變頻器外圍設(shè)備中輸入輸出電抗器選擇（此文章轉(zhuǎn)載于網(wǎng)絡(luò)僅供參考）
在工業(yè)生產(chǎn)中，變頻器調(diào)速既能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)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(gè)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(duì)變頻器的干擾，同時(shí)減少變頻器將對(duì)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(duì)變頻器外圍設(shè)備中輸入輸出電抗器的選擇做簡(jiǎn)單介紹。
變頻器外圍設(shè)備構(gòu)成(變頻器外圍設(shè)備一般如下圖所示)
由于電源容量、輸入電壓、變頻器與電動(dòng)機(jī)的電纜長(zhǎng)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(guò)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(duì)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(lái)自電網(wǎng)的干擾，又能減少整流單元產(chǎn)生的諧波電流對(duì)電網(wǎng)的污染。當(dāng)電源容量很大時(shí)，更要防止各種過(guò)電壓引起的電流沖擊，因?yàn)樗鼈儗?duì)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(chǎng)合
并非任何場(chǎng)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)
K按下式進(jìn)行計(jì)算
式中Umax為最大一相電壓值，Umin為最小一相電壓值，Up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(guò)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(duì)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(lái)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
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交流輸入線電壓√3 Uv |
230 |
380 |
460 |
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電抗器額定電壓降△UL=2πfLIn |
5 |
8.8 |
10 |
注：
Uv------交流輸入相電壓有效值，V；
△UL------電抗器額定電壓降，V；
In------電抗器額定電流，A；
f------電網(wǎng)頻率，HZ。
輸入電抗器壓降不宜取得過(guò)大，壓降過(guò)大會(huì)影響電動(dòng)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IL的選取
單相變頻器配置的輸入電抗器的額定電流IL ＝變頻器的額定電流In，
三相變頻器配置的輸入電抗器的額定電流IL ＝變頻器的額定電流In × 0.82。
3)輸入電抗器的電感量L的計(jì)算
知道了壓降和額定電流，則輸入電抗器的電感量L 的計(jì)算公式下:
L=△UL/(2*3.14159*f*In)
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(guò)電流和過(guò)電壓。變頻器和電動(dòng)機(jī)之間采用長(zhǎng)電纜或向多電動(dòng)機(jī)(10～50 臺(tái))供電時(shí)，由于變頻器工作頻率高，連接電纜的等效電路成為一個(gè)大電容，而引起下列問(wèn)題：①電纜對(duì)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(dòng)機(jī)絕緣額外增加了瞬態(tài)電壓峰值。為了補(bǔ)償長(zhǎng)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(dòng)機(jī)絕緣過(guò)早老化和電動(dòng)機(jī)損壞，可以選用輸出電抗器來(lái)減小在電動(dòng)機(jī)端子的du/dt 值。當(dāng)變頻器和電動(dòng)機(jī)之間用長(zhǎng)電纜時(shí)，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(dòng)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(zhǎng)度。
表2
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變頻器功率 |
額定電壓 |
非屏蔽導(dǎo)線允許的最大長(zhǎng)度/m |
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|
無(wú)輸出電抗器 |
有輸出電抗器 |
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|
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 |
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18.5. |
200~600 |
135 |
280 |
|
22 |
200~600 |
150 |
300 |
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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(dòng)機(jī)之間的傳輸線不宜太長(zhǎng)。導(dǎo)線過(guò)長(zhǎng)，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(guò)大。當(dāng)輸出電纜過(guò)長(zhǎng)時(shí)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(jì)算和設(shè)計(jì)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(shí)的電壓降不大于額定電壓為宜。
交流輸入電抗器產(chǎn)品概述
輸入電抗器接在電源和變頻器之間的，它能限制電網(wǎng)電壓突變和操作過(guò)電壓引起的電流沖擊，有效的保護(hù)變頻器并能夠改善變頻器的功率因數(shù)，抑制變頻器輸入電網(wǎng)的諧波電流; 輸入交流電抗器限制以諧波形式出現(xiàn)的電路反饋。它們還可以降低因?yàn)檗D(zhuǎn)換直流連接電容器中的輸入整流器而導(dǎo)致的交流電流及其頻率。
交流輸入電抗器性能特點(diǎn)
鐵芯采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片，芯柱經(jīng)多個(gè)氣隙分成均勻小塊，氣隙采用高溫高強(qiáng)度粘接膠將芯柱的每個(gè)小段與上、下鐵軛緊密粘接起來(lái)，鐵芯端
