漲知識 | 變頻器應用之“小電感的大作用”
點擊數：6273 更新時間：11/21/2022 5:19:21 PM Tag:
變頻器應用 在工頻電路里，鐵心上只繞幾圈繞組所構成的小電感，是完全可以忽略不計的。但在高頻電路里，卻常常能取得意想不到的效果。長期在一線工作的變頻器應用工程師們在日常實踐中，總結出的小妙招，往往能夠出奇制勝。
1.安全加大變頻器與電動機距離的小實驗
實驗背景
在實際工作中，當電動機和變頻器之間的距離超過一定限度時，會出現一些不愉快的現象，如電動機的振動加劇，電動機側的電壓升高等等。說明書上介紹，當電動機和變頻器之間的距離超過100m(也有規定50m的)時，應在變頻器的輸出側接入輸出電抗器。但輸出電抗器非但價格較貴，還難以買到。
基本設想
由于變頻器的輸出電壓是由一系列高頻脈沖構成的，脈沖頻率高達10kHz或以上，波長較短。根據遠距離輸電的原理，當輸電距離與電壓的波長可以比擬時，電源端電壓的瞬時值就和接受端(電動機端)電壓的瞬時值不一致，從而產生反射波。電源輸出的電壓波和反射波相重疊，就會發生一些不希望看到的現象。理論分析表明，如果在電路里加入一些額外的器件(如電感)，就可以破壞原有的狀態。
實驗方法
變頻器的輸出端接一臺0.75kW的小電動機，小電動機放置在地上，不固定。不斷地延長輸出線。當輸出線延長至超過50m時，小電動機開始振動，如圖1 a)所示。
將變頻器的三根輸出線并在一起，在高頻磁環上繞1~2匝，串聯在輸出電路里，小電動機就不再振動了，如圖1 b)所示。
這個小實驗說明了，由于變頻器的輸出電壓是高頻脈沖序列，所以，一個很小的電感，也能起比較顯著的作用。
圖1 小實驗電路
a)聯接線超過50m b)接入小電感
2.一個改善功率因數的小故事
一個求助電話
某公司為一家塑料廠的一個車間配置了十余臺變頻器，結果，車間變壓器的輸出電壓變成了三角波，功率因數極低，影響了其他設備的正常運行。
公司老板打電話向維修人員咨詢，維修人員說每臺變頻器都配置電抗器呀。老板說，這我也知道。但電抗器挺貴的，用戶不肯出錢，我出錢就賠本了。
解決辦法
方案：用一導線在高頻磁環上多繞幾圈，如圖2a)所示，作為簡易直流電抗器，接入電路，如果導線較粗，難以繞制的話，則多買幾個高頻磁環，導線直接穿入磁環，如圖2b)所示。
后來，果然解決了問題。
圖2 簡易直流電抗器
a)導線較細 b)導線較粗 c)接線位置
3.輸出電抗器的發熱及改善的小技巧
實際問題
不少用戶反映，輸出電抗器存在兩個問題：一是噪音大;二是鐵心發熱嚴重。
問題很可能發生在鐵心上。因為變頻器輸出電流里的高次諧波成分，而國產的輸出電抗器所用的硅鋼片，都只能用一般變壓器用的硅鋼片，如采用特殊的硅鋼片，將增加成本，難以被用戶接受。而硅鋼片里的渦流損失和磁滯損失都和頻率的二次方成正比。所以，當用在高頻電路里時，鐵心容易發熱。
解決辦法
在變頻器的輸出電路中，串聯一點小電感，以減小輸出電流中的諧波成分。
將三根輸出線并在一起，同時在高頻磁環上繞上若干匝，串聯在變頻器和輸出電抗器之間，如圖3所示。據用戶反映，此法較好地解決了上述問題。
圖3 輸出電抗器前串聯小電感
4.利用簡易濾波器減少干擾
用戶的問題大致有兩種情形：
無抗干擾措施
部分用戶不知道采用變頻調速后，需要配置一些抗干擾器件，如濾波器等，在使用過程中發現變頻器對其他設備產生干擾，例如，在變頻器旁邊不能打手機等等。
抗干擾措施不力
部分用戶已經配置了輸入、輸出濾波器，但仍存在干擾問題，說明所配置的濾波器效果不夠好。這也是常見的情況，因為無源濾波器件很難把高次諧波成分濾得很干凈。
解決辦法
針對以上兩種情形，我都建議他們自制簡易濾波器，接在變頻器的輸出側，如圖4a)所示。對于原來未配置濾波器的用戶來說，等于配置了一個濾波器;對于已配置濾波器而效果欠佳的用戶來說，則是增加了一個輔助濾波器。具體方法如下：
將變頻器的三根輸出線以相同的方法在同一個高頻磁心上繞制3~4圈，如圖4b)的上部所示。
如果輸出側的導線較粗，難以多圈繞制時，可以在多加幾個高頻磁心的情況下，只繞一圈，也可以取得相同的效果，如圖b)的下部所示，也可以再多加幾個高頻磁心，把三根導線直接穿過磁心即可。
圖4 簡易輸出濾波器
a)濾波器的接法 b)濾波的結構
