变频器外围设备及其选择

变频器外围设备及其选择

    变频器的运行离不开一些外围设备，这些外围设备通常都是选购件。选用外围设备的目的是：①提高变频器的某种性能；②变频器和电动机的保护；③减小变频器对其他设备的影响等。

不同类型及不同品牌的变频器，其外围设备也不尽相同，以中等容量通用变频器为例，其外围设备如图4 50所示。

    图4- 50变频器的外围设备

    T一电源变压器；QF一电源侧断路器；KMl-电源侧电磁接触器；FIL-无线电噪声滤波器；ACLl-电源侧交流电抗器；R制动电阻；KM2-电动机侧电磁接触器；KM3工频电网切换用接触器；ACL2-电动机侧交流电抗器

    1．申、源蛮压器T

    电源变压器用于将高压电源变换到通用变频器所需的电压等级，例如200V量级或400V}级等。由于变磊器的输入电流含有一定量的高次谐波，使电源侧的功率因数降低，若再考虑变频器的运行效率，则变频器按下式考虑

        (4 - 26)

    其中，变频器功率因数在有输入交流电抗器ACLI时取o．8～0. 85，无输入电抗器ACLI时则取o．6～0. 80变频器效率可取o．95，变频器输出功率应为所接电动机的总功率。

    一蝼变频器生产厂冢所推荐的变压器容量的参考值常按经验取变频器容量的130%左右。

    2．断路器和接触器

    (1)电源侧断路器QFo电源侧断路器用于电源回路的开闭，在出现过电流或短路事故时自动切断电源，以防事故扩大。如果需要进行接地保护，也可以采用漏电保护式断路器。需要注意的是，使用变频器都应采用断路器。DZ型断路器如图4- 51所不。    …，，，

(2)电磁接触器KMI。电磁接触器（见图4—52）用于电源的开闭，在变频器保护功能起作用时，切断电源。对于电网停电后的复电，可以防止自动再投入以保护设备的安全及人身安全。

图4-51  DZ型断路器

图4-52电磁接触器

    (3)电磁接触器KM2和KM3。用于变频器和工频电网之间的切换运行。在这种方式下KM2是必不可少的，它和KM3之间的联锁可以防止变频器的输出端接到工频电网上。一旦出现变频器输出端接到工频电网的情况，将损坏变频器。如果不需要变频器．_工频电网的切换功能，可以不要KM2。注意，有些机种要求KM2只能在电动机和变频器停机状态下进行通断。

    3．滤波器和电抗器

    (1)无线电噪声滤波器FIL。用于限制变频器因高次谐波对外界的干扰，可酌情选用。图4 53所示为滤波器FIL的外形。

(2)交流电抗器ACLI和ACL2。ACLI用于节制变频器输入侧的微波电流，改善功率因数。是否选用视电源变压器与变频器容量的匹配情况及电网电压允许的畸变程度而定，一般情况以采用为好。ACL2用于改善变频器输出电流的波形，降低电动机的噪声。图4- 54所示为三相电抗器。选择合适的电抗器与变频器配套使用，既可以抑制谐波电流，降低变频器系统所产生的谐波总量，提高变频器的功率因数，又可以抑制来自电网的浪涌电流对变频器的冲击，保护变频器、降低电动机噪声，保证变频器和电动机的可靠运行。

图4- 53滤波器FIL

图4- 54三相交流电抗器

    4．制动电咀

    制动电阻单元_R。制动电阻单元用于吸收电动机再生制动的再生电能，可以缩短大惯量负载的自由停车时间；还可以在位能负载下放时，实现再生运行。

    异步电动机因设定频率突降而减速时，如果轴转速高于由频率所决定的同步转速，则异步电动机处于再生发电运行状态。运动系统中所存储的动能经逆变器回馈到直流侧，中间直流回路的滤波电容器的电压会因吸收这部分回馈能量而提高。如果回馈能量较大，则有可能使变频器的过电压保护功能动作。利用制动电阻可以耗散这部分能量，使电动机的制动能力提高。制动电阻的选择，包括制动电阻的阻值及容量的计算，可按如下步骤进行。

    (l)制动转矩的计算。制动转矩TB (N·m)可由下式计算

        (4 - 27)

式中GD2m——电动机的飞轮矩，N·m2；

    GD2L一一负载折算到电动机轴上的飞轮矩，N·m2；

    TL——负载转矩，N·m;

    n1——减速开始速度，r/rmn;

    N2——减速完成的速度，r/min；

    ts——减速时间，s。

    (2)制动电阻阻值的计算。在附加制动电阻进行制动的情况下，电动机内部的有功损耗部分折合成制动转矩，大约为电动机额定转矩的20%。考虑到这一焦，可用下式计算制动电阻的值(Ω)为

        (4 -28)

式中UD-直流回路电压，V;

    TB-

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