變頻器改造中的電抗器妙用與電網(wǎng)諧波對電子設備的危害
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，變頻器作為電機調(diào)速節(jié)能的關(guān)鍵設備，其應用日益廣泛。然而，在變頻器改造過程中，一些不為人注意的問題往往會導致設備損壞，特別是電網(wǎng)諧波對電子設備的影響尤為顯著。本文將結(jié)合實例，深入探討變頻器改造中電抗器的妙用，以及電網(wǎng)諧波對電子設備的危害，并提出相應的解決方案。
一、變頻器改造中的電抗器應用
在進行滑差調(diào)速電機的變頻節(jié)能改造時，出于變頻器故障時應急調(diào)速操作的考慮，通常會保留原有的勵磁箱（簡稱調(diào)速箱）和滑差機構(gòu)。改造后，調(diào)速箱上的調(diào)速旋鈕被調(diào)至全速位置，而負載側(cè)所需速度則由變頻器設定，以實現(xiàn)調(diào)速和節(jié)能運行。然而，這種改造后常常出現(xiàn)調(diào)速箱內(nèi)勵磁線圈或滑差機構(gòu)反復燒毀的事故。
究其原因，在于原工頻勵磁調(diào)速時，反饋電壓的建立使得勵磁線圈中的勵磁電流保持在小幅度內(nèi)波動，基本不會達到最大值。而在變頻運行時，電機的實際轉(zhuǎn)速由變頻器控制，可能僅達到額定轉(zhuǎn)速的一半，速度反饋電壓也僅達到一半幅度。此時，調(diào)速箱給出的速度是全速，因此調(diào)速箱會持續(xù)輸出最大勵磁電流（電壓），導致勵磁線圈溫升增加，易于損壞。
此外，變頻器內(nèi)部的三相整流器是非線性元件，其整流電流的顯著吸收會導致電源側(cè)電壓（電流）波形嚴重畸變，形成不可忽視的峰值電壓和諧波電流。這些諧波電流和電壓峰值可能導致勵磁線圈匝間擊穿，或調(diào)速箱內(nèi)續(xù)流二極管和可控硅擊穿，進而造成勵磁線圈燒毀。
為了解決這一問題，可以在調(diào)速電機勵磁線圈的電源輸入側(cè)串聯(lián)一個電抗器。電抗器的引入能夠有效抑制諧波電流，降低電壓波形畸變，從而保護勵磁線圈免受損害。
二、電網(wǎng)諧波對電子設備的危害
電網(wǎng)諧波不僅影響調(diào)速設備，還對變頻器等電子設備構(gòu)成嚴重威脅。例如，在某處安裝的一臺小功率變頻器，多次出現(xiàn)三相整流橋燒毀的故障。盡管該變頻器功率較小，負載較輕，且電源電壓穩(wěn)定，但仍無法避免故障的發(fā)生。經(jīng)過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，同一車間和供電線路上還安裝有兩臺大功率變頻器。這三臺變頻器可能同時運行或不同時啟停，而大功率變頻器的運行和啟停產(chǎn)生的諧波電流，正是導致小功率變頻器損壞的根源。
大功率變頻器產(chǎn)生的非線性電流導致電源側(cè)電壓（電流）波形畸變增加，形成諧波分量。對于大功率變頻器而言，由于其內(nèi)部空間大，輸入電路的絕緣處理容易加強，因此不易受過電壓擊穿。然而，對于小功率變頻器而言，其內(nèi)部空間有限，絕緣耐壓是薄弱環(huán)節(jié)，電源側(cè)的涌電壓沖擊難以承受。
三、解決方案與電抗器的應用
針對上述問題，最有效的解決方案是在電子設備的電源輸入側(cè)串聯(lián)電抗器。電抗器能夠抑制諧波電流，降低電壓波形畸變，從而保護電子設備免受損害。
調(diào)速電機勵磁線圈：在勵磁線圈的電源輸入側(cè)串聯(lián)一個BK型控制變壓器二次測量繞組的電抗器，可以有效保護勵磁線圈。
小功率變頻器：在電源輸入側(cè)串聯(lián)一個由XD1電容涌流抑制線圈制成的經(jīng)濟實惠的“三相電抗器”，可以顯著降低諧波電流的影響。
無功補償電容柜：在電容器的進線端安裝XD1電容涌流抑制器，以抑制電容器充放電產(chǎn)生的涌電流和諧波電流。
通過上述處理措施，上述三個問題均得到了有效解決。電抗器的應用不僅提高了電子設備的運行可靠性，還降低了改造成本，縮短了改造周期。因此，在變頻器改造和電子設備保護中，電抗器的妙用不容忽視。通過類比和適應不同情況，許多繁瑣的問題實際上都可以得到輕松解決。
