變頻器外圍設(shè)備中輸入輸出電抗器選擇.doc

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變頻器外圍設(shè)備中輸入輸出電抗器選擇 在工業(yè)生產(chǎn)中，變頻器調(diào)速既能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，又可以節(jié)能，因而應(yīng)用十分廣泛。然而變頻器輸入側(cè)是一個非線性的整流電路，外接電源電網(wǎng)含有諧波，還有其他設(shè)備的高次諧波等等。為了防止電網(wǎng)和其他干擾源對變頻器的干擾，同時減少變頻器將對其他設(shè)備和電網(wǎng)的影響，常在變頻器的輸入、輸出端配置相應(yīng)的濾波器、電抗器、斷路器等外圍設(shè)備。所以變頻器保護(hù)外圍設(shè)備的合理選擇，是保證變頻器正常運(yùn)行的先決條件。本文將對變頻器外圍設(shè)備中輸入輸出電抗器的選擇做簡單介紹。 1. 變頻器外圍設(shè)備構(gòu)成 變頻器外圍設(shè)備一般如圖1所示 圖1 由于電源容量、輸入電壓、變頻器與電動機(jī)的電纜長短、變頻器輸出頻率的大小等不同，選擇保護(hù)設(shè)備不能一概而論，所以上圖中有些設(shè)備在有些情況下是可以不配置的。 2.輸入電抗器 2.1輸入電抗器作用 輸入電抗器又稱電源協(xié)調(diào)電抗器，它能夠限制電網(wǎng)電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊，有效地保護(hù)變頻器和改善其功率因數(shù)，有效地抑制諧波電流。輸入電抗器串連在電源進(jìn)線與變頻器輸入側(cè)，用于抑制輸入電流的高次諧波，減少電源浪涌對變頻器的沖擊，改善三相電源的不平衡性，提高輸入電源的功率因數(shù)。輸入電抗器既能阻止來自電網(wǎng)的干擾，又能減少整流單元產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)的污染。當(dāng)電源容量很大時，更要防止各種過電壓引起的電流沖擊，因為它們對變頻器內(nèi)整流二極管和濾波電容器都是有威脅的。 2.2 要安裝輸入電抗器的場合 并非任何場合都需要安裝輸入電抗器，下面三種情況則需安裝輸入電抗器。 1 ) 變頻器所用之處的電源容量與變頻器容量之比為10∶1 以上；電源容量為600 kVA 及以上，且變頻器安裝位置離大容量電源在10 m 以內(nèi)。圖2為需要安裝輸入電抗器的電源容量。 圖2 2)三相電源電壓不平衡率大于3%。電源電壓不平衡系數(shù) 按下式進(jìn)行計算 式中為最大一相電壓值，為最小一相電壓值，為三相平均電壓值。 3)當(dāng)有其他晶閘管整流裝置與變頻器共同用同一進(jìn)線電源，或進(jìn)線電源端接有通過開關(guān)切換以調(diào)整功率因數(shù)的電容器裝置。為減少浪涌對變頻器的沖擊，須安裝輸入電抗器。 2.3 輸入電抗器參數(shù)選擇 1)輸入電抗器壓降的選擇 輸入電抗器的容量一般按預(yù)期在電抗器每相繞組上的壓降來決定，而選擇壓降或用網(wǎng)側(cè)相電壓的2%～4%，或按表1 的數(shù)據(jù)選取。 表1 交流輸入線電壓 230 380 460 電抗器額定電壓降 5 8.8 10 注： ------交流輸入相電壓有效值，V； ------電抗器額定電壓降，V； ------電抗器額定電流，A； ------電網(wǎng)頻率，HZ。 輸入電抗器壓降不宜取得過大，壓降過大會影響電動機(jī)轉(zhuǎn)矩。一般情況下選取進(jìn)線電壓的4%(8.8 V)已足夠，在較大容量的變頻器中如75 kW 以上可選用10 V 壓降。 2)輸入電抗器的額定電流的選取 單相變頻器配置的輸入電抗器的額定電流 ＝變頻器的額定電流， 三相變頻器配置的輸入電抗器的額定電流 ＝變頻器的額定電流 0.82。 3)輸入電抗器的電感量L的計算 知道了壓降和額定電流，則輸入電抗器的電感量L 的計算公式下 3.輸出電抗器 3.1輸出電抗器作用 輸出電抗器有助于改善變頻器的過電流和過電壓。變頻器和電動機(jī)之間采用長電纜或向多電動機(jī)(10～50 臺)供電時，由于變頻器工作頻率高，連接電纜的等效電路成為一個大電容，而引起下列問題：①電纜對地電容給變頻器額外增加了峰值電流。②由于高頻瞬變電壓，給電動機(jī)絕緣額外增加了瞬態(tài)電壓峰值。為了補(bǔ)償長線分布電容的影響，并能抑制變頻器輸出的諧波，減小變頻器噪聲，避免電動機(jī)絕緣過早老化和電動機(jī)損壞，可以選用輸出電抗器來減小在電動機(jī)端子的du/dt 值。當(dāng)變頻器和電動機(jī)之間用長電纜時，輸出電抗器可以減小負(fù)荷電流的峰值。但是輸出電抗器不能減小電動機(jī)端子上瞬變電壓的峰值。 3.2 配置輸出電抗器 在變頻器的輸出側(cè)是否要配置電抗器，可根據(jù)工程實(shí)際情況而定。表2 是輸出濾波電抗器與允許導(dǎo)線長度。 表2 變頻器功率 額定電壓 非屏蔽導(dǎo)線允許的最大長度/m 無輸出電抗器 有輸出電抗器 4 200~600 50 150 5.5 200~600 70 200 7.5 200~600 100 225 11 200~600 110 240 15 200~600 125 260 18.5. 200~600 135 280 22 200~600 150 300 30~200 200~600 150 300 由于變頻器輸出電壓中高次諧波較多，變頻器與電動機(jī)之間的傳輸線不宜太長。導(dǎo)線過長，其分布電容也大，則在高次諧波電壓作用下，高次諧波電流過大。當(dāng)輸出電纜過長時就應(yīng)設(shè)置輸出電抗器。在允許的范圍內(nèi)，可不要輸出電抗器。 3.3 如何選擇輸出電抗器 其計算和設(shè)計的原則同輸入電抗器，其電抗器的電感量是以基波電流流經(jīng)電抗器時的電壓降不大于額定電壓為宜。