對于大、中容量電力傳動系統(tǒng)應(yīng)用變頻器的幾點建議

　　如今，隨著國家節(jié)能政策的漸漸深入人心，交流電動機調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)邁進以變頻調(diào)速為主導(dǎo)的發(fā)展階段，尤其在低電壓、中小容量電動機調(diào)速上的應(yīng)用已經(jīng)被認定為電力需求側(cè)的最佳節(jié)能設(shè)備，代表著今后電氣傳動的發(fā)展方向。在這種信念的支配下，低壓變頻器在大、中容量電動機調(diào)速上的應(yīng)用已不鮮見，單臺的最大功率段的應(yīng)用已經(jīng)達到220～560kW，隨之負面效應(yīng)漸漸出現(xiàn)。 

　　1 變頻器諧波的危害 

　　眾所周知，無論是VVVF控制、矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的低壓變頻器輸入側(cè)均為整流回路，具有非線性特性，所產(chǎn)生的高次諧波使輸入電源的電流波形、電壓波形發(fā)生畸變；變頻器輸出側(cè)為一系列矩形波組成的脈寬調(diào)制的接近于三相正弦波形的交流電，輸出電壓和電流波形中均含有高次諧波。在交流電動機的變頻調(diào)速工況下，不僅變頻器內(nèi)部的電力電子器件產(chǎn)生熱損耗和風(fēng)扇運行消耗電能，而且變頻器輸出側(cè)產(chǎn)生的諧波電流與諧波磁勢均能夠使電動機產(chǎn)生脈動旋轉(zhuǎn)磁場而降低輸出轉(zhuǎn)矩，在電力電纜和電動機的定、轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生銅損、鐵損及雜散損耗，導(dǎo)致電動機的運行效率下降、電動機發(fā)熱、電力電纜發(fā)熱和增加線路損耗。尤其是低壓大、中容量電動機的變頻調(diào)速，上述諧波的影響將更為顯著，嚴重時將使電動機和電力電纜的使用壽命明顯縮短。 

　　變頻器的運行效率僅見少數(shù)使用說明書上有所標(biāo)示，例如艾默生變頻器說明書注明的運行效率為：45 kW及以下功率段的通用變頻器≥93%；55 kW及以上功率段的通用變頻器≥95%。通常，在變頻器上端都安裝有1至3個冷卻風(fēng)扇，以便將內(nèi)部電力電子器件散發(fā)的熱量及時排出。在大功率的變頻電控柜上，還應(yīng)當(dāng)考慮安裝柜內(nèi)出風(fēng)口冷卻風(fēng)扇。在變頻器輸出電力電纜超過80m或電動機功率較大以及電源電壓波形畸變嚴重或電源變壓器容量較大時，變頻器還需要配置輸入、輸出和直流電抗器，不僅增加電力線路的電壓降（輸入電抗器壓降4.4V左右；輸出電抗器壓降9V左右），使電動機輸出轉(zhuǎn)矩降低，而且也是變頻電控柜內(nèi)不可忽視的熱源。同時，變頻器的故障率也將隨之環(huán)境溫度升高而成指數(shù)上升，環(huán)境溫度每升高10℃變頻器使用壽命減半。 

　　2 變頻調(diào)速與工頻電力傳動的比較 

　　資料表明，變頻調(diào)速與工頻電力傳動比較，由于諧波的存在，電動機的總損耗將增加約30%，電流約增加10%，溫升約提高20%。電動機在低于額定轉(zhuǎn)速的變頻工況運行狀態(tài)下，由于自冷風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的降低，冷卻風(fēng)量降低使冷卻效果下降，因此電動機的過熱現(xiàn)象將更加嚴重。同時，由于諧波的影響，電動機繞組上的電壓分布也變得很不均勻，再加上變頻矩形波的電壓變化率很高，極易發(fā)生繞組匝間短路事故。另外，諧波產(chǎn)生的噪音對電動機繞組的絕緣也是一種破壞作用。隨著變頻器的大量投入運行，由于諧波污染日益加重，不僅嚴重地影響電能質(zhì)量，降低電能傳輸和利用效率，而且電動機和供電變壓器的發(fā)熱情況也日漸明顯暴露，甚至在額定電流下運行時也能夠超過容許溫升，危及電氣設(shè)備運行的安全可靠性。 

　　變頻器在選擇輸出電力電纜時，如果按工頻電源供電條件選擇規(guī)定截面積的電力電纜，由于電纜內(nèi)含有諧波電流分量，則產(chǎn)生附加銅損和雜散損耗使其發(fā)熱量明顯增加；若選擇大一檔橫截面積的電力電纜時，則電纜對地電容增大使其對地漏電流增大，截面積每增加一檔，變頻器輸出電流應(yīng)降低5%的額度使用。 

　　3 變頻器諧波的量化、污染與治理 

　　上述諧波的影響，對于200 kW及以下功率段的的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)來說，雖然還不夠十分明顯，但是對于220 kW及以上功率段的變頻器來說，其影響決不可低估。例如日本三菱公司的A240系列變頻器，在額定電壓400V時：額定功率220 kW時，基波電流355A；額定功率250 kW時，基波電流403A；額定功率280 kW時，基波電流450A�？梢娭C波電流所占份額之大，必然通過變頻器輸入側(cè)電源線、輸出側(cè)電纜線和接地線向空間輻射與沿線路干擾接在同一電源的電氣設(shè)備。特別是空間輻射對臨近的通訊設(shè)備、計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)與信號線均產(chǎn)生不同程度的影響，嚴重時將使受干擾的設(shè)備不能工作。 

　　目前，雖然有源或無源濾波器能夠補償高壓或低壓變頻器產(chǎn)生的諧波電流，并且已經(jīng)有通用系列化的小功率產(chǎn)品進入市場，但是畢竟是只能治標(biāo)而不能治本,況且濾波器本身也要消耗一定的電能，同時還引發(fā)一些新的問題。問其根本的原因，均為濾波器和變頻器內(nèi)的逆變器高速工博士工業(yè)品商城聲明：凡資訊來源注明為其他媒體來源的信息，均為轉(zhuǎn)載自其他媒體，并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點，也不代表本網(wǎng)站對其真實性負責(zé)。您若對該文章內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑，請立即與商城(www.podvhdv.cn)聯(lián)系，本網(wǎng)站將迅速給您回應(yīng)并做處理。
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