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電抗器在變頻改造中的妙用

發(fā)布時(shí)間:2008-11-02

中心論題:

  • 電網(wǎng)電壓波形的畸變形成了電壓尖峰,會(huì)使電器設(shè)備不堪其沖擊而損壞
  • 利用串聯(lián)電抗的方法可以有效的解決上述問題

解決方案:

  • 在小功率變頻器的電源輸入側(cè)串入三相電抗器,可避免電源側(cè)的浪涌電壓沖擊
  • 為無功功率補(bǔ)償柜中的電容器加裝XD1電容浪涌電流抑制器可有效改善整個(gè)電網(wǎng)內(nèi)的浪涌沖擊

一、滑差調(diào)速電機(jī)在進(jìn)行變頻節(jié)能改造時(shí),由于考慮到在變頻器出現(xiàn)故障后,還能應(yīng)急調(diào)速運(yùn)行,故保留了原勵(lì)磁盒(簡稱調(diào)速盒)及原滑差機(jī)構(gòu)。在運(yùn)行中將調(diào)速盒上的調(diào)速旋鈕調(diào)至全速位置,負(fù)載側(cè)所需轉(zhuǎn)速改由變頻器給定,以達(dá)到調(diào)速和節(jié)能運(yùn)行之目的。但如此改造后,出現(xiàn)了調(diào)速盒或滑差機(jī)構(gòu)中的勵(lì)磁線圈屢次燒毀的事故。為什么原工頻調(diào)速時(shí)不易損壞,改造為變頻拖動(dòng)后屢次損壞呢?

分析如下:
1、原工頻勵(lì)磁調(diào)速時(shí),在一定的調(diào)速范圍內(nèi),反饋電壓的建立,使勵(lì)磁線圈內(nèi)的勵(lì)磁電流,維持在一個(gè)較小的幅度內(nèi),基本上不會(huì)達(dá)到最大值,除非是全速運(yùn)行狀態(tài)下才能達(dá)到最大值。在變頻運(yùn)行中,電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速為變頻器所控制,也許只達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的一半,速度反饋電壓只達(dá)到一半的幅度,此時(shí)調(diào)速盒給定的轉(zhuǎn)速卻是全速。調(diào)速盒“以為”電機(jī)轉(zhuǎn)速小于給定值,因而一直輸出最大的勵(lì)磁電流(電壓),施加于勵(lì)磁線圈上,勵(lì)磁線圈的溫升加大,是造成勵(lì)磁線圈易于損壞的一種因素。

2、調(diào)速盒的勵(lì)磁線圈的電源與變頻器進(jìn)線電源在同一供電支路上,實(shí)質(zhì)上是接于一處的。變頻器內(nèi)部的三相整流器為非線性元件,較大幅度整流電流的吸入,導(dǎo)致了電源側(cè)電壓(電流)波型的嚴(yán)重畸變,形成了不可忽視的尖峰電壓和諧波電流,這就有可能造成勵(lì)磁線圈的匝間擊穿,或調(diào)速盒內(nèi)的續(xù)流二極管擊穿、調(diào)壓可控硅擊穿也同時(shí)導(dǎo)致了勵(lì)磁線圈的燒毀!這應(yīng)是調(diào)速盒和勵(lì)磁線圈屢次燒毀的主要因素。

二、在某地安裝了一臺(tái)小功率變頻器,先后出現(xiàn)了燒毀三相整流橋的故障。變頻器為2.2kW,所配電機(jī)為1.1kW,且負(fù)載較輕,運(yùn)行電流不到2A,電源電壓在380V左右,很穩(wěn)定。因而現(xiàn)場看不出什么異常。但先后更換了三臺(tái)變頻器,運(yùn)行時(shí)間均不足二個(gè)月,檢查都是三相整流橋燒毀,原因何在呢?赴現(xiàn)場全面檢查,發(fā)現(xiàn)在同一車間、同一供電線路上還安裝了另兩臺(tái)大功率變頻器,三臺(tái)變頻器既有同時(shí)運(yùn)行、也有不同時(shí)起/停的可能。大功率變頻器的運(yùn)行與起停,也許就是小功率變頻器損壞的元兇!

原因同上,流入兩臺(tái)大功率變頻器的非線性電流,使得電源側(cè)電壓(電流)波型的畸變分量大大增加(相當(dāng)于在現(xiàn)場安裝了兩臺(tái)電容補(bǔ)償柜,因而形成了波蕩的電容投切電流),但對于大功率變頻器而言,由于其內(nèi)部空間較大,輸入電路的絕緣處理易于加強(qiáng),所以不易造成過壓擊穿,但小功率變頻器,因內(nèi)部空間較小,絕緣耐壓是個(gè)薄弱環(huán)節(jié),電源側(cè)的浪涌電壓沖擊,便使其在劫難逃了。

另外,相對于電源容量而言,小功率變頻器的功率顯然太不匹配。當(dāng)變頻器的功率容量數(shù)倍小于電源容量時(shí),變頻器輸入側(cè)的諧波分量則大為增強(qiáng),這種能量,也是危及變頻器內(nèi)三相整流橋的一個(gè)不容忽視的因素。

三、某化工廠安裝了數(shù)臺(tái)進(jìn)口變頻器,工作電流和運(yùn)行狀態(tài)都正常,但也屢次出現(xiàn)炸毀整流橋的故障,往往在運(yùn)行中毫無征兆地就爆裂了?,F(xiàn)場勘測和分析:該廠為補(bǔ)償無功功耗,在電控室安裝了數(shù)臺(tái)電容補(bǔ)償柜。大容量電容器的投、切在電網(wǎng)中形成了幅值極高的浪涌電壓和浪涌電流。觀察電容補(bǔ)償柜中的電容進(jìn)線,并未按常規(guī)要求加裝浪涌抑制電抗器,此電抗器的作用實(shí)質(zhì)上不但抑制了進(jìn)入電容器的浪涌電流,也同時(shí)改善了整個(gè)電網(wǎng)內(nèi)的浪涌沖擊。

當(dāng)生產(chǎn)線進(jìn)行了變頻改造后,補(bǔ)償電容的投、切(充、放電)電流與變頻器整流造成的諧波電流互相放大,在電網(wǎng)系統(tǒng)中形成了瞬時(shí)的動(dòng)蕩的電壓尖峰,該電壓尖峰遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電源電壓,擊穿變頻器中的整流模塊也就順理成章了。

如何解決以上問題呢?綜合起來看,以上三個(gè)問題其實(shí)只是一個(gè)問題,即電網(wǎng)電壓波形的畸變形成了電壓尖峰,使電器設(shè)備不堪其沖擊而損壞,因而處理的措施也很簡單。

在調(diào)速電機(jī)勵(lì)磁線圈的電源輸入側(cè),就地取材,串入了由BK型控制變壓器二次測12V或24V繞組的“電抗器”;在小功率變頻器的電源輸入側(cè),也串入了價(jià)廉物美的由XD1電容浪涌抑制線圈改做的“三相電抗器”;為無功功率補(bǔ)償柜中的電容器加裝了XD1電容浪涌電流抑制器。經(jīng)上述處理后,此三個(gè)問題未再出現(xiàn)過。使用效果是優(yōu)良的,改造成本是低廉的。且免去了外地加工購料的麻煩,縮短了改造工期。舉一反三,臨機(jī)應(yīng)變,好多繁瑣的問題其實(shí)是可以“簡易”為之的。
 

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