Зачем нужен автомат на входе частотного преобразователя, как выбрать автомат

Преобразователи частоты (ПЧ) – многофункциональные аппараты для управления электрическим двигателем. Кроме регулирования частоты вращения вала устройства обеспечивают управление приводом по заданным алгоритмам, контроль момента на валу в зависимости от нагрузки, защиту от ненормальных режимов работы и аварий и т.д.

Несмотря на встроенные функции ПЧ, внешние электроаппараты защиты от перегрузок, коротких замыканий, токов утечек – обязательные компоненты частотно-регулируемого привода. Рассмотрим, где требуется установка автоматического выключателя или дифавтомата, как выбрать устройство для преобразователя частоты.

Функции и место установки и автоматического выключателя в приводе с преобразователем частоты

Преобразователь частоты автоматически отключает двигатель при превышении или снижении напряжения, обрыве фаз на входе и выходе, перегреве, перегрузках. ПЧ также осуществляет защиту выходной цепи от коротких замыканий и перегрузок. В цепь питания преобразователя частоты устанавливают внешние электроаппараты.

Автоматический выключатель защищает участок «сеть – частный преобразователь». Кроме этого, аппарат используется для отключения напряжения на ПЧ при длительном простое привода, при демонтаже для ремонта и обслуживания.

Таким образом, функции автомата во входной цепи преобразователя частоты – защита от коротких замыканий и перегрузок, долговременное отключение электропривода. Аппараты осуществляют оперативное и аварийное отключение.

Ряд производителей рекомендует установку дифференциальных автоматических выключателей для защиты от токов утечки, которые могут быть причиной электротравм и пожаров на производстве. Высокочастотные утечки обычно возникают при значительной мощности электродвигателя, высокой несущей частоте ШИМ ПЧ.

Появление токов связанно с наличием паразитных гармоник, неизбежно возникающих при работе частотно-регулируемого привода. При длине кабеля питания 1 м. их величина в среднем составляет 100 мА. Это – опасное для жизни и здоровья человека значение. Для защиты рабочего персонала во входную цепь преобразователя частоты устанавливают дифференциальный автоматический выключатель с уставкой срабатывания ≤ 200 мА.

Установка автоматических выключателей на выходе ПЧ в цепь «частотный преобразователь – электродвигатель» – не допускается. Причины этого – наличие высокочастотной составляющей и несинусообразная форма выходного напряжения. При разрыве цепи «ПЧ – двигатель» возникают переходные процессы, которые приводят к серьезным поломкам преобразователя частоты и двигателя.

Ключевые критерии выбора автомата для частотного преобразователя

Главные параметры подбора автоматического выключателя для электропривода с ПЧ – технические характеристики электроаппарата. К ним относятся:

• Номинальный ток и напряжение. Электрические величины в штатном режиме работы защитного аппарата при температуре 20-250 С.
• Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение. Пиковое значение перенапряжение, которое автоматический выключатель может выдержать без повреждения.
• Номинальное напряжение изоляции. Обычно совпадает с номинальным аналогичным параметром автомата, характеризует испытательное напряжение для проверки электроизоляционных свойств.
• Номинальная предельная наибольшая отключающая способность. Характеризует максимальный ток, при котором аппарат отключает нагрузку без повреждений, представляющих опасность.
• Рабочая отключающая способность. Определяет ток, при котором автоматический выключатель разрывает цепь и остается в работоспособном состоянии.
• Перегрузочная способность (время-токовая характеристика срабатывания). Характеризует величину кратковременного превышения тока, при которой автомат не срабатывает: А – с 2х-кратной перегрузкой по току, B – 3-5 раз, С – от 5 до 10 раз, D – 10-20-кратными кратковременными токами.
• Количеству числу полюсов. Различают одно-, двух-, трех- , четырехполюсные автоматы. Электроаппараты используются для защиты и коммутации 2-х, 3-х, 4-х проводных схем. Однополюсные устройства устанавливают в разрыв фазного проводника.

К ключевым критериям выбора автоматов также относят степень защиты от влаги и пыли, диапазон рабочих температур, допустимую влажность воздуха, высоту над уровнем моря, климатическую категорию размещения, исполнение по монтажному положению (панель и DIN-рейка).

Рекомендации по выбору преобразователя частоты

Для защиты частотных преобразователей применяют автоматические выключатели с номинальным током в 1,5-2 раза превышающим рабочий ток ПЧ.

Можно воспользоваться таблицей номинальных токов автоматов из инструкции по эксплуатации ПЧ.

Номинальная мощность, Вт	Контактор (тип AC3)	Автоматический выключатель (откл. способность > 25кА) 400В	Предохранитель	Контактор (тип AC3)	Автоматический выключатель 690В
0,75	10 A	10 A	gG-10	-	-
1,5	10 A	10 A	gG-10	-	-
2,2	16 A	16 A	gG-16	-	-
4	16 A	20 A	gG-16	-	-
5,5	25 A	30 A	gG-25	-	-
7,5	25 A	30 A	gG-25	-	-
11	32 A	40 A	gG-25	-	-
15	40 A	50 A	gG-50	-	-
18,5	50 A	60 A	gG-50	-	-
22	50 A	75 A	gG-65	38	40
30	63 A	100 A	gG-65	50	50
37	80 A	125 A	gG-100	65	63
45	100 A	150 A	gG-125 (gG-100)	65	80
55	125 A	175 A	gG-150 (gG-125)	80	100
75	160 A	200 A	aR-200 (aR-200)	100	125
90	220 A	250 A	aR-250 (aR-200)	150	160
110	220 A	300 A	aR-315 (aR-315)	150	180
132	250 A	400 A	aR-350 (aR-350)	150	180
160	300 A	500 A	aR-400	185	225
185	400 A	600 A	aR-400	225	280
200	400 A	700 A	aR-550	225	280
220	630 A	800 A	aR-550	265	315
250	630 A	1000 A	aR-630	300	355
280	630 A	1200 A	aR-630	400	400

Отключающая способность защиты от коротких замыканий и перегрузок для частотных преобразователей малой и средней мощности (0,75-1120 кВт) обычно составляет от 8 кА, перегрузочная способность – 3-10-кратная (класс В или С, зависит от условий работы электропривода).

Количество полюсов аппарата защиты должно отвечать электрической сети. Для защиты однофазных ПЧ применяют двухполюсный автомат, трехфазных преобразователей – трехполюсный выключатель.

Климатическое и монтажное исполнение, диапазон рабочих температур, степень защиты корпуса от влаги и пыли автоматического выключателя выбирают исходя из условий в месте установки преобразователя частоты.