将变频器连接到大容量的电源变压器600KVA以上时或在进行进相电容器的切换时,电源输入回路将产生过大的峰值电流,有可能损坏转换器部分的元件。
为了防止这种情况的发生,请安装直流电抗器和交流电抗器,这也有助于改善电源侧的功率因素。
另外,当同一电源系统连接有直流驱动器等晶闸管变换器时,则必须使用电抗器
电抗器分直流电抗器和交流电抗器,下图是他们的连接方式
如果设计一个新的传动系统,请问如何选择电抗器?电抗器的技术参数有哪些?什么时候选择交流电抗器,什么时候选择直流电抗器?二者怎么匹配?
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直流电抗器和交流电抗器区别:
交流电抗器用于交流回路中,有三相交流电抗器和单相交流电抗器。
直流电抗器用于直流系统回路中,只有单相的。
交流电抗器的作用:
1.降低主电源谐波、浪涌和峰值电流。
2.提高低频传导抗干扰性。
3.保护驱动机构的电力电子元件。
4.提高功率因数。
5.防止主电源的电压尖脉冲引起的跳闸,
直流电抗器作用:
直流电抗器又称直流平波电抗器,用于变流器的直流侧,电抗器中流过的是具有交流分量的直流电流。它的作用是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值。还用于并联变流器的直流侧对耦,降低断续极限,限制环流线路中的环流,以为应用直流快速开关切断故障电流时限制电流上升率还被用在电流,电压型变频器中间回路的直流平波,这可用于整流电源平波,以消除纹波。
变压器容量大于变频器十倍以上或变压器容量大于600KVA以上需加装进线电抗器;直流电抗器为改善功率因素用;出线电抗器为保护电机和变频器(出线过长)降低干扰之用。
变频器用到的电抗器有3种:进线电抗器、出线电抗器、直流电抗器。
1、进线电抗器主要作用是抑制进线电源的网侧谐波,增大进线电源主回路的短路阻抗。据此灵活考虑是否使用。
2、出线电抗器主要作用是平衡出线电缆的分布容性负载,增大出线主回路的短路阻抗。并能抑制变频器输出的谐波,起到减小变频器噪声的作用。两台以上变频器并联运行时,还起到限制换相环流和负荷平衡的作用。前者考虑电缆的长度而确定是否使用,后者则必须使用。
3、直流电抗器主要用于公共直流母线型的交-直-交变频传动系统中。如果公共整流器的电流数学模型为感性负载,则必须使用;如果是容性负载,则可以不用。不管哪种情况,使用直流电抗器都能起到抑制直流电流波动的作用。 湿度传感器探头 ,, 不锈钢电热管 PT100 传感器 ,, 铸铝加热器 , 加热圈 流体电磁阀
其功能和作用如下:
降低主电源谐波、浪涌和峰值电流;
提高低频传导抗干扰性;
保护驱动机构的电力电子元件;
提高功率因数;
防止主电源的电压尖脉冲引起的跳闸。
如何选择电抗器?
下面从额定交流电流的选择、电压降、电感量的选择、对应额定电流的电感量与电缆长度等方面进行分析。
1,额定交流电流的选择
额定交流电流是从发热方面设计电抗器的长期工作电流,同时应该考虑足够的高次谐波分量。即输出电抗器实际流过的电流是变频器电机负载的输出电流。
2,电压降
电压降是指50HZ时,对应实际额定电流时电抗器线圈两端的实际电压降。通常选择电压降在4V~8V左右。
3,电感量的选择
电抗器的额定电感量也是一个重要的参数!若电感量选择不合适,会直接影响额定电流下的电压降的变化,从而引起故障。而电感量的大小取决于电抗器铁芯的截面积和线圈的匝数与气隙的调整。
输出电抗器电感量的选择是根据在额定频率范围内的电缆长度来确定,然后再根据电动机的实际额定电流来选择相应电感量要求下的铁芯截面积和导线截面积,才能确定实际电压降。
4,对应额定电流的电感量与电缆长度:(一般参考电抗器选型手册给定参数)
理想的电抗器在额定交流电流及以下,电感量应保持不变,随着电流的增大,而电感量逐渐减小。
当额定电流大于2倍时,电感量减小到额定电感量的0.6倍。
当额定电流大于2.5倍时,电感量减小到额定电感量的0.5倍。
当额定电流大于4倍时,电感量减小到额定电感量的0.35倍
在高压补偿装置中一般都装设有串联电抗器,它的作用主要有两点:一是限制合闸涌流,使其不超过额定电流的20倍;二是抑制供电系统的高次谐波,用来保护电容器。因此电抗器在补偿装置中的作用非常重要。只有科学、合理的选用电抗器才能确保补偿装置的安全运行。
对于电抗器的选用主要有三方面的内容:电抗器的电抗率K值的选取和电抗器结构(空芯、铁芯)以及电抗器的安装位置(电源侧、中性点侧)。
一、电抗器的电抗率K值的确定:
1、如在系统中谐波含量很少而仅考虑限制合闸涌流时,则选 K=(0.5~1)%即可满足标准要求。但这种电抗器对5次谐波电流放大严重,对3次谐波放大轻微。
2、如在系统中存在的谐波不可忽视时,应查明供电系统的背景谐波含量,然后再合理确定K值。为了达到抑制谐波的目的,电抗率的配置应使用电容器接入处综合谐波阻抗呈感性。
当系统中电网背景谐波为5次及以上时,这时应配置电抗率为(4.5~6)%。电网的一般情况是:5次谐波最大,7次次之,3次较小。因此在工程中,选用K=4.5%~6%的电抗器较多,国际上也通常采用。
配置6%的电抗器抑制5次谐波效果好,但有明显的放大3次谐波作用。它的谐振点(204HZ)远离5次谐波的频率(250HZ),裕量较大。
配置4.5%的电抗器对3次谐波放大轻微,因此在抑制5次及以上谐波,同时又要兼顾减小对3次谐波的放大,在这种情况下是适宜的。但它的谐振点(235HZ)与5次谐波的频率间距较小。
当系统中背景谐波为3次及以上时,应配置电抗率为12%的电抗器。由于近年来不3次谐波源的电气设备不断增多,使系统中的3次谐波不断的增大,尤其是冶金行业这个现象不能忽视。
总之配置电抗器的原则是:一定要根据系统背景谐波含量来综合考虑而确定。
二、电抗器的结构选择:
电抗器的结构形式主要有空芯和铁芯两种结构。
铁芯结构的电抗器主要优点是:损耗小,电磁兼容性叫好,体积小。缺点是:有噪音并在事故电流较大时铁芯饱和失去了限流能力。当干式铁芯且采用氧树脂铸线圈的电抗器,其动、热稳定性均很好,适合装在柜中。油浸式铁芯电抗器虽然体积大些,但噪音较小,散热较好,安装方便,适用于户外使用。
空芯电抗器的主要优点是:线性度好,具有很强的限制短路电流的能力而且噪音小。缺点是:损耗大,体积大。这种电抗器户内,户外都适合,但不适合装在柜中。在户外安装容易解决防止电磁感应问题。最好采用分相布置“品”字形或“一”字形。这样相间拉开了距离,有利于防止相间短路和缩小事故范围。所以这种布置方式为首选。当场地受到限制不能分相布置时,可采用互相叠装式产品。三相叠装式产品的B相线圈绕线制方向为反方向使支柱绝缘承受压力,因此在安装时一定按生产厂家的规定。
三、电抗器的安装位置:
串联电抗器无论装在电容器的电源侧或中性点侧,从限制合闸涌流和抑制谐波来说,作用都一样。
当把电抗器装在电源侧时,运行条件苛刻。因它承受短路电流的冲击,电抗器对地电压也高(相对于中性点侧)。因此对动、热稳定要求高。根据这些要求,宜采用环氧玻璃纤维包封的空心电抗器比较适合,而铁芯电抗器有铁芯饱和之虑。
当把电抗器装在中性点侧时,对电抗器的要求相对低些,一般不受短路电流的冲击。故动、热稳定没有特殊要求,而且电抗器承受的对地电压低,所以采用空芯,铁芯干式,铁芯油浸式均可以。
电抗器安装在中性点侧比安装在电源侧缺少了电抗器的抗短路电流冲击的能力。
四、半芯式电抗器
这种电抗器是将铁芯电抗器中的铁芯放在了空芯电抗器的空芯中。它区别于传统的铁芯电抗器是:其铁芯并不包围整个线圈而形成回路。从列表看象是空芯电抗器,但它的外形大大减小,是由于, 在线圈芯中放置了由高导磁材料做成的芯柱,使线圈中的磁导率大大增加,从而也比空芯电抗器的损耗小。
半芯式电抗器的性能和外形基本介于铁芯和空芯电抗器之间。
上面对电抗器选用的说明仅从技术方面来分析,但在实际中还是要考虑价格因素。因此在选用电抗器时一定要综合比较技术、价格指标,才能达到最佳效果。
电抗器的技术参数有哪些?下面分交流和直流电抗器分析。
交流电抗器技术参数
电抗器主要额定参数是额定电流、额定电压和额定电抗百分数。额定电抗百分数是用阻抗电压百分数来表示的,它是限制短路电流能力大小的一个参数。
直流电抗器技术参数
1、额定工作电压: 400V-1200V/50Hz
2、额定工作电流:3A至1500A@40℃
3、抗电强度: 铁芯-绕组 3000VAC/50Hz/5mA/10s无飞弧击穿(工厂测试)
4、绝缘电阻: 1000VDC绝缘阻值≥100MV
5、电抗器噪音: 小于65dB(与电抗器水平距离点1米测试)
6、防护等级: IP00
7、绝缘等级: F级以上
什么时候选择交流电抗器,什么时候选择直流电抗器?二者怎么匹配?
直流电抗器,又称平波电抗器,主要用于变流器的直流侧,在通用变频器上有较多的应用。电抗器中有流过的具有交流分量的直流电流。主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续,减小电流脉动值,改善输入功率因数,并可以抑制变流装置产生的谐波。
其具体的功能有:
◆ 改善电容滤波造成的输入电流波形畦变。
◆ 减少和防止因冲击电流造成整流桥损坏和电容过热。
◆ 提高功率因素,降低直流母线交流脉冲。
◆ 限制电网电压的瞬变。、
1、 电抗器适用于无功功率补偿和谐波的治理系统中,可以改善功率因数,对谐波起滤波作用,以抑制电网电压波形畸变,从而改变电网质量和保证电力系统安全运行。
2、 进线电抗器用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击,平滑电源电压中包含的尖峰脉冲,或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷,它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。
3、 直流电抗器(又称平波电抗器)主要用于变流器的直流侧,电抗器中流过的具有交流分量的直流电流。主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续,减小电流脉动值,改善输入功率因数.
4、 输出电抗器的主要作用是补偿长线分布电容的影响,并能抑制输出谐波电流,提高输出高频阻抗,有效抑制dv/dt.减低高频漏电流,起到保护变频器,减小设备噪声的作用。
下 列 场 合 一 定 要 安 装 进 线 电 抗 器 , 才 能 保 证 变 频 器 可 靠 的 运 行 。
1) 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 10m以 内 ,
2) 三 相 电 源 电 压 不 平 衡 率 大 于 3% 。
3) 其 它 晶 闸 管 变 流 器 与 变 频 器 共 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 。
进线电抗器,主要目的是为了减小变频器的整流单元和整流/回馈单元的谐波电流,同时也减小了换向缺口。电抗器的作用同电网短路功率和传动装置功率之比有关。电网短路功率同传动装置功率之比推荐>33:1。
进线电抗器也能限制由于电源电位的突降(如由于补偿设备或接地故障)而产生的电流冲击。
当变频器输出到电机的电缆长度大于产品规定值时,应加输出电抗器来补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响,避免变频器过流。输出电抗器有两种类型,一种输出电抗器是铁芯式电抗器,当变频器的载波频率小于3KHZ时采用。另一种输出电抗器是铁氧体式,当变频器的载波频率小于6KHZ时采用。变频器输出端增加输出电抗器的作用是为了增加变频器到电动机的导线距离,输出电抗器可以有效抑制变频器的IGBT开关时产生的瞬间高电压,减少此电压对电缆绝缘和电机的不良影响。同时为了增加变频器到电机之间的距离可以适当加粗电缆,增加电缆的绝缘强度,尽量选用非屏蔽电缆。
输入电抗器的作用是限制变流器换相时电网侧的电压降;抑制谐波以及并联变流器组的解耦;限制电网电压的跳跃或电网系统操作时所产生的电流冲击。当电网短路容量与变流器变频器容量比大于33:1时,输入电抗器的相对电压降,对单象限工作为2%,四象限为4%。当电网短路电压大于6%时,允许输入电抗器运行。对于12脉动整流单元,至少需要一相对电压降为2%的网侧进线电抗器。输入电抗器主要应用于工业/工厂自动化控制系统中,安装在变频器、调速器与电网电源输入电抗器之间,用于抑制变频器、调速器等产生的浪涌电压和电流,最大限度的衰减系统中的高次谐波及畸变谐波。
输入电抗器的特点:1、适用于无功功率补偿和谐波的治理;2、输入电抗器用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击;对谐波起滤波作用,以抑制电网电压波形畸变;3、平滑电源电压中包含的尖峰脉冲,平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷。
直流电抗器,又称平波电抗器,主要用于变流器的直流侧,在通用变频器上有较多的应用。电抗器中有流过的具有交流分量的直流电流。主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续,减小电流脉动值,改善输入功率因数,并可以抑制变流装置产生的谐波。
顾名思义:交流电抗器用于交流回路当中,一般有三相和单相之分,直流电抗器用于直流系统回路中,只能是单相
交流电抗器的作用:
降低主电源谐波、浪涌和峰值电流;提高低频传导抗干扰性;保护驱动机构的电力电子元件
提高功率因数;防止主电源的电压尖脉冲引起的跳闸
直流电抗器又称直流平波电搞器,用于变流器的直流侧,电抗器中流过的是具
有交流分量的直流电流。它的作用是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一
规定值。还用于并联变流器的直流侧对耦,降低断续极限,限制环流线路中的环
流,以为应用直流快速开关切断故障电流时限制电流上升率还被用在电流,电压
型变频器中间回路的直流平波,这可用于整流电源平波,以消除纹波。
参数上也有区别啊:交流电抗器频率是50或60HZ,直流电抗器的频率是指交流分量的频率比较高,与整流回路有关,
电感量也不同,一般直流电抗器的电感比较大,计算方法也不一样
电抗器的作用 在变频调速系统中为防止因操作交流进线开关产生的过电压和浪涌电流对变频器的冲击,同时亦可以减少它产生的谐波对电网的污染,使之符合相关法规与标准。因此熟悉与变频器配套用的各类电抗器的作用和容量的选择等问题是有必要的。与变频器相配用的有交流输入电抗器、直流电抗器、交流输出电抗器、零序电抗器、正弦波滤波
交流输入电抗器 交流的电抗器在变频调速中,用于改善输入电流波形、提高整流器和电解滤波电容的寿命、减少不良输入电流波形对外界电网的干扰、减少功率切换和三相不平衡的影响,在要求高的场合,该电抗器可由较复杂的电力质量滤波单元替代。 电压型通用变频器滤波电容器的使用使输入电流呈尖峰脉冲状。当电网阻抗小时,这种尖峰脉冲电流极大,造成很大的谐波干扰,并极易使变频器整流桥和电容器损坏。当变压器容量大于变频器容量10倍以上,电网配电变压器和输电线的内阻不能阻止尖峰脉冲电流时,或当同一电源上有晶闸管设备或开关方式控制功率因数补偿装置时,或三相电源不平衡度大于3%时,或欲提高输入侧功率因数作提高和抑制奇次谐波干扰,都需使用交流输入电抗器。
交流输出电抗器 交流输出电抗器,变频器输出是脉冲宽度调制的电压波(SPWN)它是前后沿很陡的一联串脉冲方波,存在丰富的谐波。这些谐波有害于电动机和负载的寿命(典型的是电机绕组匝间电压dv/dt过高,造成匝间击穿),以及对周围电器干扰。当负载端电容分量大时,造成变频器的开关器件流过大的冲击电流,会损坏开关器件。使用交流输出电抗器可进行平滑滤波,减少瞬变电压dv/dt的影响,降低了电机的噪音,降低了输出高次谐波造成的漏电流,减少干扰,保护了变频器内部的功率开关器件,延长了电机的绝缘寿命。 变频器的输出是经SPWM调制的电压波,由于电动机绕组的电感性质能使电流连续,因此电流基本上是正弦波形的,脉冲宽度调制波有着陡峭的电压上升沿和下降沿(dv/dt)很大,使得输出引线向外界发射含量极大的电磁波,并且在引出线对地、电机绕组匝间对地间 都会产生很大的脉冲电流。
值得指出的是脉冲电压通过长的输电线时,由于长线上的反射叠加使得在长线(变频器输出导线)超出临界长度后,电压有可能达到直流母线(变频器内直流母线)的电压的2倍。因此变频器输出线长度受到限制,为了解除这种限制,必须接入输出交流电抗器。接入后,送到电机等负载上的波形就接近正弦电压波形了。
请问如何选择电抗器?
通用变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路,中间滤波部分采用大电容作为滤波器,所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流,呈较为陡峻的脉冲波,其谐波分量较大,对电网和周边其它设备的影响较大,有时还会干扰到其它电子设备。
在变频器输入端加装交流输入电抗器,可以抑制变频器产生的谐波向电网传递,减少变
频器产生的谐波对其他电器设备的干扰,并限制电网电压的异常波动和电网上的冲击电
流,减少其对变频器的影响
所一般依变频器的容量大15%来选取电电抗器
电抗器的技术参数有哪些?
一般其有如下几个参数,1,额定工作电压: 2、额定工作电流:3、抗电强度: 4、绝缘电阻: 5、电抗器噪音: 6、防护等级: 7、绝缘等级:
什么时候选择交流电抗器,什么时候选择直流电抗器?
交直流选择,那就按其义选:交流电抗器用于交流类的变频器控制系统,而直流电抗器用于直流系统回路控制系统
二者怎么匹配?
匹配要依变频器的使用情况按现场的工作条件来定
一般涞水,减小变频器产生谐波电流的选件有:直流电抗器,线路电抗器(进线电抗器或者交流电抗器),无源滤波器。
采用线路电抗器和直流电抗器抑制谐波电流的原理图如下:
其实选择线路电抗器和直流电抗器后,谐波电流任然存在于变频器和电网之间,抑制能力较弱,不如选择无源滤波器。
这是因为电抗器(无论直流还是交流)和无源滤波器相比,其减小谐波电流的能力比较差。
什么原因呢?
电抗器抑制谐波电流的原理是利用电流流经电感线圈不能突变的特性制成的,谐波电流经过电抗器会变得比较平滑,但谐波电流任然在电网-变频器之间行成“谐波电流环”;
另一方面,电流流过电抗器后必然会产生压降,故电抗器的匝数不能太多,电抗率一般为3%-5%.否则会影响变频器的输出转矩。所以电抗器的抑制能力是有限的。但无源滤波器利用了电容的吸筹谐波电流,特定次数的谐波电流在无源滤波器-变频器之间形成环流,不再流入电网。所以无源滤波器的效果会更好的。
无源滤波器吸收谐波电流原理图
采用了无源滤波器后,特定次数的谐波电流会在:无源滤波器的电容,电抗支路-变频器整流桥-(变频器内部电抗器)-变频器直流母线-变频器内部储能电容之间形成通路,而不再进入电网。
但是不可否认的,采用无源滤波器,势必给用户增加设备成本。