关注 | 变频器应用之“小电感的大作用”

        1、安全加大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。
 

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。
 

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。
 

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。
 

图4 简易输出滤波器
 

        a)滤波器的接法 b)滤波的结构