選擇三相線路濾波器的小提示

三相電力系統
在電氣工程中,三相電力系統至少有三個導體承載交流電壓,這些交流電壓在時間上偏移三分之一的周期(每個相位設置為相同的頻率和電壓幅度,但相移 120°,允許電氣循環期間的恆定功率傳輸)。下圖 1 顯示了一個週期時域內三相系統中瞬時電壓的典型波形。

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圖 1 三相系統中的時域波形

在電路連接中,這些稱為相位,通常表示為 A、B 和 C 或 L1、L2 和 L3。三相系統可能採用 Delta 三角形 (Δ)Wye 星形 (Y) 接法。圖 2 分別顯示了 delta (Δ) 和 wye (Y) 的典型電路接法。

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圖 2 Delta(左圖)和 Wye(右圖)三相繫統的電路接法

三相電源線濾波器
對於變頻器、電機驅動器和機床等應用,三相濾波器能夠減少電磁敏感性傳導區域內不需要的電磁干擾 (EMI) 噪聲。工作頻率範圍約為 47-400Hz。當放置在設備的電源入口處時,這些濾波器可防止線路噪聲進入設備。但是,EMI 濾波器也可以防止設備產生的噪聲進出電源線。

諸如 CISPR 32 (EN 55032) 和 FCC 排放限制等法規規定了返回電源線的最大允許噪聲位準(以 dB 為單位)。三相 EMI 濾波器設計的一般要求包括輸入電流、線路電壓、尺寸限制和所需的插入損耗。除此之外,三相濾波器的配置在設計中也起著重要作用。

CISPR 32 (EN 55032) 排放限值:

根據 CISPR 32,在 A 類商業環境 10 米或 B 類住宅環境 3 米處進行測量時,30-230 MHz 範圍內的限值為 40 dBuV/m,230-1000 MHz 範圍內的限值為 47 dBuV/m。這對應於在 100 MHz 時每米電磁場強度為 100 微伏的水平。

FCC 排放限制:

根據 CFR 47 第 15 部分,限制為 30-88 MHz 的 100uV/m、88-216 MHz 的 150uV/m、216-960 MHz 的 200uV/m 和 960MHz 以上的 500uV/m。這給出了以下 3 米的限制和它們各自的近似來源功率。

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圖 3. 不同頻率範圍內的最大允許噪聲水平(CISPR (dBuV/m) 和 FCC (uV/M) 限制)。

Wye 過濾器類型(Y 或星形):
Wye 濾波器通常用於開關模式電源轉換設備和其他需要中性連接的應用。 Wye 型採用星形或“Y”形配置,所有三根熱線都連接在一個中性點。一根中性線 (N) 在 3 相 Y 形系統(3 相,4 線)中構成總共四根線。它允許線對中性線(單相)和線對線(2/3 相)連接,例如
TY 系列 Delta Electronics 的 電源線Wye 濾波器。

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圖4 20TYS9,Delta 台達TY系列

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圖 5. 20TYS9 的應用示意圖 (來源 Delta Electronics

Delta 過濾器類型 (Δ):
Delta 三相濾波器旨在減少連接到三相 delta 電源的設備中的電磁干擾。 Delta型的三相呈三角形接法,從繞組的一端連接到另一端的起始端,形成一個閉合電路。 Delta 配置只需要三根線進行傳輸(3-Phase,3-Wires)。由於三個單相電路持續提供電力,例如 FN3026 系列 來自 Schaffner EMC

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圖6 FN3026HP-20-71, Schaffner EMC的FN3026系列

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圖 7. FN3026HP-20-71 的應用示意圖(來自 Schaffner EMC)

以下是兩個系統過濾器的一些比較 -

區別/零件編號 Delta的 TY系列 Schaffner EMC的 FN3026系列
濾波器類型 三相 (Wye) 三相 (Delta)
額定電流 10-20A 10-50A
配置 單級1 單級1
電壓 – 額定 AC 440V 300 VAC(相到地/中性線)和 520V(相到相)
批准機構 cURus、ENEC、SEMKO CSA、ENEC、UR
安裝方式 機箱安裝 機箱安裝
接線方式 快速連接 接線端子

表 1 – TY 系列和 FN3026 系列過濾器比較

單級1 是指濾波器內部的電路重複(串聯)的數量。單級濾波器有一個電路。如果電路重複,它就變成了一個雙級濾波器,依此類推。增加級數可提高過濾器性能,同時優化過濾器封裝(尺寸)。它還有助於降低截止頻率。

Wye 和 Delta 配置的優勢:

Wye

  • 該設計適用於需要中性連接的系統
  • 可行的負載設計——使用線對線(高壓)或線對中性線(低壓)
  • 易於實現相同電壓支持的單獨隔離

Delta

  • 對於電力傳輸,成本比 Wye 低,因為它只使用三根線(如果中性線可以省略/接地)
  • 它提供更高的啟動扭矩
  • 允許比 Wye 更高的額定電流
  • 與 Wye 相同的尺寸上具有更好的性能

另請參閱:關於使用 AC/DC 轉換器的三相電源的說明