淺析變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出電抗器功能及選擇

時(shí)間：2021-04-08作者：青島華變電氣設(shè)備有限公司瀏覽：405

本文在簡(jiǎn)介變頻器**型輸出電抗器分類的基礎(chǔ)上，闡述了變頻器**型輸出電抗器的平滑濾波、補(bǔ)償長(zhǎng)線分布電容的功能及選擇方法。




1.變頻器**型輸出電抗器分類




變頻器**型輸出電抗器安裝于變頻器輸出線端與電機(jī)之間，變頻器**型輸出電抗器根據(jù)其選用的芯體材質(zhì)的不同分為以下兩類：

1）鐵芯式變頻器**型輸出電抗器。鐵芯式變頻器**型輸出電抗器，如圖1所示，當(dāng)變頻器的載波頻率小于3kHk時(shí)應(yīng)選用鐵芯式輸出電抗器。

2）鐵氧體式變頻器**輸出電抗器。鐵氧體式變頻器**型輸出電抗器，如圖2所示，當(dāng)變頻器的載波頻率小于6kHk時(shí)應(yīng)選用鐵氧體式輸出電抗器。

應(yīng)用于變頻調(diào)速系統(tǒng)中的鐵芯干式輸出電抗器的鐵芯采用優(yōu)質(zhì)低損耗冷軋硅鋼片，氣隙采用環(huán)氧層壓玻璃布板作間隔，以保證變頻器**型輸出電抗器氣隙在運(yùn)行過(guò)程中不發(fā)生變化；變頻器**型輸出電抗器的線圈采用H級(jí)漆包扁銅線繞制，排列緊密且均勻，外表不包絕緣層，且有較好的散熱性能。

變頻器**型輸出電抗器的芯柱部分緊固件采用無(wú)磁性材料，減少運(yùn)行時(shí)的渦流發(fā)熱現(xiàn)象。外露部件均采取了防腐蝕處理，引出端子采用鍍錫銅管端子。與通用鐵芯干式輸出電抗器產(chǎn)品相比，變頻器**型輸出電抗器具有體積小、重量輕、外觀美等優(yōu)點(diǎn)。




2.變頻器**型輸出電抗器功能

變頻器的輸出是經(jīng)PWM調(diào)制的電壓波，如圖3所示，由于電動(dòng)機(jī)繞組的電感性質(zhì)能使電流連續(xù)，因此電流基本上是正弦形的，脈沖寬度調(diào)制(PWM)有著陡峭的電壓上升和下降的前后沿，即du/dt很大，使得輸出引線向外**含量較大的電磁干擾，并且在引出線對(duì)地、電動(dòng)機(jī)繞組匝間、電動(dòng)機(jī)繞組對(duì)地間都產(chǎn)生很大的脈沖電流。

為了減輕變頻器輸出du/dt對(duì)外界的干擾，降低輸出波形畸變及造成漏電流而達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，減少對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組的電壓沖擊造成絕緣損壞，降低電動(dòng)機(jī)的溫升和噪音及降低渦流損耗，避免在變頻器輸出功率管上因du/dt和流過(guò)過(guò)大的脈沖沖擊電流使功率管損壞，以及降低負(fù)載短路造成對(duì)變頻器的損傷，應(yīng)在變頻器輸端與電動(dòng)機(jī)之間增設(shè)電抗器。

在變頻器的輸出側(cè)增設(shè)電抗器可鈍化變頻器輸出電壓（開(kāi)關(guān)頻率）的陡度，減少逆變器中的功率元件的擾動(dòng)和沖擊，且在負(fù)載合閘瞬間能夠有效地抑制回路涌流，保護(hù)回路中的變頻器裝置及其它元器件免受過(guò)電流沖擊。

由于變頻器的輸出電壓中高次諧波較多，故變頻器和電動(dòng)機(jī)之間的傳輸線不可過(guò)長(zhǎng)。如果導(dǎo)線過(guò)長(zhǎng)，分布電容將增大。在諧波電壓的作用下，高次諧波電流也將過(guò)大。采用變頻器**型輸出電抗器可補(bǔ)償長(zhǎng)線分布電容的影響，延長(zhǎng)了變頻器到電動(dòng)機(jī)的有效傳輸距離(較大允許電動(dòng)機(jī)電纜長(zhǎng)度主要取決于傳動(dòng)裝置的開(kāi)關(guān)頻率和輸出電壓)。

從理論上說(shuō)，功率等級(jí)不同的變頻器所允許敷設(shè)的電動(dòng)機(jī)電纜長(zhǎng)度是不同的，并且不同生產(chǎn)廠商的變頻器所允許敷設(shè)的電動(dòng)機(jī)電纜長(zhǎng)度也是不同的。因此，變頻器至電動(dòng)機(jī)電纜在**過(guò)多長(zhǎng)距離時(shí)應(yīng)加裝輸出電抗器，應(yīng)參閱各變頻器生產(chǎn)廠商提供的使用手冊(cè)，




3.輸出電抗器選擇




在選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出電抗器時(shí)應(yīng)考慮額定交流電流、電壓降、電感量、對(duì)應(yīng)額定電流的電感量與電纜長(zhǎng)度等方面：

1）額定交流電流的選擇。額定交流電流是從發(fā)熱方面來(lái)選擇電抗器的長(zhǎng)期工作電流，同時(shí)應(yīng)該考慮足夠的高次諧波分量，即輸出電抗器實(shí)際流過(guò)的電流是變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的電流。

2）電壓降。電壓降是指50Hz時(shí)，對(duì)應(yīng)實(shí)際額定電流時(shí)電抗器線圈兩端的實(shí)際電壓降。通常選擇電壓降在4V～8V左右。

3)電感量的選擇。電抗器的額定電感量也是一個(gè)重要的參數(shù)！若電感量選擇不合適，會(huì)直接影響額定電流下的電壓降的變化，從而引起故障。而電感量的大小取決于電抗器鐵芯的截面積和線圈的匝數(shù)與氣隙的調(diào)整。輸出電抗器電感量的選擇是根據(jù)在額定頻率范圍內(nèi)的電纜長(zhǎng)度來(lái)確定，然后再根據(jù)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際額定電流來(lái)選擇相應(yīng)電感量要求下的鐵芯截面積和導(dǎo)線截面積，才能確定實(shí)際電壓降，對(duì)應(yīng)額定電流的電感量與電纜長(zhǎng)度。

理想的電抗器在額定交流電流及以下時(shí)，其電感量應(yīng)保持不變，隨著電流的增大，而電感量逐漸減小。當(dāng)額定電流大于2倍時(shí)，電感量減小到額定電感量的0.6倍。當(dāng)額定電流大于2.5倍時(shí)，電感量減小到額定電感量的0.5倍。當(dāng)額定電流大于4倍時(shí)，電感量減小到額定電感量的0.35倍。

在實(shí)際使用中，只要負(fù)載是感性的，電抗器可采用1%阻抗或較低一些都是可行的，因?yàn)?，PWM調(diào)制頻率遠(yuǎn)**基波頻率，輸出電抗器的電感量是以基波電流流經(jīng)電抗器時(shí)的電壓不大于額定電壓為佳。

 

輸出側(cè)交流電抗器繞制在磁芯上的導(dǎo)線頭尾的位置關(guān)系到電感向外**干擾能量的程度，變頻器輸出側(cè)交流電抗器的斷面結(jié)構(gòu)如圖4所示，繞組頭1在里層，尾2在外層，因此1接變頻的輸出，2接負(fù)載電動(dòng)機(jī)較好，這樣，變頻器輸出端的強(qiáng)干擾被外層屏蔽，減少干擾向外**。

輸出側(cè)交流電抗器的抑制頻率若在較高頻率范圍，應(yīng)使用鐵氧體磁芯，以減少損耗，但體積較大。在變頻器與負(fù)載之間若設(shè)有變壓器，變壓器輸入繞組的漏抗和變壓器損耗大大削弱調(diào)制波，起到了輸出側(cè)電抗器的作用，因此可以省略輸出側(cè)交流電抗器。

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