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电抗器的基本知识和选择



其它电抗器
高压电网上用的限流空心电抗器,大型电动机的降压起动电抗器、电炉 用的匹配电抗器、三相均衡电流用的均流电抗器、雷达用的储能电抗器、 还有分裂电抗器、试验电抗器等很多用途。
变频应用中的电抗器选件

在变频器的输入侧可加以下选件
1. Input Reactor 进线电抗器,输入电抗器可以抑制谐波电流,提高功 率因数以及削弱输入电路中的浪涌电压、电流对变频器的冲击,削 弱电源电压不平衡的影响,一般情况下,都必须加进线电抗器。 2. 输入EMC 滤波器,EMC 滤波器的作用是为了减少和抑制变频器所 产生的电磁干扰。EMC 滤波器有两种,A 级和B 级滤波器。EMC A 级滤波器用在第二类场合即工业场合,满足EN50011A 级标准。 EMC B 级滤波器多用于第一类场合即民用、轻工业场合,满足 EN50011 B 级标准。
变频应用中的电抗器选件
3. 电感量的选择 电抗器的额定电感量也是一个重要的参数!若电感量选择不合适,会直 接影响额定电流下的电压降的变化,从而引起故障。而电感量的大小取 决于电抗器铁芯的截面积和线圈的匝数与气隙的调整。 4. 输出电抗器电感量的选择是根据在额定频率范围内的电缆长度来确 定,然后再根据电动机的实际额定电流来选择相应电感量要求下的铁芯 截面积和导线截面积,才能确定实际电压降。 5. 理想的电抗器在额定交流电流及以下,电感量应保持不变,随着电流 的增大,而电感量逐渐减小。 当额定电流大于2倍时,电感量减小到额定电感量的0.6倍。 当额定电流大于2.5倍时,电感量减小到额定电感量的0.5倍。 当额定电流大于4倍时,电感量减小到额定电感量的0.35倍
符号表示:

电抗器也叫电感器,一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产 生磁场,所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长 直导体的电感较小,所产生的磁场不强,因此实际的电抗器是导线绕成 螺线管形式,称空心电抗器;有时为了让这只螺线管具有更大的电感, 便在螺线管中插入铁心,称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗,比较科 学的归类是感抗器(电感器)和容抗器(电容器)统称为电抗器,然而 由于过去先有了电感器,并且被称谓电抗器,所以现在人们所说的电容 器就是容抗器,而电抗器专指电感器。
7. 最大交流电流Inmax(A) 电抗器电压降为Δµ时所通过的交流电流的最大数值。 一般情况 In=Inmax(100%) In=0.8Inmax(80%) 8. 额定基波频率f(HZ) 抗器运行的电网(线路)基本频率。50HZ或60HZ
电抗器的应用及电路

变频器配套电抗器的应用
现代工业生产几乎都使用变频器,例如机电工程、鼓风机运转、皮带运 输机械、起重设备、造纸机械、电线电缆生产机械等都要用到变频调速, 在这些设备运行中电抗器和滤波器是必不可少的辅助装置,它能在变频 电源向电动机供电时减小线路中的谐波成分,保护机电系统安全运行。 典型的应用如图1所示:
L C1 RL C1 L C1 RL
图 ( 7)
电抗器的应用及电路

平波电抗器
平波电抗器用于整流以后的直流回路中。整流电路的脉波数总是有限的, 在输出的整直电压中总是含有纹波。这种纹波往往是有害的,需要由平 波电抗器加以抑制。直流输电的换流站都装有平波电抗器,使输出的直 流接近于理想直流。直流供电的晶闸管电气传动中,平波电抗器也是不 可少的。
155uF 75uF 50uF 25uF
900V 50HZ
65.43mH
900V 50HZ
135.2mH
900V 50HZ
202.85mH
900V 50HZ
405.7mH
图 ( 5)
电抗器的应用及电路

中性点接地电抗器
有的低压电网供电线路是380V三相三线制,没有中性线,如果要用单相 相电压由于没有中性线无法接出相电压,要另加三相Y/Y。变压器则体 积太大,而用三相交流电抗器,人为地造出一个中性点,那么就可以在 任何一相中接出相电压,见图6所示。
电抗器的分类

按结构及冷却介质、按接法、按功能、按用途进行分类。
1. 按结构及冷却介质,分为:空心式、铁心式、干式、油浸式等,例如 干式空心电抗器、干式铁心电抗器、油浸铁心电抗器、油浸空心电抗器、 夹持式干式空心电抗器、绕包式干式空心电抗器、水泥电抗器等。
2. 按接法:分为并联电抗器和串联电抗器。 3. 按功能:分为限流和补偿。 4. 按用途:按具体用途细分,例如限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗 器、功率因数补偿电抗器、串联电抗器、平衡电抗器、接地电抗器、消 弧线圈、进线电抗器、出线电抗器、饱和电抗器、自饱和电抗器、可变 电抗器(可调电抗器、可控电抗器)、轭流电抗器、串联谐振电抗器、 并联谐振电抗器等。
电抗器的应用及电路

三相进线电抗器在整流电线中的应用
采用三相整流电路时,一般功率都在几千瓦到几十千瓦,如果电源电压 发生突变,其电压上升率dV/dt>20V/us 时,就可能导致可控整流元器件 误导通,如果有整流变压器,见图2所示电路,此主变压器的漏感和阻容 保护吸收回路能起到限制浪涌电压的作用。而现在大多数电流设备上都 节约了大功率的整流变压器,将三相交流电网电压直流加到三相整流电 路上,为了防止在接通电源的瞬间所产生的浪涌电流,需在电源输入端 插入三相电抗器,见图3SPKD NhomakorabeaSJKS
SCKS
A B C
图 ( 1)
M
电抗器的应用及电路 说明: 1. 在图1中的SJKS是该设备的三相输入电抗器(进线电抗器)。用来限制 电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击,平滑电源电压中包含的尖 峰脉冲,或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷, 有效地保护变频器 和改善功率因数,它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。

变频器使用电抗器应如何选择?
下面从额定交流电流的选择、电压降、电感量的选择、对应额定电流的 电感量与电缆长度等方面进行分析。 1. 额定交流电流的选择 额定交流电流是从发热方面设计电抗器的长期工作电流,同时应该考虑 足够的高次谐波分量。即输出电抗器实际流过的电流是变频器电机负载 的输出电流。 2. 电压降 电压降是指50HZ时,对应实际额定电流时电抗器线圈两端的实际电压 降。通常选择电压降在4V~8V左右。
电抗器基本名词(一)

常用基本名词的定义
1. 电感量L(H) 电抗器的电感量是相电感,是在规定频率下相电压降为Δµ时电感值。
2. 电抗百分比(%) 电抗器的电抗值与串连的电容器容抗值之比,以百分值表示。 3. 电压降Δµ(V) 电抗器通过额定电流In时,电抗器的相电压降。 4. 相对电压降µx(%) 电抗器相电压降Δµ与电网进线的相电压u相的比值的百分值表示。
电抗器基本名词(二)
5. 额定电压Un(V) 电抗器连接线路系统电网的线电压.常用如下: 单相:230V 400V 三相:400V 500V 690V 750V 1140V
6. 额定交流电流In(A) 电抗器长期工作电流的数值,考虑了足够的高次谐波分量以及电抗器绝 缘等级所限制发热量方面的因素所设定的数值。
变频应用中的电抗器选件

在变频器输出侧可加以下几种选件
1. Output reactor 输出电抗器,当变频器输出到电机的电缆长度大于产 品规定值时,应加输出电抗器来补偿电机长电缆运行时的耦合电容 的充放电影响,避免变频器过流。 输出电抗器有两种类型,一种输出电抗器是铁芯式电抗器,当变频 器的载波频率小于3KHZ时采用。另一种输出电抗器是铁氧体式,当 变频器的载波频率小于6KHZ时采用。变频器输出端增加输出电抗器 的作用是为了增加变频器到电动机的导线距离,输出电抗器可以有 效抑制变频器的IGBT 开关时产生的瞬间高电压,减少此电压对电缆 绝缘和电机的不良影响。同时为了增加变频器到电机之间的距离可 以适当加粗电缆,增加电缆的绝缘强度,尽量选用非屏蔽电缆。
A B C
RL
图 ( 2)
A B C
LA LB LC
图 ( 3)
RL
电抗器的应用及电路

谐波电抗器(单相或三相)
在电网或电气设备中含有高次谐波的成分,使正弦波的波形发生畸变, 会使用电设备产生附加的损耗,使机箱内的温度升高,所以要将此谐波 分量吸收掉,改善供电质量,谐波成分有:三次谐波,即150Hz的成分 约占30%,五次谐波,即250Hz的成分约占10%,而七次谐波仅占5%。 吸收回路采用LC串联谐振,谐振频率与谐波频率相等时,当XL=XC时回 路阻抗Z=R2+(XL-XC) 由于谐振频率f等于谐波分量时,在此一频率上的阻抗Z=R,R为回路中 的电阻,因此阻抗Z=0,即可对此谐波频率进行短路,但对主回路50Hz 是没有影响的,但是谐波成分是三、五、七、九、十一次之多,所以对 不同频率需要设备不同的吸收回路,好在九、十一次的谐波分量按级数 递减,可以忽略不计,因此在电气设备中,大多只设备五次、七次LC吸 收回路,三次谐波分量虽很大,但因LC吸收回路的频率与主频50Hz比 较接近,一般不设置三次LC吸收回路,只有在铁磁谐振式稳压器中,设 置三次和五次吸收回路,以改善波形失真。 各次吸收回路的LC参数,以 供大家参考!见图4。
电抗器的应用及电路
三 次 150HZ
五 次 250HZ
七 次 350HZ
九 次 450HZ
十 一 次 550HZ
7.5mH
4.1mH
2.6mH
2.5mH
2.1mH
150uF
100uF
80uF
50uF
40uF
图 ( 4)
电抗器的应用及电路

并联电抗器
在电容器两端加上工频交流电压测试时,有很大的容性电流,如交流 450V的电力电容器其容量很大,无功功率达10KVar,耐压试验时要在 电容器两端加上二倍的工作电压,即在900V时,无功功率要增大到40 Kvar,那么测试交流耐压的设备容量要很大,如果在电容两端并联一个 电抗器,使感抗XL等于容抗XC,以抵消电容电流,使测试时的耐压试 验设备的容量可大大减小,例如图5的LC并联电路中的电抗器,可以减 小电容器在测试时的无功电流。
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