变频调速器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆成交流电。1、输入电抗器
作用:用于变频器和电网间,主要作用滤波,防止谐波进入电网
连接方式:串联
2、直流电抗器
作用:用于变频器直流侧,直流是带纹波的,因整流方式的不同,纹波的幅值和频率也不同,主要作用是平波,提高功率因数
连接方式:串联
3、输出电抗器:用于变频器和负载之间,因变频器输出多为PWM波形,不能直接用于负载,需要加电抗器进行滤波,目前多采用电感+电容的LC滤波方式
连接方式:串联电抗器在变频器系统中的应用
随着电力电子技术的迅速发展,从20世纪90年代以来交流变频调速已成为电气传动的主流,其应用范围日益广泛。但是由于变频器被使用在各种不同的电气环境,若不采取恰当的保护措施,就会影响变频器运行的稳定性和可靠性。实践证明,适当选配电抗器与变频器配套使用,可以有效地防止因 *** 作交流进线开关而产生的过电压和浪涌电流对它的冲击,同时亦可以减少变频器产生的谐波对电网的污染,并可提高变频器的功率因数。因此探讨与变频器配套用的各类电抗器的作用和容量选择等问题是十分必要的
。
2变频器系统配套用的三种电抗器
与变频器配套用的电抗器有3种:
1)进线电抗器LA1又称电源协调电抗器,它能够限制电网电压突变和 *** 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。接入与未接入进线电抗器时,变频器输入电网的谐波电流的情况,示于图1。从图1可以看出接入电抗器后能有效地抑制谐波电波
。
2)直流电抗器LDC直流电抗器接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间,LDC能使逆变环节运行更稳定,及改善变频器的功率因数
。
3)输出电抗器LA2接在变频器输出端与负载(电机)之间,起到抑制变频器噪声的作用。
三种电抗器在变频器中的连接如图2所示。
3需要安装进线电抗器的场合
进线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害的。因此接入进线电抗器,对改善变频器的运行状况是有好处的。根据运行经验,在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600kVA及以上,且变频器安装位置离大容量电源在10m以内,如图3所示:
2)三相电源电压不平衡率大于3%。电源电压不平衡率K按式(1)计算:
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。
4进线电抗器容量的选择
进线电抗器的容量可按预期在电抗器每相绕组上的压降来决定。一般选择压降为网侧相电压的2%~4%,也可按表1的数据选取
。
电感量L的计算公式如式(2)所示:
L=△UL/(2πfIn)=004Uvø/(πfIn)
式中:UV——交流输入相电压有效值(V);
ΔUL——电抗器额定电压降(V);
In——电抗器额定电流(A);
f——电网频率(Hz)。
进线电抗器压降不宜取得过大,压降过大会影响电机转矩。一般情况下选取进线电压的4%(88V)已足够,在较大容量的变频器中如75kW以上可选用10V压降
。
5直流电抗器和输出电抗器的作用
在有直流环节的变频系统中,在整流器后接入直流电抗器可以有效地改善功率因数,配合得当可以将功率因数提高到095,另外,直流电抗器能使逆变器运行稳定,并能限制短路电流,所以很多厂家生产的55kW以上的变频器都随机供应直流电抗器
。
输出电抗器的主要作用是补偿长线分布电容的影响,并能抑制变频器输出的谐波,起到减小变频器噪声的作用。有些厂家还提供有输出电抗器与无输出电抗器时,连接电机的导线允许的最大长度,表2是西门子公司提供的数据
。
6三相交流进线电抗器的设计计算
当选定了电抗器的额定电压降ΔUL,再计算出电抗器的额定工作电流In以后,就可以计算电抗器的感抗XL。电抗器的感抗XL由式(3)求得
:
XL=ΔUL/In(Ω)(3)
有了以上数据便可以对电抗器进行结构设计。
电抗器铁芯截面积S与电抗器压降ΔUL的关系,如式(4)所示:
式中:ΔUL——单位V;
f——电源频率(Hz);
B——磁通密度(T);
N——电抗器的线圈圈数;
Ks——铁芯迭片系数取Ks=093。
电抗器铁芯窗口面积A与电流In及线圈圈数N的关系如式(5)所示:
A=InN/(jKA)(5)
式中:j——电流密度,根据容量大小可按2~25A/mm2选取
;
KA——窗口填充系数,约为04~05。
铁芯截面积与窗口面积的乘积关系如式(6)所示:
SA=UI/(444fBjKsKA×10-4)(6)
由式(6)可知,根据电抗器的容量UI(=ΔULIn)值,选用适当的铁芯使截面积SA的积能符合式(6)的关系
。
假设选用B=06T,j=200A/cm2,Ks=093,KA=045,设A=15S,则电抗器铁芯截面与容量的关系为
:
为了使进线电抗器有较好的线性度,在铁芯中应有适当的气隙。调整气隙,可以改变电感量。气隙大小可先选定在2~5mm内,通过实测电感值进行调整
。
7电抗器电感量的测定
7.1直流电抗器LDC电感量的测定
铁芯电抗器的电感量和它的工作状况有很大关系,而且是呈非线性的,所以应尽可能使电抗器处于实际工作条件下进行测量。图4所示是测量直流电抗器的电路。在电抗器上分别加上直流电流Id与交流电流I~,用电容C=200μF隔开交直流电路,测
出LDC两端的交流电压U~与交流电流I~,可由式(9)、式(10)式近似计算电感值L。
7.2交流电抗器电感量的测定
带铁芯的交流电抗器的电感量不宜用电桥测量,因为测电感电桥的电源频率一般是采用1000Hz,因此测电感电桥只可用于测量空心电抗器
。
对于用硅钢片叠制而成的交流电抗器,电感量的测量可用工频电源的交流电压表——电流表法测量,如图5所示。通过电抗器的电流可以略小于额定值,为求准确可以用电桥测量电抗器线圈内
阻rL,每相电感值可按式(11)计算:
式中:U——交流电压表的读数(V);
I——交流电流表的读数(A);
rL——电抗器每相线圈电阻(Ω)。
由于电抗器线圈内阻rL很小,在工程计算中常可忽略。
可以从中看出接线的整体解析是:
有三相电源输入、输出连接电机以及制动电阻、控制电源灯端子。变频器的核心,主要有开关量输入端子、继电器输出端子,开路集电极输出,模拟量输入、输出,24V电源,10V电源,以及通信端口如485接口等。
使用多少伏电压是根据选择的变频器控制方式来决定的。比如控制变频器的启动和停止使用外部端子控制,只要短接S1、S2与com端即可;
这是一个无源的开关,用plc的输入端子控制即可,输出信号Y接S,公共端连接。无源电源不需要多少伏的电压。
再如继电器输出用于表示变频器故障指示灯,接直流或者交流电源,电源和指示灯串在继电器常开输出电路中即可。那么这个再带10v电源用于模拟量控制变频器的频率,一般是使用电位器调节输出电压调速用的。
扩展资料构造解析:
1、R、S、T是主电路电源端子,连接三相工频电源,内接变器整流电路。
2、U、V、W是变频器输出端子,连接三相电动机,内接逆变电路。
3、R1、S1是控制回路电源,与交流电源端子R、S连接。在保持异常显示和异常输出时,或当使用高功率因数转换器时,或希望R,S,T端子无工频电源输入时,控制电路也能工作,可拆下R-RI和S-S1之同的短路片,将两相工频电源直接接入R1、S1端子。
4、P、PR是连接制动电阻器,拆开端子PR-PX之间的短路片,在P-PR之间连接选件制动电阻器。
5、P、N是连接制动单元,连接选件型制动单元或电源再生或高功率因数转换器。
6、P、P1是连接DC电抗器,拆开端子P-P1间的短路片,连接选件改善功率因数用电抗器。
7、PR、PX是连接内部制动电阻,用短路片将PX-PR间短路,内部制动回路便生效。
8、变频器外壳接地用,必须与大地相接接地。
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