变频器外围设备中输入输出电抗器选择.doc

变频器外围设备中输入输出电抗器选择在工业生产中，变频器调速既能实现无级调速，又可以节能，因而应用十分广泛。然而变频器输入侧是一个非线性的整流电路，外接电源电网含有谐波，还有其他设备的高次谐波等等。为了防止电网和其他干扰源对变频器的干扰，同时减少变频器将对其他设备和电网的影响，常在变频器的输入、输出端配置相应的滤波器、电抗器、断路器等外围设备。所以变频器保护外围设备的合理选择，是保证变频器正常运行的先决条件。本文将对变频器外围设备中输入输出电抗器的选择做简单介绍。1. 变频器外围设备构成变频器外围设备一般如图1所示图1由于电源容量、输入电压、变频器与电动机的电缆长短、变频器输出频率的大小等不同，选择保护设备不能一概而论，所以上图中有些设备在有些情况下是可以不配置的。2.输入电抗器2.1输入电抗器作用输入电抗器又称电源协调电抗器，它能够限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效地保护变频器和改善其功率因数，有效地抑制谐波电流。输入电抗器串连在电源进线与变频器输入侧，用于抑制输入电流的高次谐波，减少电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入电源的功率因数。输入电抗器既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。当电源容量很大时，更要防止各种过电压引起的电流冲击，因为它们对变频器内整流二极管和滤波电容器都是有威胁的。2.2 要安装输入电抗器的场合并非任何场合都需要安装输入电抗器，下面三种情况则需安装输入电抗器。1 ) 变频器所用之处的电源容量与变频器容量之比为101 以上；电源容量为600 kVA 及以上，且变频器安装位置离大容量电源在10 m 以内。图2为需要安装输入电抗器的电源容量。图22)三相电源电压不平衡率大于3%。电源电压不平衡系数按下式进行计算 式中为最大一相电压值，为最小一相电压值，为三相平均电压值。3)当有其他晶闸管整流装置与变频器共同用同一进线电源，或进线电源端接有通过开关切换以调整功率因数的电容器装置。为减少浪涌对变频器的冲击，须安装输入电抗器。2.3 输入电抗器参数选择1)输入电抗器压降的选择 输入电抗器的容量一般按预期在电抗器每相绕组上的压降来决定，而选择压降或用网侧相电压的2%4%，或按表1 的数据选取。表1交流输入线电压230380460电抗器额定电压降58.810注：-交流输入相电压有效值，V；-电抗器额定电压降，V；-电抗器额定电流，A；-电网频率，HZ。输入电抗器压降不宜取得过大，压降过大会影响电动机转矩。一般情况下选取进线电压的4%(8.8 V)已足够，在较大容量的变频器中如75 kW 以上可选用10 V 压降。2)输入电抗器的额定电流的选取 单相变频器配置的输入电抗器的额定电流 变频器的额定电流，三相变频器配置的输入电抗器的额定电流 变频器的额定电流 0.82。3)输入电抗器的电感量L的计算 知道了压降和额定电流，则输入电抗器的电感量L 的计算公式下3.输出电抗器3.1输出电抗器作用输出电抗器有助于改善变频器的过电流和过电压。变频器和电动机之间采用长电缆或向多电动机(1050 台)供电时，由于变频器工作频率高，连接电缆的等效电路成为一个大电容，而引起下列问题：电缆对地电容给变频器额外增加了峰值电流。由于高频瞬变电压，给电动机绝缘额外增加了瞬态电压峰值。为了补偿长线分布电容的影响，并能抑制变频器输出的谐波，减小变频器噪声，避免电动机绝缘过早老化和电动机损坏，可以选用输出电抗器来减小在电动机端子的du/dt 值。当变频器和电动机之间用长电缆时，输出电抗器可以减小负荷电流的峰值。但是输出电抗器不能减小电动机端子上瞬变电压的峰值。3.2 配置输出电抗器在变频器的输出侧是否要配置电抗器，可根据工程实际情况而定。表2 是输出滤波电抗器与允许导线长度。表2变频器功率额定电压非屏蔽导线允许的最大长度/m无输出电抗器有输出电抗器4200600501505.5200600702007.5200600100225112006001102401520060012526018.5.2006001352802220060015030030200200600150300由于变频器输出电压中高次谐波较多，变频器与电动机之间的传输线不宜太长。导线过长，其分布电容也大，则在高次谐波电压作用下，高次谐波电流过大。当输出电缆过长时就应设置输出电抗器。在允许的范围内，可不要输出电抗器。3.3 如何选择输出电抗器其计算和设计的原则同输入电抗器，其电抗器的电感量是以基波电流流经电抗器时的电压降不大于额定电压为宜。