А
EF3LC-5,5/10	5,5 мГн	10 А	ФС-4,2/10	4,2 мГн	10 А
EF3LC-1,5/40	1,5 мГн	40 А	ФС-1,58/42	1,58 мГн	42 А
EF3LC-0,45/140	0,45 мГн	140 А	ФС-0,5/150	0,5 мГн	150 А

Данные приведены по таблице соответствия СЗСЭМ для оборудования на 400 В.

Таблица хорошо показывает важный принцип: аналог — это не обязательно устройство с абсолютно идентичными цифрами в обозначении.

Например, EF3LC-8,5/6 сопоставляется с ФС-8,4/6,5. Индуктивность отличается незначительно, а номинальный ток российского фильтра составляет 6,5 А вместо 6 А.

В других позициях расхождение параметров может быть больше. Поэтому таблицу следует использовать как отправную точку для подбора, после чего необходимо проверить конкретный режим электропривода.

Как подобрать ФС вместо установленного ELHAND EF3LC

Если на предприятии уже установлен синусный фильтр Elhand, порядок подбора можно построить следующим образом.

Шаг 1. Найти полное обозначение EF3LC

Лучше использовать данные непосредственно с шильдика установленного оборудования или из проектной документации.

Одного слова EF3LC недостаточно — нужна конкретная модификация.

Шаг 2. Определить параметры двигателя

Потребуются:

• мощность, кВт;

• номинальное напряжение;

• номинальный ток;

• номинальная частота;

• тип двигателя.

Шаг 3. Записать характеристики ПЧ

Необходимо указать производителя и модель преобразователя, его мощность, напряжение, выходной ток и используемую частоту коммутации.

Шаг 4. Определить длину кабельной линии

Указывается расстояние непосредственно между преобразователем частоты и двигателем.

Также желательно сообщить тип кабеля и наличие экрана.

Шаг 5. Найти предварительное соответствие

По таблице СЗСЭМ можно определить модель серии ФС, соответствующую имеющемуся EF3LC по току и индуктивности.

Шаг 6. Проверить рабочие параметры

Перед заменой необходимо проверить допустимый ток, напряжение, индуктивность, условия эксплуатации, характеристики ПЧ и длину кабеля.

Только после этого выбранную модель можно рассматривать как полноценную замену для конкретной установки.

Пример подбора

Допустим, в существующем электроприводе установлен EF3LC-8,5/6 на 400 В.

В таблице СЗСЭМ ему соответствует:

ФС-8,4/6,5

Параметры:

• ELHAND — 8,5 мГн, 6 А;

• СЗСЭМ — 8,4 мГн, 6,5 А.

По основным параметрам эти модели близки.

Однако перед заменой всё равно необходимо проверить:

• фактический ток двигателя;

• выходной ток ПЧ;

• частоту ШИМ;

• длину кабеля;

• режим работы оборудования.

То есть таблица помогает быстро определить предполагаемый аналог, но не отменяет техническую проверку.

Что будет, если выбрать синус-фильтр неправильно

При подборе фильтра «только по мощности» можно получить оборудование, параметры которого не соответствуют конкретной системе.

Основные риски:

• перегрев фильтра;

• работа с превышением допустимого тока;

• ухудшение качества фильтрации;

• нежелательные резонансные процессы;

• перегрузка элементов фильтра;

• некорректная работа связки «ПЧ — фильтр — двигатель»;

• сокращение ресурса оборудования.

Особенно внимательно следует подходить к замене фильтров в электроприводах большой мощности и в системах с длинной кабельной линией.

Когда особенно нужен sine filter

Установка выходного синус-фильтра может быть актуальна, когда:

• двигатель расположен далеко от преобразователя частоты;

• используются длинные кабельные трассы;

• необходимо уменьшить нагрузку на изоляцию двигателя;

• требуется снизить du/dt на клеммах электродвигателя;

• наблюдается повышенный акустический шум двигателя;

• необходимо уменьшить токи утечки и подшипниковые токи;

• используется двигатель, чувствительный к импульсному выходному напряжению ПЧ;

• требуется приблизить напряжение питания двигателя к синусоидальной форме.

При этом синус-фильтр не следует путать с сетевым дросселем или входным фильтром гармоник. Он устанавливается именно на выходной стороне преобразователя частоты, между ПЧ и электродвигателем.

Можно ли заменить EF3LC российским фильтром ФС?

Да, для ряда моделей ELHAND EF3LC в каталоге СЗСЭМ приведены соответствующие исполнения серии ФС. При этом завод указывает возможность разработки и изготовления аналогов синус-фильтров зарубежных производителей, включая Elhand.

Но понятие «аналог» здесь не означает механическую замену любого EF3LC на фильтр с ближайшим названием.

Необходимо проверить всю совокупность параметров:

напряжение → ток → индуктивность → параметры ПЧ → частоту коммутации → мощность двигателя → длину кабеля → условия эксплуатации.

Такой подход позволяет подобрать оборудование под реальный электропривод, а не только под обозначение старого устройства.

Какие данные нужны для подбора аналога EF3LC

Чтобы специалисты могли подобрать синус-фильтр серии ФС вместо ELHAND EF3LC, желательно предоставить:

1. Полное обозначение установленного EF3LC.

2. Фото шильдика старого фильтра.

3. Производителя и модель преобразователя частоты.

4. Мощность ПЧ.

5. Выходное напряжение ПЧ.

6. Номинальный ток двигателя.

7. Мощность электродвигателя.

8. Частоту коммутации ПЧ.

9. Длину кабеля между ПЧ и двигателем.

10. Условия эксплуатации и требуемое климатическое исполнение.

Если часть данных отсутствует, подбор можно начать с информации об установленном фильтре, преобразователе и двигателе.

Итог

Синус-фильтры ELHAND EF3LC и СЗСЭМ серии ФС предназначены для решения сходной задачи — фильтрации выходного ШИМ-напряжения преобразователя частоты и защиты электродвигателя.

Для многих моделей EF3LC СЗСЭМ уже приводит соответствующие исполнения серии ФС. Однако замену необходимо выполнять не только по названию или мощности оборудования, а по совокупности электрических и эксплуатационных характеристик.

Если требуется подобрать аналог EF3LC, оптимально передать специалистам данные установленного оборудования, ПЧ, двигателя и кабельной линии. Это позволит выбрать синус-фильтр ФС, соответствующий условиям конкретного электропривода.