變頻器外圍設備的選擇

在交流電動(dòng)機調速方式中，變頻器調速既能實(shí)現無(wú)級調速，又能節能，在工業(yè)生產(chǎn)中應用十分廣泛。然而變頻器常處在一個(gè)較“復雜”的環(huán)境中，本身輸入側是一個(gè)非線(xiàn)性的整流電路，外接電源電網(wǎng)含有諧波，還有其他設備的高次諧波等等。因此，盡管選擇性能優(yōu)良的變頻器，但組建的系統中變頻器運行效果不令人滿(mǎn)意。大量工程實(shí)踐證明，為了防止電網(wǎng)和其他干擾源對變頻器的干擾，同時(shí)減少變頻器將對其他設備和電網(wǎng)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。但由于電源容量、輸入電壓、變頻器與電動(dòng)機的電纜長(cháng)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，勢必給工程設計人員帶來(lái)一定的困難。為此，下面給出相關(guān)的選擇方法和計算依據。

變頻器外圍保護設備的組成為了提高變頻器的工作性能，實(shí)現變頻器和電動(dòng)機的保護，減少變頻器和周?chē)渌姎庠O備的相互影響，在變頻器的輸入、輸出端配備的外圍保護設備如圖1 所示。

由于電源容量、輸入電壓、變頻器與電動(dòng)機的電纜長(cháng)短、變頻器輸出頻率的大小等不同，選擇保護設備并不一定按圖1的方式，有些外圍設備可以不要。要與不要根據實(shí)際情況而定，下面將給出選擇的依據。

1.隔離開(kāi)關(guān)

隔離開(kāi)關(guān)的作用是在電源切除后，將線(xiàn)路與電源明顯地隔開(kāi)，以確保檢修人員的安全。其選擇應根據其額定電壓、額定電流和裝置環(huán)境來(lái)考慮。

2.斷路器

斷路器的的作用有二：一是用于回路的正常通斷;二是當出現過(guò)流或短路故障時(shí)能自動(dòng)切斷電源，避免因后級設備故障造成故障范圍擴大。其選擇原則同一般斷路器。

3.輸入電抗器

輸入電抗器又稱(chēng)電源協(xié)調電抗器，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(jìn)線(xiàn)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(可提高到0.85)。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)生的諧波電流對電網(wǎng)的污染。當電源容量很大時(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。

(1)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?xún)?。圖2 為需要安裝輸入電抗器的電源容量。

2)三相電源電壓不平衡率大于3%。電源電壓不平衡系數K 按下式計算：

式中，Umax 為最大一相電壓;Umin 為最小一相電壓;Up 為三相平均電壓。

3)當有其他晶閘管整流裝置與變頻器共同用同一進(jìn)線(xiàn)電源，或進(jìn)線(xiàn)電源端接有通過(guò)開(kāi)關(guān)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)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(lái)決定，而選擇壓降或用網(wǎng)側相電壓的2%～4%，或按表1 的數據選取。

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)機轉矩。一般情況下選取進(jìn)線(xiàn)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I L =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：