三菱FR-HAL-H30K交流電抗器
三菱FR-HAL-H30K交流電抗器
交流電抗器可以有效地防止因操作交流進(jìn)線開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生的過(guò)電壓和浪涌電流對(duì)它的沖擊,同時(shí)亦可以減少變頻器產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)的污染,并可提高變頻器的功率因數(shù)?;緝?nèi)容 變頻器交流電抗器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)計(jì)算方法 1引言 隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,從20世紀(jì)90年代以來(lái)交流變頻調(diào)速已成為電氣傳動(dòng)的主流,其應(yīng)用范圍交流電抗器益廣泛。但是由于變頻器被使用在各種不同的電氣環(huán)境,若不采取恰當(dāng)?shù)谋Wo(hù)措施,就會(huì)影響變頻器運(yùn)行的穩(wěn)定性
變頻交流電抗器
引言
隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,從20世紀(jì)90年代以來(lái)交流變頻調(diào)速已成為電氣傳動(dòng)的主流,其應(yīng)用范圍交流電抗器益廣泛。但是由于變頻器被使用在各種不同的電氣環(huán)境,若不采取恰當(dāng)?shù)谋Wo(hù)措施,就會(huì)影響變頻器運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。實(shí)踐證明,適當(dāng)選配電抗器與變頻器配套使用,可以有效地防止因操作交流進(jìn)線開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生的過(guò)電壓和浪涌電流對(duì)它的沖擊,同時(shí)亦可以減少變頻器產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)的污染,并可提高變頻器的功率因數(shù)。因此探討與變頻器配套用的各類電抗器的作用和容量選擇等問(wèn)題是十分必要的。
變頻器系統(tǒng)配套用的三種電抗器
1)進(jìn)線電抗器LA1又稱電源協(xié)調(diào)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(hù)變頻器和改善其功率因數(shù)。接入與未接入進(jìn)線電抗器時(shí),變頻器輸入電網(wǎng)諧波電流的情況。接入電抗器后能有效地抑制諧波電波。
2)直流電抗器LDC直流電抗器接在變頻系統(tǒng)的直流整流環(huán)節(jié)與逆變環(huán)節(jié)之間,LDC能使逆變環(huán)節(jié)運(yùn)行更穩(wěn)定,及改善變頻器的功率因數(shù)。
3)輸出電抗器LA2接在變頻器輸出端與負(fù)載(電機(jī))之間,起到抑制變頻器噪聲的作用。
需要安裝進(jìn)線電抗器的場(chǎng)合
進(jìn)線電抗器既能阻止來(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(duì)電網(wǎng)的污染,當(dāng)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?yàn)樗鼈儗?duì)變頻器內(nèi)整流二極管和濾波電容器都是有害的。因此接入進(jìn)線電抗器,對(duì)改善變頻器的運(yùn)行狀況是有好處的。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),在下列場(chǎng)合一定要安裝進(jìn)線電抗器,才能保證變頻器可靠的運(yùn)行。
1)電源容量為600kVA及以上,且變頻器安裝位置離大容量電源在10m以內(nèi):
2)三相電源電壓不平衡率大于3%, 電源電壓不平衡率K按式(1)計(jì)算:
3)其它晶閘管變流器與變頻器共用同一進(jìn)線電源,或進(jìn)線電源端接有通過(guò)開(kāi)關(guān)切換以調(diào)整功率因數(shù)的電容器裝置。
進(jìn)線電抗器容量的選擇
進(jìn)線電抗器的容量可按預(yù)期在電抗器每相繞組上的壓降來(lái)決定。一般選擇壓降為網(wǎng)側(cè)相電壓的2%~4%,也可按表1的數(shù)據(jù)選取。
電感量L的計(jì)算公式:
UV——交流輸入相電壓有效值(V);
ΔUL——電抗器額定電壓降(V);
In——電抗器額定電流(A);
f——電網(wǎng)頻率(Hz)。
進(jìn)線電抗器壓降不宜取得過(guò)大,壓降過(guò)大會(huì)影響電機(jī)轉(zhuǎn)矩。一般情況下選取進(jìn)線電壓的4%(8.8V)已足夠,在較大容量的變頻器中如75kW以上可選用10V壓降。
直流電抗器和輸出電抗器的作用
在有直流環(huán)節(jié)的變頻系統(tǒng)中,在整流器后接入直流電抗器可以有效地改善功率因數(shù),配合得當(dāng)可以將功率因數(shù)提高到0.95,另外,直流電抗器能使逆變器運(yùn)行穩(wěn)定,并能限制短路電流,所以很多廠家生產(chǎn)的55kW以上的變頻器都隨機(jī)供應(yīng)直流電抗器。
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輸出電抗器的主要作用是補(bǔ)償長(zhǎng)線分布電容的影響,并能抑制變頻器輸出的諧波,起到減小變頻器噪聲的作用。有些廠家還提供有輸出電抗器與無(wú)輸出電抗器時(shí),連接電機(jī)的導(dǎo)線允許的zui大長(zhǎng)度,表2是西門(mén)子公司提供的數(shù)據(jù)。
三相交流進(jìn)線電抗器的設(shè)計(jì)計(jì)算
當(dāng)選定了電抗器的額定電壓降ΔUL,再計(jì)算出電抗器的額定工作電流In以后,就可以計(jì)算電抗器的感抗XL。電抗器的感抗XL由式(3)求得:
XL=ΔUL/In(Ω)(3)
有了以上數(shù)據(jù)便可以對(duì)電抗器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
電抗器鐵芯截面積S與電抗器壓降ΔUL的關(guān)系,如式(4)所示:
式中:ΔUL——單位V;
f——電源頻率(Hz);
B——磁通密度(T);
N——電抗器的線圈圈數(shù);
Ks——鐵芯迭片系數(shù)取Ks=0.93。
電抗器鐵芯窗口面積A與電流In及線圈圈數(shù)N的關(guān)系如式(5)所示:
A=InN/(jKA)(5)
式中:j——電流密度,根據(jù)容量大小可按2~2.5A/mm2選??;
KA——窗口填充系數(shù),約為0.4~0.5。
鐵芯截面積與窗口面積的乘積關(guān)系如式(6)所示:
SA=UI/(4.44fBjKsKA×10-4)(6)
由式(6)可知,根據(jù)電抗器的容量UI(=ΔULIn)值,選用適當(dāng)?shù)蔫F芯使截面積SA的積能符合式(6)的關(guān)系。
假設(shè)選用B=0.6T,j=200A/cm2,Ks=0.93,KA=0.45,設(shè)A=1.5S,則電抗器鐵芯截面與容量的關(guān)系為:
為了使進(jìn)線電抗器有較好的線性度,在鐵芯中應(yīng)有適當(dāng)?shù)臍庀?。調(diào)整氣隙,可以改變電感量。氣隙大小可先選定在2~5mm內(nèi),通過(guò)實(shí)測(cè)電感值進(jìn)行調(diào)整。
直流電抗器LDC電感量的測(cè)定
鐵芯電抗器的電感量和它的工作狀況有很大關(guān)系,而且是呈非線性的,所以應(yīng)盡可能使電抗器處于實(shí)際工作條件下進(jìn)行測(cè)量。圖4所示是測(cè)量直流電抗器的電路。在電抗器上分別加上直流電流Id與交流電流I~,用電容C=200μF隔開(kāi)交直流電路,測(cè)出LDC兩端的交流電壓U~與交流電流I~,可由式(9)、式(10)式近似計(jì)算電感值L。
交流電抗器電感量的測(cè)定
帶鐵芯的交流電抗器的電感量不宜用電橋測(cè)量,因?yàn)闇y(cè)電感電橋的電源頻率一般是采用1000Hz,因此測(cè)電感電橋只可用于測(cè)量空心電抗器。
對(duì)于用硅鋼片疊制而成的交流電抗器,電感量的測(cè)量可用工頻電源的交流電壓表——電流表法測(cè)量,如圖5所示。通過(guò)電抗器的電流可以略小于額定值,為求準(zhǔn)確可以用電橋測(cè)量電抗器線圈內(nèi)阻rL,每相電感值可按式(11)計(jì)算:
式中:U——交流電壓表的讀數(shù)(V);
I——交流電流表的讀數(shù)(A);
rL——電抗器每相線圈電阻(Ω)。
由于電抗器線圈內(nèi)阻rL很小,在工程計(jì)算中??珊雎浴?/span>
結(jié)語(yǔ)
與變頻器配套的的三種電抗器對(duì)變頻器系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行有相當(dāng)大的作用,其中以進(jìn)線電抗器作用zui大,它能有效地保護(hù)整流逆變系統(tǒng)免遭過(guò)電壓和浪涌電流的沖擊,并能提高變頻系統(tǒng)的功率因數(shù),國(guó)產(chǎn)電抗器質(zhì)量良好,造價(jià)低廉,值得推廣應(yīng)用。