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變頻器外圍設備中輸入輸出電抗器選擇

發布日期:2014-11-15 |
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簡介

變頻器外圍設備中輸入輸出電抗器選擇(此文章轉載于網絡僅供參考)

在工業生產中,變頻器調速既能實現無級調速,又可以節能,因而應用十分廣泛。然而變頻器輸入側是一個非線性的整流電路,外接電源電網含有諧波,還有其他設備的高次諧波等等。為了防止電網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備和電網的影響,常在變頻器的輸入、輸出端配置相應的濾波器、電抗器、斷路器等外圍設備。所以變頻器保護外圍設備的合理選擇,是保證變頻器正常運行的先決條件。本文將對變頻器外圍設備中輸入輸出電抗器的選擇做簡單介紹。

變頻器外圍設備構成(變頻器外圍設備一般如下圖所示)

由于電源容量、輸入電壓、變頻器與電動機的電纜長短、變頻器輸出頻率的大小等不同,選擇保護設備不能一概而論,所以上圖中有些設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調電抗器,它能夠限制電網電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊,有效地保護變頻器和改善其功率因數,有效地抑制諧波電流。輸入電抗器串連在電源進線與變頻器輸入側,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。輸入電抗器既能阻止來自電網的干擾,又能減少整流單元產生的諧波電流對電網的污染。當電源容量很大時,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。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

K按下式進行計算 

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)當有其他晶閘管整流裝置與變頻器共同用同一進線電源,或進線電源端接有通過開關切換以調整功率因數的電容器裝置。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期在電抗器每相繞組上的壓降來決定,而選擇壓降或用網側相電壓的2%~4%,或按表1 的數據選取。

表1

交流輸入線電壓3 Uv

230

380

460

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轉矩。一般情況下選取進線電壓的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:

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電流和過電壓。變頻器和電動機之間采用長電纜或向多電動機(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,給電動機絕緣額外增加了瞬態電壓峰值。為了補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,避免電動機絕緣過早老化和電動機損壞,可以選用輸出電抗器來減小在電動機端子的du/dt 值。當變頻器和電動機之間用長電纜時,輸出電抗器可以減小負荷電流的峰值。但是輸出電抗器不能減小電動機端子上瞬變電壓的峰值。

3.2 配置輸出電抗器

在變頻器的輸出側是否要配置電抗器,可根據工程實際情況而定。表2 是輸出濾波電抗器與允許導線長度。

表2

變頻器功率

額定電壓

非屏蔽導線允許的最大長度/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,變頻器與電動機之間的傳輸線不宜太長。導線過長,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。當輸出電纜過長時就應設置輸出電抗器。在允許的范圍內,可不要輸出電抗器。

3.3 如何選擇輸出電抗器

其計算和設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電抗器時的電壓降不大于額定電壓為宜。

交流輸入電抗器產品概述

輸入電抗器接在電源和變頻器之間的,它能限制電網電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊,有效的保護變頻器并能夠改善變頻器的功率因數,抑制變頻器輸入電網的諧波電流; 輸入交流電抗器限制以諧波形式出現的電路反饋。它們還可以降低因為轉換直流連接電容器中的輸入整流器而導致的交流電流及其頻率。
交流輸入電抗器性能特點
鐵芯采用優質硅鋼片,芯柱經多個氣隙分成均勻小塊,氣隙采用高溫高強度粘接膠將芯柱的每個小段與上、下鐵軛緊密粘接起來,鐵芯端面采用高品質防銹漆噴涂工藝,解決了電抗器鐵芯表面生銹問題。在運行中大大減小了噪音和振動。
電抗器均采用真空浸漆工藝,經高溫熱烘固化。線圈有良好的絕緣性能,整體機械強度高,防潮性能好線圈采用F、H級絕緣系統,大大提高了長期運行的可靠性
溫升低,損耗小,成本低,綜合利用率高。體積小,重量輕,占用空間小,便于安裝。

交流輸入電抗器型號含義

交流輸入電抗器產品介紹
◆ 電源對其它設備有明顯的干擾(干擾、過壓)
◆ 電源相間電壓不平衡>額定電壓的2.0%
◆ 阻抗極低的線路(動力變壓器為變頻器額定值的10倍多)
◆ 在一條線路上為減小線電流而安裝的大量變頻器
◆ 使用cosφ(功率因數)校正電容或功率因數校正單元
交流輸入電抗器技術參數
1、額定工作電壓: 380V/50Hz或660V/50Hz
2、額定工作電流:5A至1600A@40℃
3、抗電強度: 鐵芯-繞組 3500VAC/50Hz/10mA/10s無飛弧擊穿
4、絕緣電阻: 1000VDC絕緣阻值≥100MV
5、電抗器噪音: 小于65dB
6、防護等級: IP00
7、絕緣等級: F級以上
8、產品執行標準: IEC289:1987電抗器
GB10229-88電抗器(eqv IEC289:1987)
JB9644-1999半導體電氣傳動用電抗器

交流輸出電抗器 產品概述

輸出交流電抗器用于變頻器的負載側,輸出交流電抗器補償長電纜的電容性電荷反轉電流;如果是長電機電纜,則可以限制電機端子的 dv/dt,延長變頻器的有效傳輸距離,抑制變頻器的IGBT模塊開關時產生的瞬間高壓 。主要應用于工業自動化系統工程中,特別是使用變頻器的場合。

交流輸出電抗器 性能特點
鐵芯采用優質取向硅鋼片,芯柱經多個氣隙分成均勻小塊,氣隙采用高溫高強度粘接膠將芯柱的每個小段與上、下鐵軛緊密粘接起來,鐵芯端面采用高品質防銹漆噴涂工藝,解決了電抗器鐵芯表面生銹問題。在運行中大大減小了噪音和振動
電抗器均采用真空浸漆工藝,經高溫熱烘固化。線圈有良好的絕緣性能,整體機械強度高,防潮性能好。線圈采用F、H級絕緣系統,大大提高了長期運行的可靠性。溫升低,損耗小,成本低,綜合利用率高。體積小,重量輕,占用空間小,便于安裝。

交流輸電抗器型號含義

交流輸出電抗器 產品介紹
◆ 降低電機的噪音,降低渦流損耗。
◆ 降低輸入高次諧波造成的漏電流。
◆ 用于平滑濾波,降低瞬變電壓dv/dt,延長電機壽命。
◆ 保護變頻器內部的功率開關器件。
交流輸出電抗器 技術參數
1、額定工作電壓: 380V/50Hz或660V/50Hz
2、額定工作電流:5A至1600A@40℃
3、抗電強度: 鐵芯-繞組 3500VAC/50Hz/10mA/10s無飛弧擊穿
4、絕緣電阻: 1000VDC絕緣阻值≥100MV
5、電抗器噪音: 小于65dB
6、防護等級: IP00
7、絕緣等級: F級以上
8、產品執行標準: IEC289:1987電抗器
GB10229-88電抗器(eqv IEC289:1987)
JB9644-1999半導體電氣傳動用電抗器

 

直流平波電抗器產品概述

直流電抗器又稱平波電抗器,主要用于變流器的直流側,在通用變頻器上有較多的應用。電抗器中有流過的具有交流分量的直流電流。主要用途是將疊加在直流電流上的交流分量限定在某一規定值,保持整流電流連續,減小電流脈動值,改善輸入功率因數,并可以抑制變流裝置產生的諧波。如果整流器連接導致直流電機的直流紋波過高,那么就必須使用這些電抗器來實現無故障的換相并降低電機損耗。

直流平波電抗器性能特點
鐵芯采用優質硅鋼片,芯柱經多個氣隙分成均勻小塊,氣隙采用高溫高強度粘接膠將芯柱的每個小段與上、下鐵軛緊密粘接起來,鐵芯端面采用高品質防銹漆噴涂工藝,解決了電抗器鐵芯表面生銹問題。在運行中大大減小了噪音和振動。
電抗器均采用真空浸漆工藝,經高溫熱烘固化。線圈有良好的絕緣性能,整體機械強度高,防潮性能好線圈采用F、H級絕緣系統,大大提高了長期運行的可靠性。溫升低,損耗小,成本低,綜合利用率高。體積小,重量輕,占用空間小,便于安裝。

直流平波電抗器產品作用

1、 改善電容濾波造成的輸入電流波形畦變。
2、 減少和防止因沖擊電流造成整流橋損壞和電容過熱。
3、 提高功率因素,降低直流母線交流脈沖。
4、 限制電網電壓的瞬變。

直流平波電抗器產品型號

直流平波電抗器技術參數

1、額定工作電壓: 400V-1200V/50Hz
2、額定工作電流:3A至1500A@40℃
3、抗電強度: 鐵芯-繞組 3000VAC/50Hz/5mA/10s無飛弧擊穿(工廠測試)
4、絕緣電阻: 1000VDC絕緣阻值≥100MV
5、電抗器噪音: 小于65dB(與電抗器水平距離點1米測試)

6、防護等級: IP00

7、絕緣等級: F級以上
8、產品執行標準: IEC289:1987電抗器

直流平波電抗器電氣原理圖

 

直流平波電抗器鐵芯尺寸圖

 

直流平波電抗器外形尺寸圖

 

變頻器專用輸入濾波器的作用

抑制變頻器產生的高次諧波:變頻器在整流過程中,就相當于一個高速開關,因此,會產生大量的高次諧波,這些高次諧波,會隨著電源的流動,被帶入電網,進而導致了使用同一電網的敏感設備受到干擾;

防止變頻器被干擾:變頻器是個干擾源,也是個受擾源,或者是叫敏感設備。如果電網中的諧波頻率過高、諧波含量過大的情況下,變頻器就會發出過壓、過流過載等誤報警;

提高系統功率因數:變頻器輸入濾波器,具有一定的補償功能,可以提高整個工控自動化系統的功率因數,具有一定的節能功效;

緩解三相不平衡:如果變頻器的輸入端三相不平衡,嚴重的情況下,就會導致變頻器無法正常工作,加上變頻器輸入濾波器之后,可以有效緩解這一問題。

 

變頻器專用輸出濾波器作用

有效降低IGBT輸出的高頻諧波;抑制dv/dt,延長電機壽命;保護驅動裝置電力電子元件不受主電源尖峰電流沖擊;提高系統可靠性型。

變頻器用濾波器,內部組件主要是由濾波電感、濾波電容和電阻

變頻器專用型濾波器適用于任何品牌變頻器、電源、電梯等行業。

濾波器詳細選型及技術參數請聯系民恩公司。

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