变频器外围设备的选择

在交流电动机调速方式中，变频器调速既能实现无级调速，又能节能，在工业生产中应用十分广泛。然而变频器常处在一个较“复杂”的环境中，本身输入侧是一个非线性的整流电路，外接电源电网含有谐波，还有其他设备的高次谐波等等。因此，尽管选择性能优良的变频器，但组建的系统中变频器运行效果不令人满意。大量工程实践证明，为了防止电网和其他干扰源对变频器的干扰，同时减少变频器将对其他设备和电网的影响，常在变频器的输入、输出端配置相应的滤波器、电抗器、断路器等外围设备。所以变频器保护外围设备的合理选择，是保证变频器正常运行的先决条件。但由于电源容量、输入电压、变频器与电动机的电缆长短、变频器输出频率的大小等不同，选择保护设备不能一概而论，势必给工程设计人员带来一定的困难。为此，下面给出相关的选择方法和计算依据。

变频器外围保护设备的组成为了提高变频器的工作性能，实现变频器和电动机的保护，减少变频器和周围其他电气设备的相互影响，在变频器的输入、输出端配备的外围保护设备如图1 所示。

由于电源容量、输入电压、变频器与电动机的电缆长短、变频器输出频率的大小等不同，选择保护设备并不一定按图1的方式，有些外围设备可以不要。要与不要根据实际情况而定，下面将给出选择的依据。

1.隔离开关

隔离开关的作用是在电源切除后，将线路与电源明显地隔开，以确保检修人员的安全。其选择应根据其额定电压、额定电流和装置环境来考虑。

2.断路器

断路器的的作用有二：一是用于回路的正常通断;二是当出现过流或短路故障时能自动切断电源，避免因后级设备故障造成故障范围扩大。其选择原则同一般断路器。

3.输入电抗器

输入电抗器又称电源协调电抗器，它能够限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效地保护变频器和改善其功率因数，有效地抑制谐波电流。输入电抗器串连在电源进线与变频器输入侧，用于抑制输入电流的高次谐波，减少电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入电源的功率因数(可提高到0.85)。输入电抗器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。当电源容量很大时，更要防止各种过电压引起的电流冲击，因为它们对变频器内整流二极管和滤波电容器都是有威胁的。

(1)要安装输入电抗器的场合

并非任何场合都需要安装输入电抗器，下面三种情况则需安装输入电抗器。

1 ) 变频器所用之处的电源容量与变频器容量之比为10∶1 以上;电源容量为600 kVA 及以上，且变频器安装位置离大容量电源在10 m 以内。图2 为需要安装输入电抗器的电源容量。

2)三相电源电压不平衡率大于3%。电源电压不平衡系数K 按下式计算：

式中，Umax 为最大一相电压;Umin 为最小一相电压;Up 为三相平均电压。

3)当有其他晶闸管整流装置与变频器共同用同一进线电源，或进线电源端接有通过开关切换以调整功率因数的电容器装置。为减少浪涌对变频器的冲击，须安装输入电抗器。

(2)输入电抗器参数选择

1)输入电抗器压降的选择 输入电抗器的容量一般按预期在电抗器每相绕组上的压降来决定，而选择压降或用网侧相电压的2%～4%，或按表1 的数据选取。

输入电抗器压降不宜取得过大，压降过大会影响电动机转矩。一般情况下选取进线电压的4%(8.8 V)已足够，在较大容量的变频器中如75 kW 以上可选用10 V 压降。

2)输入电抗器的额定电流IL的选取 单相变频器配置的输入电抗器的额定电流IL =变频器的额定电流IN，三相变频器配置的输入电抗器的额定电流I L =变频器的额定电流IN × 0.82。

3)输入电抗器的电感量L的计算 知道了压降和额定电流，则输入电抗器的电感量L 的计算公式下：

4.输出电抗器

输出电抗器有助于改善变频器的过电流和过电压。变频器和电动机之间采用长电缆或向多电动机(10～50 台)供电时，由于变频器工作频率高，连接电缆的等效电路成为一个大电容，而引起下列问题：①电缆对地电容给变频器额外增加了峰值电流。②由于高频瞬变电压，给电动机绝缘额外增加了瞬态电压峰值。为了补偿长线分布电容的影响，并能抑制变频器输出的谐波，减小变频器噪声，避免电动机绝缘过早老化和电动机损坏，可以选用输出电抗器来减小在电动机端子的du/dt 值。当变频器和电动机之间用长电缆时，输出电抗器可以减小负荷电流的峰值。但是输出电抗器不能减小电动机端子上瞬变电压的峰值。

(1)是否要配置输出电抗器

在变频器的输出侧是否要配置电抗器，可根据工程实际情况而定。表2 是输出滤波电抗器与允许导线长度。

由于变频