如今，隨著國家節(jié)能政策的漸漸深入人心，交流電動機(jī)調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)邁進(jìn)以變頻調(diào)速為主導(dǎo)的發(fā)展階段，尤其在低電壓、中小容量電動機(jī)調(diào)速上的應(yīng)用已經(jīng)被認(rèn)定為電力需求側(cè)的最佳節(jié)能設(shè)備，代表著今后電氣傳動的發(fā)展方向。在這種信念的支配下，低壓變頻器在大、中容量電動機(jī)調(diào)速上的應(yīng)用已不鮮見，單臺的最大功率段的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到220～560kW，隨之負(fù)面效應(yīng)漸漸出現(xiàn)。 

　　1 變頻器諧波的危害 

　　眾所周知，無論是VVVF控制、矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的低壓變頻器輸入側(cè)均為整流回路，具有非線性特性，所產(chǎn)生的高次諧波使輸入電源的電流波形、電壓波形發(fā)生畸變；變頻器輸出側(cè)為一系列矩形波組成的脈寬調(diào)制的接近于三相正弦波形的交流電，輸出電壓和電流波形中均含有高次諧波。在交流電動機(jī)的變頻調(diào)速工況下，不僅變頻器內(nèi)部的電力電子器件產(chǎn)生熱損耗和風(fēng)扇運(yùn)行消耗電能，而且變頻器輸出側(cè)產(chǎn)生的諧波電流與諧波磁勢均能夠使電動機(jī)產(chǎn)生脈動旋轉(zhuǎn)磁場而降低輸出轉(zhuǎn)矩，在電力電纜和電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生銅損、鐵損及雜散損耗，導(dǎo)致電動機(jī)的運(yùn)行效率下降、電動機(jī)發(fā)熱、電力電纜發(fā)熱和增加線路損耗。尤其是低壓大、中容量電動機(jī)的變頻調(diào)速，上述諧波的影響將更為顯著，嚴(yán)重時將使電動機(jī)和電力電纜的使用壽命明顯縮短。 

　　變頻器的運(yùn)行效率僅見少數(shù)使用說明書上有所標(biāo)示，例如艾默生變頻器說明書注明的運(yùn)行效率為：45 kW及以下功率段的通用變頻器≥93%；55 kW及以上功率段的通用變頻器≥95%。通常，在變頻器上端都安裝有1至3個冷卻風(fēng)扇，以便將內(nèi)部電力電子器件散發(fā)的熱量及時排出。在大功率的變頻電控柜上，還應(yīng)當(dāng)考慮安裝柜內(nèi)出風(fēng)口冷卻風(fēng)扇。在變頻器輸出電力電纜超過80m或電動機(jī)功率較大以及電源電壓波形畸變嚴(yán)重或電源變壓器容量較大時，變頻器還需要配置輸入、輸出和直流電抗器，不僅增加電力線路的電壓降（輸入電抗器壓降4.4V左右；輸出電抗器壓降9V左右），使電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩降低，而且也是變頻電控柜內(nèi)不可忽視的熱源。同時，變頻器的故障率也將隨之環(huán)境溫度升高而成指數(shù)上升，環(huán)境溫度每升高10℃變頻器使用壽命減半。 

　　2 變頻調(diào)速與工頻電力傳動的比較 

　　資料表明，變頻調(diào)速與工頻電力傳動比較，由于諧波的存在，電動機(jī)的總損耗將增加約30%，電流約增加10%，溫升約提高20%。電動機(jī)在低于額定轉(zhuǎn)速的變頻工況運(yùn)行狀態(tài)下，由于自冷風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的降低，冷卻風(fēng)量降低使冷卻效果下降，因此電動機(jī)的過熱現(xiàn)象將更加嚴(yán)重。同時，由于諧波的影響，電動機(jī)繞組上的電壓分布也變得很不均勻，再加上變頻矩形波的電壓變化率很高，極易發(fā)生繞組匝間短路事故。另外，諧波產(chǎn)生的噪音對電動機(jī)繞組的絕緣也是一種破壞作用。隨著變頻器的大量投入運(yùn)行，由于諧波污染日益加重，不僅嚴(yán)重地影響電能質(zhì)量，降低電能傳輸和利用效率，而且電動機(jī)和供電變壓器的發(fā)熱情況也日漸明顯暴露，甚至在額定電流下運(yùn)行時也能夠超過容許溫升，危及電氣設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。 

　　變頻器在選擇輸出電力電纜時，如果按工頻電源供電條件選擇規(guī)定截面積的電力電纜，由于電纜內(nèi)含有諧波電流分量，則產(chǎn)生附加銅損和雜散損耗使其發(fā)熱量明顯增加；若選擇大一檔橫截面積的電力電纜時，則電纜對地電容增大使其對地漏電流增大，截面積每增加一檔，變頻器輸出電流應(yīng)降低5%的額度使用。 

　　3 變頻器諧波的量化、污染與治理 

　　上述諧波的影響，對于200 kW及以下功率段的的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)來說，雖然還不夠十分明顯，但是對于220 kW及以上功率段的變頻器來說，其影響決不可低估。例如日本三菱公司的A240系列變頻器，在額定電壓400V時：額定功率220 kW時，基波電流355A；額定功率250 kW時，基波電流403A；額定功率280 kW時，基波電流450A。可見諧波電流所占份額之大，必然通過變頻器輸入側(cè)電源線、輸出側(cè)電纜線和接地線向空間輻射與沿線路干擾接在同一電源的電氣設(shè)備。特別是空間輻射對臨近的通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)與信號線均產(chǎn)生不同程度的影響，嚴(yán)重時將使受干擾的設(shè)備不能工作。 

　　目前，雖然有源或無源濾波器能夠補(bǔ)償高壓或低壓變頻器產(chǎn)生的諧波電流，并且已經(jīng)有通用系列化的小功率產(chǎn)品進(jìn)入市場，但是畢竟是只能治標(biāo)而不能治本,況且濾波器本身也要消耗一定的電能，同時還引發(fā)一些新的問題。問其根本的原因，均為濾波器和變頻器內(nèi)的逆變器高速工博士工業(yè)品商城聲明：凡資訊來源注明為其他媒體來源的信息，均為轉(zhuǎn)載自其他媒體，并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)，也不代表本網(wǎng)站對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。您若對該文章內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑，請立即與商城(rz-tex.com)聯(lián)系，本網(wǎng)站將迅速給您回應(yīng)并做處理。
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