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Filtres de sortie sur les Convertisseurs de Fréquence

Zoom sur- Courants de fuite- Courants de mode commun - Pics de tension

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Origine des courants de fuite en sortie

Lk/2

Lk/2 Ldc

LcableRcable

Ccable uc(0)=u2

u2

u1

SW

DSU/TSU INU

Udc

Ltotu1 Rcable

Ccable uc(0)=u2

iL

iL Lorsque l’IGBT commute, des gradients de tension sont à l’origine de courants HF au travers des capacités de fuite du câble/moteur. I = U * w * C = U * 2 * PI * F * C L’amplitude du courant de fuite est fonction des du/dt de la tension de sortie, mais aussi de la capacité de fuite du câble/moteur.

NFE

+DC

-DC

Cable moteur

Convertisseur de fréquence

PE

MoteurTransfo.

Cable d'alim.

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Exemple de courants de fuite dans une installation (TN) avec un câble de 300 mètres

Section Inductance H/km Capacité C10 F/km *) Résistance iL,max câble mm2 min max min max m/km A crête

10 290 310 0.18 0.20 23 16 270 290 0.21 0.22 1150 25 25 250 275 0.27 0.29 727 29 35 240 265 0.31 0.33 524 32 50 225 265 0.35 0.40 387 37 70 217 260 0.39 0.43 268 39 95 215 260 0.43 0.47 193 40

120 215 255 0.46 0.56 153 44 150 215 255 0.48 0.57 124 45 185 215 255 0.50 0.58 99.1 45 240 215 250 0.51 0.58 75.4 45 300 215 250 0.63 0.67 60.1 48

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Origine pics de tensions aux bornes moteurLes principaux facteurs qui influent sur les pics de tensions sont:Impédances câble et moteurLa charge moteurLongueur du câble moteurTemps de montée, amplitude et espacement des pulses de sortieCircuits écrêteurs du variateur

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Les paliers moteurs et les courants de mode commun

• Les courants de palier sont causés par les tensions de mode commun produites par les alimentations variateur.

• Ces courants peuvent entrainner une dégradation rapide des paliers

• Le phénomène devient critique à partir d’une certaine taille moteur (typiquement à partir de HA~280mm)

• Actions préventives : - Palier isolés pour HA sup. à 280mm- Câble moteur symétrique et blindé- Mises à la terre HF des moteurs et variateurs- Filtres de sortie: mode commun, du/dt

VU

W

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Les paliers moteurs et courants de mode commun

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03-1

0

1

Vu

[Udc

]

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03-1

0

1

Vv

[Udc

]

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03-1

0

1

Vw

[Udc

]

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03-1

0

1

time [s]

Vco

mm

on [U

dc]

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Filtre de sortie de mode commun (Ferrites)

Courant au travers d‘un

balais d‘arbre

Courant de mode commun (sortie variateur)

Sans filtre MC Avec filtre MC

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Courant au travers d‘un

balais d‘arbre

Courant de mode commun (sortie variateur)

Sans filtre MC Avec filtre MC

Filtre de sortie de mode commun (Ferrites)

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Limites fonctionnelles pour Moteur, câble et filtre de sortie pour les petites puissances (~1..10kVA)

M~230..500 V L < 10,30,50..100 m selon type et

taille (se reporter au manuel utilisateur correspondant)Pas de filtre requis Le courant de fuite capacitif n’est en général pas critique

L > 10,30,50..100 m selon typeFiltre requis :- L<100..200m, filtre du/dt recommandé - L>100..200m, filtre sinus recommandé

M~

230..500 V F

si >500V (ou >450V AFE): +isolation moteur à renforcer + filtre Du/Dt ou filtre sinus requis. Nota:

Se référer au manuel des filtres pour la longueur maximale du cable moteur avec filtre du/dt et déclassement éventuel

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Limites fonctionnelles pour Moteur, câble et filtre de sortie au dessus de ~10kVA

M~230..500 V L < 300 m

Pas de filtres requis à l’exception de ferrites recommandées au dessus de ~350kW.

L < 300 mFiltres recommandés :- Filtres du/dt avec des moteurs sur-isolés du/dt au dessus de 1800vac- Filtres Sinus pour des moteurs non sur-isolés- Si l’isolation moteur est supérieure à 2..2,5kV alors pas besoin de filtres. - Ferrites recommandées au dessus de ~350kW

M~

500..690 V F

L > 300 m- A cause du risque de résonnance avec l’augmentation de la longueur du câble, alors le filtre sinus est recommandé par rapport au filtre du/dt- Ferrites recommandées au dessus de ~350kW

M~

230..690 V F

Nota:Se référer au manuel des filtres pour la longueur maximale du cable moteur avec filtre du/dt

si >500V (ou >450V AFE): +isolation moteur à renforcer + filtre Du/Dt ou filtre sinus requis.

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Moteur, câble et filtre de sortie vis à vis des limites d’émission CEM

M~230..690 V -Longueurs à réduire au maximum

-Câbles blindés exigés-Se référer aux recommandations dans les manuels

Nota! En cas de moteurs en parallèle, la longueur du câble à considérer est celle de la somme des câbles.

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< 100 kW 100 kW ou IEC 315 350 kW

Recommandations courantes de constructeurs de moteur standard CEI VV BT (L câble<300m 6pulses)

* : Si le moteur possède une sur-isolation sup. à 2..2.5kV et bobinage méplat , alors seul le filtre MC et les paliers isolés sont requis

UN 600 V Moteur standard Moteur standard Standard motor

(*) + Filtre dU/dt + Filtre dU/dt + Palier isolé COAOU OU + Filtre dU/dt

Moteur sur-isolé Moteur sur-isolé + Filtre MC+ Palier isolé COA OU

Moteur sur-isolé+ Palier isolé COA+ Filtre MC

UN 690 V Moteur sur-isolé Moteur sur-isolé Moteur sur-isolé (*) + dU/dt - filter + dU/dt - filter + Palier isolé COA

+ Filtre dU/dt+ Filtre MC

UN 450 V Moteur standard Moteur standard Moteur standard+ Palier isolé COA + Palier isolé COA

+ Filtre MC

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En l’absence d’information particulière sur pour les moteurs concernés:

Extrait manuel filtre / Vacon

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Installation de filtre de sortie de mode commun (Ferrites)

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Filtre de sortie du/dt pour Vacon NX

Il s’agit d’un filtre L(c) •Enveloppes possibles: - IP00 pour intégration - intégrée en armoire NXC IP21/IP54 - IP23 pour certains calibres

•Gamme de tension: 400-500 and 690 V•Fréquence de sortie: 0-70 Hz•Refroidissement par convection naturelle

Dimensionnement •Chute de tension de ~2%•Limitations longueur de câble, voir manuel

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Filtre de sortie du/dt pour Vacon NX

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Filtres sinus pour Vacon NX

• Il s’agit d’un filtre LC passe bas• Enveloppes possibles:

IP00 pour intégrationintégrée en armoire NXC IP21/IP54IP23 sur demande

• Gamme de tension: 400-500 and 690 V• Fréquence de sortie: 0-70 Hz• Refroidissement par convection naturelle

• Dimensionnement • Chute de tension de 8 à 10%• Limitations si fort couple au démarrage

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Quand utiliser une filtre sinus

• Grandes longueurs de câble sur des petites puissances: le filtre sinus élimine les courants de fuite capacitifs

• Lorsque l’isolation moteur n’est pas adaptée pour une alimentation par convertisseur de fréquence

• Lorsque les paliers moteurs ne sont pas adaptés pour une alimentation par convertisseur de fréquence

• Dans des applications multi-moteurs

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Exemple de forme de signal en sortie800kW, 690V

MLI - non filtré en noir, - filtrée en rouge