Konferencja - Systemy informatyczne w energetyce SIWE'18
Technologie

TRAFECO – cewki i dławiki rdzeniowe w aplikacjach przemysłowych

TRAFECO Sp. J. jest producentem cewek indukcyjnych i dławików rdzeniowych. Firma prowadzi liczne prace rozwojowe nad technologią i konstrukcją wytwarzanych  elementów przeznaczonych do pracy w trudnych aplikacjach przemysłowych. W artykule omówiono rozwiązania konstrukcyjne i technologiczne stosowane przy produkcji cewek i dławików na przykładzie wybranych zastosowań.

Dławiki w układach napędowych

Zasilanie układów napędowych za pomocą przekształtników z modulacją impulsów wyjściowych PWM (Pulse Width Mo­dulation) przy dużych stromościach impulsów napięcia du/dt jest przy­czyną występowania zjawisk pasożytniczych w kablach zasilających i sil­nikach. Prądy łożyskowe, doziemne i ekra­nowe, przepięcia na zaciskach silnika, wzrost strat i hałasu są zjawiskami, które wpływają na obniżenie trwałości oraz efektywności pracy silnika [1]. W celu ograniczenia niebez­piecznego oddziaływania odkształconego napięcia na sil­nik i linię kablową stosuje się na wyjściu przekształtnika dła­wiki silnikowe lub dławiki du/dt.

Najskuteczniejszym jednak sposobem zabezpieczenia silnika jest zastosowanie na wyjściu falownika filtru sinusoidalnego typu SinECOTM. Filtr wyjściowy ogranicza wartości prą­dów pojemnościowych płynących przez pojemności kabla, skutecznie łagodzi stromość narastania impulsów napięcia du/dt co zabezpiecza układ izolacyjny silnika i kabla oraz eliminuje destrukcyjne napięcia refleksyjne na silniku [2].

Ograniczenie oddziaływania przekształtnika na sieć zasilającą można uzyskać stosując dławik sieciowy w torze zasilania przemiennika. Dławiki sieciowe ograniczają amplitudy prądów harmonicznych pobieranych  z sieci przez prostowniki. Przy zastosowaniu dławika możemy ograniczyć wartość współczynnika zawartości harmonicznych prądu THDi do wartości około 35%. Dalsze ograniczanie zawartości harmonicznych w prądzie pobieranym z sieci jest możliwe przy zastosowaniu filtrów wyższych harmonicznych na przykład typu ThdECOTM [3].

W układach tyrystorowych dławiki sieciowe, komutacyjne o dużej indukcyjności ograniczają występowanie zapadów komutacyjnych i występujące wtórnie przepięcia komutacyjne. Dławik magazynuje energię w polu magnetycznym by oddać ją w czasie komutacji nie dopuszczając do wystąpienia zapadu napięcia.

Rys. 1. Trójfazowy dławik du/dt typ 3RTU

 

Rys. 2. Trójfazowy filtr sinusoidalny typ SinECOTM

Rys. 3. Trójfazowy dławik sieciowy typ 3RTN

 

Rys. 4. Trójfazowy dławik rezonansowy typ 3RTR

 

 

Rys. 5. Trójfazowy dławik kompensacyjny typ 3RTC

 

Rys. 6. Cewka bezrdzeniowa typ AirECOTM

 

Rys. 7. Jednofazowy dławik wygładzający typ 2RTS

Dławiki w układach kompensacyjnych

Kompensacja mocy biernej w sieciach przemysłowych przebiega w obecności wyższych harmonicznych prądu i napięcia. Odkształcone napięcie w punkcie przyłączenia kompensatora wywołuje dodatkowe obciążenie kondensatorów prądami harmonicznymi i często prowadzi do zniszczenia kondensatorów. Pierwotną przyczyną uszkodzenia jest nadmierna temperatura degradująca izolację zwijki kondensatora. Sposobem na zabezpieczenie kondensatorów jest zastosowanie dławików rezonansowych. Dławiki typu 3RTR o odpowiednich parametrach po połączeniu z kondensatorami tworzą odstrojony układ rezonansowy o wysokiej impedancji dla prądów o częstotliwościach harmonicznych.

Dławiki kompensacyjne stosuje się w sieciach, w których występuje przekompensowanie najczęściej powodowane pracą długich linii kablowych, oświetlenia typu LED lub innych odbiorników o charakterze pojemnościowym.

W przypadku dławików łączonych równolegle z siecią zasilającą odkształcenie wywołujące wzrost wartości szczytowej napięcia prowadzi do przeciążenia dławika i zwiększenia pola akustycznego wokół.

CorECOTM to nisko-stratna technologia montażu i pakietowania wieloszczelinowych rdzeni dławikowych, która pozawala na ograniczenie strat mocy w rdzeniu i jednocześnie zmniejsza intensywność pola akustycznego wokół dławika. Ograniczenie strat uzyskuje się dzięki zmniejszeniu szerokości szczelin w rdzeniu i optymalizację ich rozmieszczenia . Dodatkową korzyścią stosowania rdzeni wieloszczelinowych jest zwiększenie liniowości magnetycznej dławika. Indukcyjność dławika wykazuje stabilną wartość w szerszym zakresie przeciążenia. [4].

Dławiki  w obwodach prądu stałego

Na wyjściu układu prostowniczego otrzymuje się pulsujące napięcie będące sumą składowej stałej i zmiennej. W miarę zwiększania ilości faz układu prostowniczego pulsacje napięcia wyprostowanego zmniejszają się. Dławik o dużej indukcyjności umieszczony na wyjściu prostownika stanowi dodatkowy element wygładzający tętnienia napięcia.

Dławiki wygładzające pracują w obwodach pośredniczących przekształtników.

Elementy indukcyjne bezrdzeniowe

Cewki bezrdzeniowe znajdują cały szereg zastosowań przemysłowych. Stanowią alternatywę dla dławików rdzeniowych. Cechą charakterystyczną cewek jest pełna liniowość indukcyjności. Cewki bezrdzeniowe znajdują najczęściej zastosowanie w obwodach prądu zmiennego jako elementy filtrów oraz w obwodach prądu stałego jako indukcyjne elementy wygładzające.

W celu ograniczenia masy cewek lub wymiarów gabarytowych stosuje się uzwojenia wykonane z aluminium lub miedzi. W wielu aplikacjach występuje możliwość zastosowania wymuszonego chłodzenia powietrznego co znacznie ogranicza masę i wymiary cewki.

Układ izolacyjny cewki bezrdzeniowej może zostać zaprojektowany do pracy przy napięciach wysokich lub poprzez dobór odpowiednich materiałów izolacyjnych może pracować w obwodach o dużych stromościach impulsów
du/dt. Elementy konstrukcyjne cewek wykonane są z materiałów kompozytowych lub paramagnetycznych w celu ograniczenia strat dodatkowych.

Cewki występują w wykonaniu jednofazowym lub jako zestawy trójfazowe trzech elementów w konfiguracji pionowej lub poziomej.

Firma TRAFECO Sp. J. dostarcza oprócz cewek i dławików katalogowych również nietypowe elementy indukcyjne zaprojektowane według indywidualnych specyfikacji, dedykowane do pracy w trudnych warunkach eksploatacji.

Literatura
[1]. P. Zientek, „Wpływ parametrów wyjściowych falowników PWM i kabla zasilającego na zjawiska pasożytnicze w silnikach indukcyjnych”, ME-ZP, nr 71, str. 119 -124, 2005.
[2]. A. Pozowski, H. Krawiec, „Wpływ filtrów wyjściowych napięciowych falowników częstotliwości na pracę silników indukcyjnych klatkowych”, ME-ZP, nr 85, str. 111 -115, 2010
[3]. J. Czornik, M. Łukiewski, “Filtry harmonicznych gwarancją kompatybilności elektromagnetycznej oraz wysokiej sprawności przekształtnikowych układów napędowych”, ME-ZP, nr 2 str. 106-114, 2015
[4]. M. Łukiewski, A. Łukiewska, L. Pawlaczyk „Wieloszczelinowe rdzenie w dławikach filtrów sinusoidalnych”, ME- ZP,
nr 114, s.185 -188, 2017

Mirosław Łukiewski

Click to comment

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

To Top