Los convertidores de frecuencia, como muchos otros convertidores electrónicos alimentados por una red de corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz, solo por su diseño distorsionan la forma de la corriente consumida: la corriente no depende linealmente del voltaje, ya que el rectificador en el La entrada del dispositivo es, por regla general, ordinaria, es decir, incontrolable. Lo mismo se aplica a la corriente de salida y el voltaje del convertidor de frecuencia; también se diferencian por su forma distorsionada y la presencia de muchos armónicos debido al funcionamiento del inversor PWM.
Como resultado, en el proceso de alimentación regular del estator del motor con una corriente tan distorsionada, su aislamiento envejece más rápido, los cojinetes se deterioran, aumenta el ruido del motor y aumenta la probabilidad de averías térmicas y eléctricas de los devanados. Y para la red de suministro, esta situación siempre está plagada de interferencias que pueden dañar otros equipos alimentados desde la misma red.
Para eliminar los problemas descritos anteriormente, se instalan filtros de entrada y salida adicionales en los convertidores de frecuencia y motores, que salvan tanto a la red de suministro como al motor accionado por este convertidor de frecuencia de factores dañinos.
Los filtros de entrada están diseñados para suprimir las interferencias generadas por el rectificador y el inversor PWM del convertidor de frecuencia, protegiendo así la red, y los filtros de salida protegen el motor mismo de las interferencias generadas por el inversor PWM del convertidor de frecuencia. Los filtros de entrada son inductores y filtros EMI, y los filtros de salida son filtros de modo común, inductores de motor, filtros sinusoidales y filtros dU/dt.
El estrangulador conectado entre la red y el convertidor de frecuencia sirve como una especie de buffer. La inductancia de red evita que armónicos más altos (250, 350, 550 Hz y más) ingresen a la red desde el convertidor de frecuencia, al mismo tiempo que protege el propio convertidor de sobretensiones en la red, sobretensiones de corriente durante procesos transitorios en el convertidor de frecuencia, etc. .
La caída de voltaje a través de dicho estrangulador es de aproximadamente el 2%, lo cual es óptimo para el funcionamiento normal del estrangulador en combinación con un convertidor de frecuencia sin la función de regenerar electricidad cuando el motor está frenando.
Así, las bobinas de red se instalan entre la red y el convertidor de frecuencia en las siguientes condiciones: en presencia de interferencias en la red (por diversas razones); en caso de desequilibrio de fase; cuando se alimenta con un transformador relativamente potente (hasta 10 veces); si varios convertidores de frecuencia se alimentan de una fuente; si los condensadores de la instalación KRM están conectados a la red.
El estrangulador de línea proporciona:
protección del convertidor de frecuencia contra sobretensiones de red y desequilibrio de fases;
protección de circuitos contra altas corrientes de cortocircuito en el motor;
ampliando la vida útil del convertidor de frecuencia.
Para eliminar la radiación y garantizar la compatibilidad electromagnética con dispositivos sensibles a la radiación, lo que se necesita es precisamente un filtro EMI.
El filtro de radiación electromagnética trifásico está diseñado para suprimir interferencias en el rango de 150 kHz a 30 MHz utilizando el principio de jaula de Faraday. El filtro EMI se conecta lo más cerca posible de la entrada del convertidor de frecuencia para proporcionar a los dispositivos circundantes una protección confiable contra todas las interferencias creadas por el inversor PWM. A veces, el convertidor de frecuencia ya incluye un filtro EMI.
El llamado filtro dU/dt es un filtro de paso bajo trifásico en forma de L que consta de cadenas de inductores y condensadores. Un filtro de este tipo también se denomina estrangulador de motor y, a menudo, es posible que no tenga ningún condensador y la inductancia será significativa. Los parámetros del filtro son tales que se suprimen todas las interferencias en frecuencias superiores a la frecuencia de conmutación de los interruptores del inversor PWM del convertidor de frecuencia.
Si el filtro contiene , entonces la capacidad de cada uno de ellos está dentro de varias decenas de nanofaradios y hasta varios cientos de microhenrios. Como resultado, este filtro reduce la tensión máxima y los impulsos en los terminales de un motor trifásico a 500 V/μs, lo que evita que los devanados del estator se averíen.
Por lo tanto, si el variador experimenta frenado regenerativo frecuente, no está diseñado inicialmente para funcionar con un convertidor de frecuencia, tiene una clase de aislamiento baja o un cable de motor corto, está instalado en un entorno operativo hostil o se utiliza a 690 voltios, un dU/dt Se recomienda instalar un filtro entre el convertidor de frecuencia y el motor.
Aunque el voltaje suministrado al motor desde el convertidor de frecuencia puede ser en forma de pulsos de onda cuadrada bipolar en lugar de una onda sinusoidal pura, el filtro dU/dt (con su pequeña capacitancia e inductancia) actúa sobre la corriente de tal manera que lo hace en los devanados del motor casi exactamente. Es importante entender que si utiliza un filtro dU/dt a una frecuencia superior a su valor nominal, el filtro experimentará un sobrecalentamiento, es decir, provocará pérdidas innecesarias.
Un filtro senoidal es similar a un inductor de motor o a un filtro dU/dt, la diferencia, sin embargo, es que las capacidades e inductancias aquí tienen valores grandes, de modo que la frecuencia de corte es menos de la mitad de la frecuencia de conmutación de los interruptores del inversor PWM. De esta forma se consigue una mejor suavización de las interferencias de alta frecuencia y la forma de la tensión en los devanados del motor y la forma de la corriente en ellos resulta mucho más cercana a la sinusoidal ideal.
Las capacitancias de los condensadores en un filtro sinusoidal se miden en decenas y cientos de microfaradios, y las inductancias de las bobinas se miden en unidades y decenas de milihenrios. Por lo tanto, el filtro sinusoidal es de gran tamaño en comparación con las dimensiones de un convertidor de frecuencia tradicional.
El uso de un filtro sinusoidal permite utilizar incluso un motor junto con un convertidor de frecuencia, que inicialmente (según las especificaciones) no estaba diseñado para funcionar con un convertidor de frecuencia debido a un aislamiento deficiente. En este caso, no habrá aumento de ruido, desgaste rápido de los cojinetes ni sobrecalentamiento de los devanados con corrientes de alta frecuencia.
Es posible utilizar de forma segura un cable largo que conecta el motor al convertidor de frecuencia cuando están ubicados muy separados, eliminando así los reflejos de pulso en el cable, que pueden provocar pérdidas en forma de calor en el convertidor de frecuencia.
se debe reducir el ruido; si el motor tiene mal aislamiento;
experimenta frenado regenerativo frecuente;
trabaja en un ambiente agresivo; conectado por un cable de más de 150 metros de largo;
debería funcionar durante mucho tiempo sin mantenimiento;
a medida que el motor funciona, el voltaje aumenta paso a paso;
La tensión nominal de funcionamiento del motor es de 690 voltios.
Debe recordarse que un filtro sinusoidal no se puede utilizar con una frecuencia inferior a su valor nominal (la desviación de frecuencia hacia abajo máxima permitida es del 20%), por lo que en la configuración del convertidor de frecuencia primero debe establecer un límite de frecuencia inferior. Y las frecuencias superiores a 70 Hz deben usarse con mucho cuidado y, en la configuración del convertidor, si es posible, preestablecer los valores de capacitancia e inductancia del filtro sinusoidal conectado.
Recuerde que el filtro en sí puede ser ruidoso y liberar una cantidad notable de material, porque incluso con carga nominal cae alrededor de 30 voltios, por lo que el filtro debe instalarse en condiciones de enfriamiento adecuadas.
Todos los inductores y filtros deben conectarse en serie con el motor mediante un cable blindado de la longitud más corta posible. Así, para un motor de 7,5 kW, la longitud máxima del cable blindado no debe exceder los 2 metros.
Los filtros de modo común están diseñados para suprimir las interferencias de alta frecuencia. Este filtro es un transformador diferencial sobre un anillo de ferrita (más precisamente, sobre un óvalo), cuyos devanados son cables trifásicos directos que conectan el motor al convertidor de frecuencia.
Este filtro sirve para reducir las corrientes de modo común generadas por descargas en los cojinetes del motor. Como resultado, el filtro de modo común reduce las posibles emisiones electromagnéticas del cable del motor, especialmente si el cable no está blindado. Los cables trifásicos pasan a través de la ventana central y el cable de tierra de protección permanece afuera.
El núcleo se fija al cable con una abrazadera para protegerlo de los efectos destructivos de las vibraciones en la ferrita (durante el funcionamiento del motor, el núcleo de ferrita vibra). Lo mejor es instalar el filtro en el cable desde el lado del terminal del convertidor de frecuencia. Si el núcleo se calienta a más de 70°C durante el funcionamiento, esto indica saturación de la ferrita, lo que significa que es necesario agregar más núcleos o acortar el cable. Es mejor equipar varios cables trifásicos en paralelo, cada uno con su propio núcleo.
Durante el funcionamiento del motor a menudo surgen fenómenos indeseables llamados “armónicos superiores”. Afectan negativamente a las líneas de cables y equipos de suministro de energía y provocan un funcionamiento inestable del equipo. Esto da como resultado un uso ineficiente de la energía, un rápido envejecimiento del aislamiento y una reducción de los procesos de transmisión y generación.
Para resolver este problema, es necesario cumplir con los requisitos de compatibilidad electromagnética (EMC), cuya implementación garantizará la resistencia de los equipos técnicos a las influencias negativas. El artículo hace una breve incursión en el campo de la ingeniería eléctrica relacionada con el filtrado de las señales de entrada y salida de un convertidor de frecuencia (FC) y la mejora de las características de rendimiento de los motores.
¿Qué es el ruido electromagnético?
Surgen literalmente de todas las antenas metálicas que recogen e irradian ondas de energía desorientadoras. Y los teléfonos móviles, naturalmente, también inducen ondas magnetoeléctricas, por lo que cuando el avión despega o aterriza, los asistentes de vuelo deben apagar el equipo.
Los ruidos se dividen según el tipo de fuente de su origen, espectro y rasgos característicos. Debido a la presencia de conexiones de conmutación, los campos eléctricos y magnéticos de diferentes fuentes crean diferencias de potencial innecesarias en la línea del cable, que se acumulan en ondas útiles.
La interferencia que se produce en los cables se denomina antifase o modo común. Estos últimos (también llamados asimétricos, longitudinales) se forman entre el cable y el suelo y afectan las propiedades aislantes del cable.
Las fuentes más comunes de ruido son los equipos inductivos (que contienen bobinas), como motores de inducción (IM), relés, generadores, etc. El ruido puede "entrar en conflicto" con algunos dispositivos, induciendo corrientes eléctricas en sus circuitos, provocando fallas en el proceso.
¿Cómo se relaciona el ruido con el convertidor de frecuencia?
Los convertidores para motores asíncronos con condiciones de funcionamiento que cambian dinámicamente, aunque tienen muchas características positivas, tienen una serie de desventajas: su uso provoca intensas interferencias electromagnéticas y interferencias que se forman en los dispositivos conectados a ellos a través de una red o ubicados cerca y expuestos a la radiación. A menudo, el IM se coloca de forma remota desde el inversor y se conecta a él con un cable extendido, lo que crea condiciones amenazantes para que falle el motor eléctrico.
Seguramente alguien tuvo que lidiar con impulsos del codificador del motor eléctrico en el controlador o con un error al usar cables largos; todos estos problemas están, de una forma u otra, relacionados con la compatibilidad de los equipos electrónicos.
Filtros convertidores de frecuencia
Para mejorar la calidad del control y debilitar la influencia negativa, se utiliza un dispositivo de filtrado, que es un elemento con una función no lineal. Se establece el rango de frecuencia más allá del cual la respuesta comienza a debilitarse. Desde una perspectiva electrónica, este término se utiliza con bastante frecuencia en el procesamiento de señales. Define las condiciones restrictivas para los pulsos de corriente. La función principal del generador de frecuencia es generar oscilaciones útiles y reducir las oscilaciones no deseadas al nivel especificado en las normas pertinentes.
Existen dos tipos de dispositivos según su ubicación en el circuito, llamados de entrada y de salida. "Entrada" y "salida" significan que los dispositivos de filtrado están conectados al lado de entrada y salida del convertidor. La diferencia entre ellos está determinada por su aplicación.
Las entradas se utilizan para reducir el ruido en la línea de alimentación del cable. También afectan a los dispositivos conectados a la misma red. Las salidas están destinadas a la supresión de ruido de dispositivos ubicados cerca del inversor y que utilizan la misma tierra.
Propósito de los filtros para un convertidor de frecuencia.
Durante el funcionamiento de un convertidor de frecuencia, un motor asíncrono, se crean armónicos más altos no deseados que, junto con la inductancia de los cables, conducen a un debilitamiento de la inmunidad al ruido del sistema. Debido a la generación de radiación, los equipos electrónicos comienzan a funcionar mal. Los que funcionan activamente garantizan la compatibilidad electromagnética. Algunos equipos están sujetos a mayores requisitos de inmunidad al ruido.
Los filtros trifásicos para generadores de frecuencia le permiten minimizar el grado de interferencia conducida en un amplio rango de frecuencia. De este modo, el accionamiento eléctrico encaja perfectamente en una única red en la que intervienen varios equipos. Los filtros EMC deben colocarse a una distancia bastante cercana de las entradas/salidas de alimentación del convertidor de frecuencia, debido a la dependencia del nivel de interferencia de la longitud y el método de tendido del cable de alimentación. En algunos casos están instalados.
Se necesitan filtros para:
- inmunidad al ruido;
- suavizar el espectro de amplitud para obtener una corriente eléctrica pura;
- selección de rangos de frecuencia y recuperación de datos.
Todos los modelos de convertidores de frecuencia vectoriales están equipados con filtrado de red. La presencia de dispositivos de filtrado proporciona el nivel necesario de EMC para el funcionamiento del sistema. El dispositivo incorporado permite una interferencia y un ruido mínimos en los equipos electrónicos y, por lo tanto, cumple con los requisitos de compatibilidad.
La ausencia de una función de filtrado en un convertidor de frecuencia a menudo conduce a un calentamiento acumulativo del transformador de suministro, cambios de pulso y distorsión de la forma de la curva de suministro, lo que provoca fallas en el equipo.
Dispositivos absolutamente necesarios para garantizar el funcionamiento estable de equipos electrónicos complejos. Se monta un buffer entre el convertidor de frecuencia y la red de suministro de energía para proteger la línea de armónicos más altos. Es capaz de frenar estas oscilaciones de ondas cuya frecuencia es superior a 550 Hz. Cuando un potente sistema de motor de inducción se detiene, puede producirse un aumento de voltaje. En este momento se activa la protección.
Se recomienda instalar para suprimir los armónicos de alta frecuencia y corregir el coeficiente del sistema. La importancia de la instalación es reducir las pérdidas en los estatores del motor eléctrico y el calentamiento no deseado de la unidad.
Los choques de red tienen ventajas. La inductancia del dispositivo correctamente seleccionada le permite garantizar:
- protección del convertidor de frecuencia contra sobretensiones y asimetría de fases;
- la tasa de crecimiento de la corriente de cortocircuito disminuye;
- La vida útil de los condensadores aumenta.
Puedes pensar en un condensador como un bloqueador. Por tanto, dependiendo del método de conexión del condensador, este puede actuar como:
- baja frecuencia, si lo conectas en paralelo a la fuente;
- alta frecuencia si se conecta en serie con la fuente.
En circuitos prácticos, es posible que se requiera una resistencia para limitar el flujo de electrones y lograr un corte de frecuencia adecuado.
2. Filtros de radiación electromagnética (EMR)
¿Utilizas un colador de té cuando preparas té? Se utiliza para prevenir "¡no deseados!" elementos de iniciar sesión en su sistema. Hay muchos fenómenos no deseados de este tipo en los circuitos eléctricos que ocurren a diferentes frecuencias.
Un accionamiento eléctrico que consta de un convertidor de frecuencia y un motor eléctrico se considera una carga variable. Estos dispositivos y la inductancia de los cables provocan la generación de fluctuaciones de voltaje de alta frecuencia y, como resultado, radiación electromagnética de los cables, lo que afecta negativamente el funcionamiento de otros dispositivos.
Se trata de un inductor con dos (o más) devanados en los que la corriente fluye en direcciones opuestas. El uso de este dispositivo, compuesto por un inductor y un condensador, tiene varias ventajas. Es más confiable y se puede utilizar a las temperaturas de funcionamiento más bajas. Todo esto permite aumentar la vida útil del motor eléctrico. La baja inductancia y el tamaño pequeño también son sus características clave.
Aplicar en los casos en que:
- Se tienden cables de hasta 15 m de longitud desde el convertidor de frecuencia hasta el motor eléctrico;
- existe la posibilidad de dañar el aislamiento de los devanados del motor debido a sobretensiones pulsantes;
- se utilizan unidades antiguas;
- en sistemas con frenadas frecuentes;
- agresividad del medio ambiente.
A frecuencias bastante altas, la caída de tensión es prácticamente nula y el condensador se comporta como un circuito abierto. El filtro prensa tiene la forma de un divisor de voltaje con una resistencia y un condensador. Se utiliza esencialmente para reducir el ancho de banda, la inestabilidad y corregir la velocidad de respuesta de Uout.
En términos simples, el estrangulamiento normal proviene de la palabra "estrangulamiento". Y todavía se utiliza hoy en día porque describe con bastante precisión su propósito. Piense en cómo se aprieta un "puño" alrededor de un cable para evitar cambios repentinos en la corriente.
4. Filtros sinusoidales
La corriente alterna es una onda, una combinación de seno y coseno. Diferentes ondas sinusoidales tienen diferentes frecuencias. Si sabe qué frecuencias están presentes, cuáles deben transmitirse o eliminarse, entonces el resultado puede ser una combinación de ondas "útiles", es decir, sin ruido. Esto ayuda a limpiar la señal actual hasta cierto punto. Un filtro de onda sinusoidal es una combinación de elementos capacitivos e inductivos.
Una de las medidas para garantizar la compatibilidad electromagnética es el uso de un aparato sinusoidal, esto puede ser necesario:
- con accionamiento grupal con un convertidor;
- cuando se opera con un mínimo de conexiones de conmutación con cables (sin blindaje) del motor eléctrico (por ejemplo, conexión mediante un método de cadena tipo margarita o una fuente de alimentación aérea);
- para reducir las pérdidas en cables largos.
El objetivo del dispositivo es evitar daños a los aisladores del devanado del motor eléctrico. Debido a la absorción casi completa de impulsos elevados, la tensión de salida adopta una forma sinusoidal. Su correcta instalación es un aspecto importante para reducir las interferencias de la red y por tanto las emisiones. Esto permite el uso de cables largos y ayuda a reducir los niveles de ruido. Una inductancia baja también significa un tamaño más pequeño y un precio más bajo. Los dispositivos están diseñados utilizando el método de filtración dU/dt con una mayor diferencia en el valor de los elementos.
5. Filtros de modo común de alta frecuencia
Si una onda sinusoidal de voltaje distorsionada se comporta como una serie de señales armónicas agregadas a la frecuencia fundamental, entonces el circuito de filtro permite que pase solo la frecuencia fundamental, bloqueando los armónicos más altos innecesarios. El dispositivo de filtrado de entrada está diseñado para suprimir el ruido de alta frecuencia.
Los dispositivos se diferencian de los discutidos anteriormente en un diseño más complejo. La forma más importante de reducir el ruido es cumplir con las normas de conexión a tierra requeridas en el gabinete eléctrico.
Cómo seleccionar el filtro EMC de entrada y salida correcto
Sus ventajas distintivas residen en su alto coeficiente de absorción acústica. EMC se utiliza en dispositivos con fuentes de alimentación conmutadas. Vale la pena seguir los requisitos de las instrucciones para el circuito de control específico de motores asíncronos. Existen principios generales que determinan la elección correcta.
Tenga en cuenta que el modelo seleccionado debe cumplir con:
- parámetros del convertidor de frecuencia y red de suministro de energía;
- el nivel de reducción de interferencias hasta los límites requeridos;
- parámetros de frecuencia de circuitos e instalaciones eléctricas;
- características del funcionamiento de equipos eléctricos;
- posibilidades de instalación eléctrica del modelo en el sistema de control, etc.
La forma más sencilla de mejorar la calidad de su red eléctrica es actuar en la fase de diseño. Lo más interesante es que, en caso de una desviación irrazonable de las decisiones de diseño, la culpa recae enteramente sobre los electricistas.
La decisión correcta sobre la elección del tipo de convertidor de frecuencia, en combinación con el equipo de filtrado adecuado, evita la aparición de la mayoría de problemas en el funcionamiento del variador de potencia.
Se consigue una buena compatibilidad seleccionando correctamente los parámetros de los componentes. El uso incorrecto de los dispositivos puede aumentar el nivel de interferencia. En realidad, los filtros de entrada y salida a veces se afectan negativamente entre sí. Esto es especialmente cierto cuando el dispositivo de entrada está integrado en el convertidor de frecuencia. La selección de un dispositivo de filtrado para un convertidor específico se realiza de acuerdo con parámetros técnicos y, mejor aún, según la recomendación competente de un especialista. La consulta profesional puede aportarle importantes beneficios, ya que los equipos costosos siempre van acompañados de un análogo económico y de alta calidad. O no funciona en el rango de frecuencia requerido.
Conclusión
Las interferencias electromagnéticas afectan a los equipos principalmente a altas frecuencias. Esto significa que sólo se logrará el correcto funcionamiento del sistema si se siguen las especificaciones de instalación eléctrica y fabricación, así como los requisitos de los equipos de alta frecuencia (p. ej. blindaje, puesta a tierra, filtrado).
Vale la pena señalar que las medidas para aumentar la inmunidad al ruido son un conjunto de medidas. El uso de filtros por sí solo no solucionará el problema. Sin embargo, esta es la forma más eficaz de eliminar o reducir significativamente las interferencias perjudiciales para la compatibilidad electromagnética normal de los equipos electrónicos. Tampoco debemos olvidar que si un modelo particular es adecuado o no para resolver un problema se determina "sobre el terreno" o mediante experimentos y pruebas.
Capítulo 3
Descripción general del inversor digital
Desde la década de 1980, uno de los cambios más significativos en el análisis del espectro ha sido el uso de tecnología digital para reemplazar los grupos de instrumentos que antes eran exclusivamente analógicos. Con la llegada de los ADC de alto rendimiento, los nuevos analizadores de espectro pueden digitalizar la señal entrante mucho más rápido que los instrumentos creados apenas un par de años antes. Las mejoras más espectaculares se han producido en la sección IF de los analizadores de espectro. Digital IF 1 ha producido grandes mejoras en velocidad, precisión y capacidad para medir señales complejas, gracias al uso de tecnologías avanzadas de procesamiento de señales digitales.
Filtros digitales
La implementación digital parcial de los circuitos IF se lleva a cabo en los analizadores de la serie Agilent ESA-E. Si bien normalmente se pueden lograr bandas de resolución de 1 kHz y más anchas con filtros LC analógicos tradicionales y filtros en chip, las bandas de resolución más estrechas (1 Hz a 300 Hz) se obtienen digitalmente. Como se muestra en la Fig. 3-1, la señal analógica lineal se convierte a 8,5 kHz IF y luego se pasa a través de un filtro de paso de banda de sólo 1 kHz de ancho. Esta señal IF se amplifica, luego se muestrea a 11,3 kHz y se digitaliza.
Figura 3-1. Implementación digital de filtros de resolución de 1, 2, 10, 30, 100 y 300 Hz en dispositivos de la serie ESA-E
Al estar ya en un estado digitalizado, la señal pasa a través del algoritmo de transformada rápida de Fourier. Para convertir una señal válida, el analizador debe estar en un estado de configuración fija (sin barrido). Es decir, la conversión debe realizarse en la señal en el dominio del tiempo. Es por eso que los analizadores de la serie ESA-E utilizan incrementos de paso de 900 Hz en lugar de barrido continuo en el modo de paso de banda digital. Este ajuste de paso se puede observar en la pantalla, que se actualiza en incrementos de 900 Hz mientras se realiza el procesamiento digital.
Como veremos en breve, otros analizadores de espectro, como la serie PSA, utilizan una FI totalmente digital y todos sus filtros de resolución son digitales. Una ventaja clave del procesamiento digital proporcionado por estos analizadores es la selectividad de banda de aproximadamente 4:1. Esta selectividad está disponible en los filtros más estrechos, los que necesitamos para separar las señales más cercanas.
En el Capítulo 2, realizamos cálculos de selectividad para dos señales separadas por 4 kHz usando un filtro analógico de 3 kHz. Repitamos este cálculo para el caso del filtrado digital. Un buen modelo de selectividad de filtro digital sería un modelo casi gaussiano:
Donde H(Δ f) – nivel de corte del filtro, dB;
Δ f – desafinación de frecuencia desde el centro, Hz;
α – parámetro de control de selectividad. Para un filtro gaussiano ideal α=2. Los filtros de barrido utilizados en los analizadores Agilent se basan en un modelo casi gaussiano con α=2,12, que proporciona una selectividad de 4,1:1.
Sustituyendo los valores de nuestro ejemplo en esta ecuación, obtenemos:
En el desplazamiento de 4 kHz, el filtro digital de 3 kHz cayó a -24,1 dB, en comparación con el filtro analógico, que mostró sólo -14,8 dB. Debido a su selectividad superior, un filtro digital puede distinguir entre señales mucho más cercanas.
Inversor totalmente digital
Los analizadores de espectro de la serie PSA de Agilent son los primeros en combinar múltiples tecnologías digitales para crear un paquete IF totalmente digital. Un inversor puramente digital ofrece muchas ventajas al usuario. Una combinación de análisis FFT para franjas estrechas y análisis de barrido para franjas anchas optimiza el barrido para obtener mediciones más rápidas. Desde el punto de vista arquitectónico, el ADC se ha acercado al puerto de entrada, lo que ha sido posible gracias a las mejoras en los convertidores analógico-digital y otros equipos digitales. Comencemos mirando el diagrama de bloques del analizador IF totalmente digital de la serie PSA, que se muestra en la Figura 1. 3-2.
Figura 3-2. Diagrama de bloques de un inversor totalmente digital en los dispositivos de la serie PSA.
Aquí se implementan digitalmente las 160 bandas de resolución. Aunque también hay circuitos analógicos antes del ADC, que comienzan con varias etapas de conversión descendente y terminan con un par de prefiltros unipolares (un filtro LC y un filtro en chip). El prefiltro ayuda a evitar que la distorsión de tercer orden ingrese al circuito descendente, como en una implementación de FI analógica. Además, permite ampliar el rango dinámico cambiando automáticamente los rangos de medición. La señal de la salida del prefiltro unipolar se envía al detector de conmutación automática y al filtro de suavizado.
Al igual que con cualquier arquitectura IF basada en FFT, se necesita un filtro antialiasing para eliminar los alias (la contribución de señales fuera de banda a la muestra de datos del ADC). Este filtro es multipolar, por lo que tiene un retardo de grupo importante. Incluso una ráfaga de RF que aumenta muy bruscamente y que llega hasta la FI experimentará un retraso de más de tres relojes ADC (30 MHz) al pasar a través del filtro anti-aliasing. El retraso da tiempo para reconocer una señal grande entrante antes de que sobrecargue el ADC. El circuito lógico que controla el detector de rango automático reducirá la ganancia frente al ADC antes de que llegue la señal, evitando así que el pulso se corte. Si la envolvente de la señal permanece baja durante un período prolongado de tiempo, el circuito de autoajuste aumentará la ganancia, reduciendo el ruido efectivo en la entrada. La ganancia digital después del ADC también se cambia para que coincida con la ganancia analógica antes del ADC. El resultado es un ADC de punto flotante con un rango dinámico muy amplio cuando se activa el autoajuste en modo de barrido.
Figura 3-3. El ajuste automático mantiene el ruido del ADC cerca de la portadora y por debajo del ruido del oscilador local o habilita la respuesta del filtro
En la Fig. La Figura 3-3 muestra el comportamiento de barrido del analizador de la serie PSA. Un prefiltro unipolar permite una mayor ganancia mientras el analizador está sintonizado lejos de la frecuencia portadora. A medida que se acerca a la portadora, la ganancia disminuye y el ruido de cuantificación del ADC aumenta. El nivel de ruido dependerá del nivel de la señal y de su compensación de frecuencia con respecto a la portadora, por lo que aparecerá como ruido de fase escalonada. Pero el ruido de fase es diferente de este ruido de autoajuste. No se puede evitar el ruido de fase en los analizadores de espectro. Sin embargo, reducir el ancho del prefiltro ayuda a reducir el ruido de sintonización automática en la mayoría de las compensaciones de frecuencia de la portadora. Dado que el ancho de banda de prefiltrado es aproximadamente 2,5 veces el ancho de banda de resolución, reducir el ancho de banda de resolución reduce el ruido de autoajuste.
IC de procesamiento de señal personalizado
Volvamos al diagrama de bloques del inversor digital (Figura 3-2). Una vez que la ganancia del ADC se ha configurado para que coincida con la ganancia analógica y se ha ajustado mediante la ganancia digital, el IC personalizado comienza el procesamiento de muestras. Primero, las muestras de IF de 30 MHz se dividen en pares I y Q en semitonos (15 millones de pares por segundo). Luego, los pares I y Q reciben un refuerzo de alta frecuencia mediante un filtro digital de una sola etapa cuya ganancia y fase son aproximadamente opuestas a las de un prefiltro analógico unipolar. Luego, los pares I y Q se filtran mediante un filtro de paso bajo con una respuesta de fase lineal y una respuesta de frecuencia gaussiana casi ideal. Los filtros gaussianos siempre han sido los más adecuados para el análisis de barrido de frecuencia debido al compromiso óptimo entre el comportamiento en el dominio de la frecuencia (factor de forma) y el dominio del tiempo (respuesta de barrido rápido). Con el ancho de banda de la señal reducido, los pares I y Q ahora pueden diezmarse y enviarse al procesador para su procesamiento o demodulación FFT. Aunque la FFT se puede implementar para un segmento de tramo de hasta 10 MHz de la banda del filtro antialiasing, incluso en un tramo más estrecho de 1 kHz, con un ancho de banda de resolución estrecho de 1 Hz, la FFT requeriría 20 millones de puntos de datos. El uso de diezmado de datos para intervalos más estrechos reduce significativamente la cantidad de puntos de datos necesarios para la FFT, lo que acelera significativamente los cálculos.
Para el análisis de barrido de frecuencia, los pares I y Q filtrados se convierten en pares de amplitud y fase. En el análisis de barrido tradicional, la señal de amplitud se filtra a través de la franja de video y el circuito detector de la pantalla la muestrea. La elección del modo de visualización "logarítmico/lineal" y el escalado "dB/unidades" se realiza en el procesador, de modo que el resultado se muestra en cualquiera de las escalas sin mediciones repetidas.
Capacidades adicionales de procesamiento de video
Normalmente, un filtro de paso de banda de vídeo suaviza el logaritmo de la amplitud de la señal, pero tiene muchas capacidades adicionales. Puede convertir la amplitud del registro en una envolvente de voltaje antes de filtrar y volver a convertir antes de la detección de la pantalla, para obtener lecturas consistentes.
El filtrado de amplitud en la escala de voltaje de línea es deseable para observar las envolventes de señales de radio pulsadas en un intervalo de frecuencia cero. Una señal de amplitud logarítmica también se puede convertir en potencia (amplitud al cuadrado) antes de filtrarla y luego volver a filtrarla. El filtrado de potencia permite que el analizador dé la misma respuesta promedio a señales con características similares al ruido (señales de comunicaciones digitales) que a señales de onda continua con el mismo voltaje RMS. Hoy en día es cada vez más necesario medir la potencia total en un canal o en todo el rango de frecuencia. Con tales mediciones, un punto en la pantalla puede mostrar la potencia promedio durante el tiempo que el oscilador local pasa por este punto. El filtro de ancho de banda de video se puede configurar para recopilar datos y realizar un promedio en una escala logarítmica, de voltaje o de potencia.
Recuento de frecuencia
Los analizadores de espectro de barrido de frecuencia suelen tener un contador de frecuencia. Cuenta el número de cruces por cero en la señal IF y ajusta este conteo a valores conocidos de desafinación del oscilador local en el resto del circuito de conversión. Si el conteo dura 1 segundo, se puede obtener una resolución de frecuencia de 1 Hz.
Gracias a la síntesis del oscilador local digital y al ancho de banda de resolución totalmente digital, la precisión de frecuencia inherente de los analizadores de la serie PSA es bastante alta (0,1% del rango). Además, el PSA tiene un contador de frecuencia que rastrea no solo los cruces por cero, sino también los cambios de fase. Por tanto, puede resolver frecuencias de decenas de milihercios en 0,1 segundos. Con este diseño, la capacidad de resolver variaciones de frecuencia ya no está limitada por el analizador de espectro, sino por el ruido de la señal que se examina.
Otras ventajas de un disco totalmente digital
Ya hemos cubierto una serie de características de la serie PSA: filtrado de registro/voltaje/potencia, muestreo de frecuencia de alta resolución, conmutación de escalado de memoria log/lineal, factores de forma superiores, modo de detector de promedio de puntos de visualización, 160 bandas de resolución diferentes y , por supuesto, barrido de frecuencia o modo de procesamiento FFT. Al analizar un espectro, el filtrado con filtros de resolución introduce un error en las mediciones de amplitud y fase, que son funciones de la velocidad de exploración. Para un cierto nivel fijo de dichos errores, los filtros de resolución IF de fase lineal puramente digitales permiten velocidades de barrido de frecuencia más altas que los filtros analógicos. La implementación digital también proporciona una compensación conocida para los datos de frecuencia y amplitud, lo que permite velocidades de barrido dos veces más rápidas que los analizadores más antiguos y muestra un rendimiento excelente incluso a velocidades de barrido cuádruples.
La ganancia logarítmica implementada digitalmente es muy precisa. Los errores típicos característicos del analizador en su conjunto son mucho menores que los errores de medición con los que el fabricante evalúa la confiabilidad del logaritmo. En el mezclador de entrada del analizador, el valor de confianza logarítmica se especifica en ±0,07 dB para cualquier nivel hasta -20 dBm. El rango de ganancia logarítmica en niveles bajos no limita la fidelidad del logaritmo, como lo haría con una FI analógica; el rango está limitado únicamente por el ruido de aproximadamente -155 dBm en el mezclador de entrada. Debido a la compresión de un solo tono en circuitos posteriores a potencias más altas, la fidelidad se degrada a ±0,13 dB para niveles de señal de hasta -10 dBm en el mezclador de entrada. En comparación, un amplificador logarítmico analógico suele tener tolerancias del orden de ±1 dB.
Otras precisiones relacionadas con FI también experimentaron mejoras. El prefiltro IF es analógico y debe sintonizarse como cualquier filtro analógico, por lo que está sujeto a errores de sintonización. Pero sigue siendo mejor que otros filtros analógicos. Aunque solo requiere una etapa, se puede hacer mucho más estable que los filtros de 4 y 5 etapas que se encuentran en los analizadores de IF analógicos. Como resultado, las diferencias de ganancia entre los filtros habilitadores se pueden mantener dentro de ±0,03 dB, lo que es diez veces mejor que para diseños puramente analógicos.
La precisión del ancho de banda de FI está determinada por las limitaciones de los ajustes en la parte digital del filtro y la incertidumbre de calibración en el prefiltro analógico. Nuevamente, el prefiltro es muy estable, introduciendo sólo el 20% del error que estaría presente en una implementación analógica de un ancho de banda de resolución que consta de cinco de estas etapas. Como resultado, la mayoría de las bandas de resolución se ajustan dentro del 2 por ciento de su ancho indicado, en comparación con el 10-20 por ciento de los analizadores de IF analógicos.
El aspecto más importante de la precisión del ancho de banda es minimizar el error en la potencia del canal y mediciones similares. El ancho de banda de ruido de los filtros de resolución es incluso mejor que la tolerancia del 2 por ciento en los procesos de configuración, y los marcadores de ruido y las mediciones de potencia del canal se corrigen a ±0,5%. Por lo tanto, los errores de ancho de banda contribuyen sólo ±0,022 dB a las mediciones de densidad de amplitud del ruido y potencia del canal. Finalmente, al no haber etapas de ganancia analógica que dependan en absoluto del nivel de referencia, no hay ningún error de "ganancia IF". La suma de todas estas mejoras es que una FI digital pura proporciona una mejora significativa en la precisión del análisis espectral. También es posible cambiar la configuración del analizador sin ningún impacto significativo en la precisión de la medición. Hablaremos más sobre esto en el próximo capítulo.
1 Estrictamente hablando, una vez que se digitaliza una señal, ya no se encuentra en la frecuencia intermedia o FI. A partir de este momento, la señal se representa mediante valores digitales. Sin embargo, utilizamos el término "FI digital" para describir aquellos procesos digitales que reemplazan la sección FI analógica de los analizadores de espectro tradicionales).
En la industria, una parte importante del consumo de energía eléctrica corresponde a las unidades de ventilación, bombeo y compresión, transportadores y mecanismos de elevación, así como a los accionamientos eléctricos de instalaciones tecnológicas y máquinas herramienta. Estos mecanismos suelen estar accionados por motores asíncronos de CA. Para controlar los modos de funcionamiento de los motores asíncronos, incluso para reducir su consumo de energía, los mayores fabricantes de equipos eléctricos del mundo ofrecen dispositivos especializados: convertidores de frecuencia. Sin duda los convertidores de frecuencia (también llamados convertidores de frecuencia, convertidores o variadores de frecuencia para abreviar) son dispositivos de gran utilidad que pueden facilitar notablemente el arranque y funcionamiento de motores asíncronos. Pero en algunos casos los convertidores de frecuencia también pueden tener un impacto negativo en el motor eléctrico conectado.
Debido a las características de diseño del convertidor de frecuencia, su tensión y corriente de salida tienen una forma distorsionada, no sinusoidal, con una gran cantidad de componentes armónicos (interferencias). El rectificador no controlado del convertidor de frecuencia consume corriente no lineal, contaminando la red de suministro de energía con armónicos más altos (quinto, séptimo, undécimo armónico, etc.). El inversor PWM del convertidor de frecuencia genera una amplia gama de armónicos más altos con una frecuencia de 150 kHz-30 MHz. Alimentar los devanados del motor con una corriente no sinusoidal distorsionada tiene consecuencias negativas como la rotura térmica y eléctrica del aislamiento de los devanados del motor, un aumento de la tasa de envejecimiento del aislamiento, un aumento del nivel de ruido acústico de un motor en marcha y erosión del rodamiento. Además, los convertidores de frecuencia pueden ser una potente fuente de ruido en la red de suministro de energía eléctrica, afectando negativamente a otros equipos eléctricos conectados a esa red. Para reducir el impacto negativo de las distorsiones armónicas generadas por el inversor durante el funcionamiento en la red eléctrica, el motor eléctrico y el propio convertidor de frecuencia, se utilizan varios filtros.
Los filtros utilizados junto con los convertidores de frecuencia se pueden dividir en entrada y salida. Los filtros de entrada se utilizan para suprimir la influencia negativa del rectificador y el inversor PWM, los filtros de salida están diseñados para combatir la interferencia creada por el inversor PWM y las fuentes de ruido externas. Los filtros de entrada incluyen bobinas de red y filtros EMI (filtros RF), los filtros de salida incluyen filtros dU/dt, bobinas de motor, filtros sinusoidales y filtros de interferencia de modo común de alta frecuencia.
Estranguladores de red
La inductancia de línea es un amortiguador bidireccional entre la red de suministro de energía y el convertidor de frecuencia y protege la red de armónicos más altos de orden 5, 7, 11 con una frecuencia de 250 Hz, 350 Hz, 550 Hz, etc. Además, las inductancias de línea permiten proteger el convertidor de frecuencia contra aumentos de tensión de alimentación y sobretensiones durante procesos transitorios en la red de suministro y la carga del inversor, especialmente durante un salto brusco en la tensión de línea, que ocurre, por ejemplo, cuando se apagan potentes motores asíncronos. Los inductores de red con una caída de voltaje especificada a través de la resistencia del devanado de aproximadamente el 2% del valor nominal del voltaje de la red están diseñados para usarse con convertidores de frecuencia que no regeneran la energía liberada cuando el motor frena y regresa al sistema de suministro de energía. Los choques con una caída de voltaje específica en los devanados de aproximadamente el 4% están diseñados para operar combinaciones de convertidores y autotransformadores con la función de regenerar la energía de frenado del motor en el sistema de suministro de energía.
- si hay interferencias significativas de otros equipos en la red de suministro de energía;
- cuando la asimetría de la tensión de alimentación entre fases sea superior al 1,8% de la tensión nominal;
- al conectar el convertidor de frecuencia a una red de suministro con una impedancia muy baja (por ejemplo, al alimentar el inversor desde un transformador cercano, cuya potencia es más de 6 a 10 veces mayor que la potencia del inversor);
- al conectar una gran cantidad de convertidores de frecuencia a una línea de suministro de energía;
- cuando se alimenta desde una red a la que están conectados otros elementos no lineales, se crean distorsiones significativas;
- si hay condensadores (compensadores de potencia reactiva) en el circuito de alimentación de las baterías que aumentan el factor de potencia de la red.
Ventajas de utilizar chokes de red:
- Proteger el convertidor de frecuencia de sobretensiones pulsadas en la red;
- Proteger el convertidor de frecuencia de desequilibrios de fase en la tensión de alimentación;
- Reducir la tasa de aumento de las corrientes de cortocircuito en los circuitos de salida del convertidor de frecuencia;
- Aumenta la vida útil del condensador en el enlace CC del inversor.
Filtros EMI
En relación con la red de suministro, el variador de frecuencia (inversor + motor) es una carga variable. Combinado con la inductancia de los cables de alimentación, esto da como resultado fluctuaciones de alta frecuencia en la corriente y el voltaje de la línea y, en consecuencia, radiación electromagnética (EMR) de los cables de alimentación, que puede afectar negativamente el funcionamiento de otros dispositivos electrónicos. Los filtros de radiación electromagnética son necesarios para garantizar la compatibilidad electromagnética al instalar el convertidor en lugares críticos para el nivel de interferencia de la red eléctrica.
Diseño y alcance de los filtros dU/dt.
El filtro dU/dt es un filtro de paso bajo en forma de L que consta de bobinas de choque y condensadores. Las clasificaciones de inductancia de los inductores y condensadores se seleccionan de tal manera que garanticen la supresión de frecuencias por encima de la frecuencia de conmutación de los interruptores de potencia del inversor. El valor de la inductancia del devanado del inductor del filtro dU/dt se encuentra en el rango de varias decenas a varios cientos de μH, la capacitancia de los condensadores del filtro dU/dt se encuentra normalmente en el rango de varias decenas de nF. Al utilizar un filtro dU/dt, es posible reducir el voltaje máximo y la relación de pulsos dU/dt en los terminales del motor a aproximadamente 500 V/μs, protegiendo así el devanado del motor contra fallas eléctricas.
- Accionamiento controlado por frecuencia con frenado regenerativo frecuente;
- Convertidor con un motor que no está diseñado para funcionar con un convertidor de frecuencia y no cumple con los requisitos de IEC 600034-25;
- Conduzca con un motor antiguo (clase de aislamiento baja) o con un motor de uso general que no cumpla con los requisitos de IEC 600034-17;
- Conducir con cable de motor corto (menos de 15 metros);
- Variador de frecuencia, cuyo motor está instalado en un ambiente agresivo o funciona a altas temperaturas;
Dado que el filtro dU/dt tiene valores de inductancia y capacitancia relativamente bajos, la onda de tensión en los devanados del motor todavía tiene la forma de impulsos rectangulares bipolares en lugar de una onda sinusoidal. Pero la corriente que circula por los devanados del motor ya tiene la forma de una sinusoide casi regular. Los filtros dU/dt se pueden utilizar a frecuencias de conmutación inferiores al valor nominal, pero se debe evitar su uso a frecuencias de conmutación superiores al valor nominal, ya que esto provocará que el filtro se sobrecaliente. Los filtros dU/dt a veces se denominan estranguladores de motor. La mayoría de los choques de motor están diseñados sin condensadores y los devanados de la bobina tienen una inductancia más alta.
Diseño y alcance de los filtros sinusoidales.
El diseño de los filtros sinusoidales (filtros sinusoidales) es similar al diseño de los filtros dU/dt con la única diferencia de que llevan instalados chokes y condensadores de mayores calibres, formando un filtro LC con una frecuencia de resonancia inferior al 50% de la frecuencia de conmutación (la frecuencia portadora del inversor PWM). Esto garantiza un suavizado y supresión más eficaz de las altas frecuencias y una forma sinusoidal de las tensiones y corrientes de fase del motor. Los valores de inductancia de un filtro de onda sinusoidal varían desde cientos de μH hasta decenas de mH, y la capacitancia de los condensadores del filtro de onda sinusoidal varía desde unidades de μF hasta cientos de μF. Por tanto, las dimensiones de los filtros sinusoidales son grandes y comparables a las dimensiones del convertidor de frecuencia al que está conectado este filtro.
Cuando se utilizan filtros sinusoidales, no es necesario utilizar motores especiales con aislamiento reforzado certificados para funcionar con convertidores de frecuencia. También se reducen el ruido acústico del motor y las corrientes de los cojinetes del motor. Se reduce el calentamiento de los devanados del motor provocado por la presencia de corrientes de alta frecuencia. Los filtros de onda sinusoidal permiten el uso de cables de motor más largos en aplicaciones donde el motor está instalado lejos del convertidor de frecuencia. Al mismo tiempo, el filtro sinusoidal elimina las reflexiones de los impulsos en el cable del motor, reduciendo así las pérdidas en el propio convertidor de frecuencia.
- Cuando sea necesario eliminar el ruido acústico del motor durante la conmutación;
- Al arrancar motores viejos con aislamiento desgastado;
- En caso de operación con frenado regenerativo frecuente y con motores que no cumplan con los requisitos de la norma IEC 60034-17;
- Cuando el motor está instalado en un ambiente agresivo o opera a altas temperaturas;
- Al conectar motores con cables blindados o no blindados con una longitud de 150 a 300 metros. El uso de cables de motor de más de 300 metros depende de la aplicación específica.
- Si es necesario, aumente el intervalo de mantenimiento del motor;
- Al aumentar la tensión paso a paso o en otros casos en los que el convertidor de frecuencia esté alimentado por un transformador;
- Con motores de uso general que utilizan 690 V.
Los filtros de onda sinusoidal se pueden usar en frecuencias de conmutación por encima del valor nominal, pero no se pueden usar en frecuencias de conmutación por debajo del valor nominal (para un modelo de filtro determinado) en más del 20%. Por lo tanto, en la configuración del convertidor de frecuencia se debe limitar la frecuencia de conmutación mínima posible de acuerdo con los datos del pasaporte del filtro. Además, cuando se utiliza un filtro sinusoidal, no se recomienda aumentar la frecuencia del voltaje de salida del inversor por encima de 70 Hz. En algunos casos, es necesario introducir los valores de capacitancia e inductancia del filtro sinusoidal en el inversor.
Durante el funcionamiento, un filtro sinusoidal puede liberar una gran cantidad de energía térmica (desde decenas de W hasta varios kW), por lo que se recomienda instalarlos en lugares bien ventilados. Además, el funcionamiento de un filtro sinusoidal puede ir acompañado de la presencia de ruido acústico. Con la carga nominal del variador, se producirá una caída de tensión a través del filtro sinusoidal de aproximadamente 30 V. Esto debe tenerse en cuenta al elegir un motor eléctrico. La caída de voltaje se puede compensar parcialmente reduciendo el punto de debilitamiento del campo en la configuración del convertidor de frecuencia, y hasta este punto se suministrará el voltaje correcto al motor, pero a la velocidad nominal el voltaje se reducirá.
Las bobinas de reacción dU/dt, bobinas de motor y filtros senoidales deben conectarse a la salida del convertidor de frecuencia mediante un cable blindado de la longitud más corta posible. Longitud máxima de cable recomendada entre el convertidor de frecuencia y el filtro de salida:
- 2 metros con potencia motriz de hasta 7,5 kW;
- 5-10 metros con potencia motriz de 7,5 a 90 kW;
- 10-15 metros con potencia motriz superior a 90 kW.
Diseño y alcance de los filtros de modo común de alta frecuencia.
El filtro de modo común de alta frecuencia es un transformador diferencial con núcleo de ferrita, cuyos "devanados" son los cables de fase del cable del motor. El filtro de paso alto reduce las corrientes de modo común de alta frecuencia asociadas con las descargas eléctricas en el cojinete del motor y también reduce las emisiones de alta frecuencia del cable del motor, por ejemplo, en los casos en que se utilizan cables no blindados. Los anillos de ferrita del filtro de modo común de alta frecuencia tienen forma ovalada para facilitar la instalación. Los cables trifásicos del cable del motor pasan a través del orificio del anillo y se conectan a los terminales de salida U, V y W del convertidor de frecuencia. Es importante pasar las tres fases del cable del motor por el anillo, de lo contrario se saturará. Es igualmente importante no pasar el cable de tierra de protección PE, ningún otro cable de tierra o conductor neutro a través del anillo. De lo contrario, el anillo perderá sus propiedades. En algunas aplicaciones puede ser necesario montar un paquete de varios anillos para evitar su saturación.
Se pueden instalar perlas de ferrita en el cable del motor en los terminales de salida del convertidor de frecuencia (terminales U, V, W) o en la caja de conexiones del motor. La instalación de anillos de ferrita de un filtro de RF en el lado del terminal del convertidor de frecuencia reduce tanto la carga en los cojinetes del motor como las interferencias electromagnéticas de alta frecuencia del cable del motor. Cuando se instala directamente en la caja de conexiones del motor, el filtro de modo común solo reduce las cargas de los cojinetes y no afecta la EMI del cable del motor. El número necesario de anillos depende de sus dimensiones geométricas, de la longitud del cable del motor y de la tensión de funcionamiento del convertidor de frecuencia.
Durante el funcionamiento normal, la temperatura de los anillos no supera los 70 °C. Las temperaturas del anillo superiores a 70 °C indican saturación. En este caso, se deben instalar anillos adicionales. Si los anillos continúan saturándose, el cable del motor es demasiado largo, hay demasiados cables paralelos o se está utilizando un cable de alta capacitancia lineal. Además, no utilice un cable con núcleos en forma de sector como cable de motor. Sólo se deben utilizar cables con núcleos redondos. Si la temperatura ambiente es superior a 45 - 55 °C, la reducción del filtro se vuelve bastante significativa.
Cuando se utilizan varios cables paralelos, se debe tener en cuenta la longitud total de estos cables a la hora de elegir el número de anillos de ferrita. Por ejemplo, dos cables de 50 m cada uno equivalen a un cable de 100 m. Si se utilizan muchos motores en paralelo, se debe instalar un juego de anillos separado en cada motor. Los anillos de ferrita pueden vibrar cuando se exponen a un campo magnético alterno. Esta vibración puede provocar que el material aislante del anillo o del cable se deteriore mediante abrasión mecánica gradual. Por lo tanto, los anillos de ferrita y el cable deben fijarse firmemente con bridas de plástico (abrazaderas).
