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电气元件 | 变频器应用之“小电感的大作用”

电气技术 小编 118次浏览 0个评论 扫描二维码

在工频电路里,铁心上只绕几圈绕组所构成的小电感,是完全可以忽略不计的。但在高频电路里,却常常能取得意想不到的效果。长期在一线工作的技术专家们在日常实践中,总结出的小妙招,往往能够出奇制胜。

1、安全加大变频器与电动机距离的小实验

实验背景

在实际工作中,当电动机和变频器之间的距离超过一定限度时,会出现一些不愉快的现象,如电动机的振动加剧,电动机侧的电压升高等等。说明书上介绍,当电动机和变频器之间的距离超过100m(也有规定50m的)时,应在变频器的输出侧接入输出电抗器。但输出电抗器非但价格较贵,还难以买到。

基本设想

由于变频器的输出电压是由一系列高频脉冲构成的,脉冲频率高达10kHz或以上,波长较短。根据远距离输电的原理,当输电距离与电压的波长可以比拟时,电源端电压的瞬时值就和接受端(电动机端)电压的瞬时值不一致,从而产生反射波。电源输出的电压波和反射波相重叠,就会发生一些不希望看到的现象。理论分析表明,如果在电路里加入一些额外的器件(如电感),就可以破坏原有的状态。

实验方法

变频器的输出端接一台0.75kW的小电动机,小电动机放置在地上,不固定。不断地延长输出线。当输出线延长至超过50m时,小电动机开始振动,如图1 a)所示。

将变频器的三根输出线并在一起,在高频磁环上绕1~2匝,串联在输出电路里,小电动机就不再振动了,如图1 b)所示。

这个小实验说明了,由于变频器的输出电压是高频脉冲序列,所以,一个很小的电感,也能起比较显著的作用。

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图1 小实验电路

a)联接线超过50m b)接入小电感

2、一个改善功率因数的小故事

一个求助电话

某公司为一家塑料厂的一个车间配置了十余台变频器,结果,车间变压器的输出电压变成了三角波,功率因数极低,影响了其他设备的正常运行。

公司老板打电话向维修人员咨询,维修人员说每台变频器都配置电抗器呀。老板说,这我也知道。但电抗器挺贵的,用户不肯出钱,我出钱就赔本了。

解决办法

方案:用一导线在高频磁环上多绕几圈,如图2a)所示,作为简易直流电抗器,接入电路,如果导线较粗,难以绕制的话,则多买几个高频磁环,导线直接穿入磁环,如图2b)所示。后来,果然解决了问题。

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图2 简易直流电抗器

a)导线较细 b)导线较粗 c)接线位置

3、输出电抗器的发热及改善的小技巧

实际问题

不少用户反映,输出电抗器存在两个问题:一是噪音大;二是铁心发热严重。

问题很可能发生在铁心上。因为变频器输出电流里的高次谐波成分,而国产的输出电抗器所用的硅钢片,都只能用一般变压器用的硅钢片,如采用特殊的硅钢片,将增加成本,难以被用户接受。而硅钢片里的涡流损失和磁滞损失都和频率的二次方成正比。所以,当用在高频电路里时,铁心容易发热。

解决办法

在变频器的输出电路中,串联一点小电感,以减小输出电流中的谐波成分。

将三根输出线并在一起,同时在高频磁环上绕上若干匝,串联在变频器和输出电抗器之间,如图3所示。据用户反映,此法较好地解决了上述问题。

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图3 输出电抗器前串联小电感

4、利用简易滤波器减少干扰

用户的问题大致有两种情形:

无抗干扰措施

部分用户不知道采用变频调速后,需要配置一些抗干扰器件,如滤波器等,在使用过程中发现变频器对其他设备产生干扰,例如,在变频器旁边不能打手机等等。

抗干扰措施不力

部分用户已经配置了输入、输出滤波器,但仍存在干扰问题,说明所配置的滤波器效果不够好。这也是常见的情况,因为无源滤波器件很难把高次谐波成分滤得很干净。

解决办法

针对以上两种情形,我都建议他们自制简易滤波器,接在变频器的输出侧,如图4a)所示。对于原来未配置滤波器的用户来说,等于配置了一个滤波器;对于已配置滤波器而效果欠佳的用户来说,则是增加了一个辅助滤波器。具体方法如下:

将变频器的三根输出线以相同的方法在同一个高频磁心上绕制3~4圈,如图4b)的上部所示。

如果输出侧的导线较粗,难以多圈绕制时,可以在多加几个高频磁心的情况下,只绕一圈,也可以取得相同的效果,如图b)的下部所示,也可以再多加几个高频磁心,把三根导线直接穿过磁心即可。

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图4 简易输出滤波器

a)滤波器的接法 b)滤波的结构

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