变频器接输出电抗器问题研究
用变频器控制电机，电机离变频器的距离超过多少米就需要加输出电抗器?以前见到别人一台施耐德的变频器，电机离变频器有近300米，没有加输出电抗器，刚开始上电，变频器报输出3相短路故障，事实上输出3相接法完全正确，他们把变频器里的某些参数值(具体什幺参数我也不知道)修改了一下，变频器就能正常工作了;若是西门子440或6ES70变频器也能修改某些参数让电机离变频器的距离很远时也能正常工作吗?具体是哪些参数呢?
?1、在变频器输出侧共有以下几种选件：
?1)Output reactor 输出电抗器，当变频器输出到电机的电缆长度大于产品规定值时，应加输出电抗器来补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响，避免变频器过流。输出电抗器有两种类型，一种输出电抗器是铁芯式电抗器，当变频器的载波频率小于3KHZ时采用。另一种输出电抗器是铁氧体式，当变频器的载波频率小于6KHZ时采用。变频器输出端增加输出电抗器的作用是为了增加变频器到电动机的导线距离，输出电抗器可以有效抑制变频器的IGBT开关时产生的瞬间高电压，减少此电压对电缆绝缘和电机的不良影响。同时为了增加变频器到电机之间的距离可以适当加粗电缆，增加电缆的绝缘强度，尽量选用非屏蔽电缆。
?2)Output dv/dt filter 输出dv/dt电抗器，输出dv/dt电抗器是为了限制变频器输出电压的上升率来确保电机的绝缘正常。
?3)Sinusolidal filters正弦波滤波器，它使变频器的输出电压和电流近似于正弦波，减少电机谐波畴变系数和电机绝缘压力。
?2、用变频器控制电机，电机离变频器的距离超过多少米就需要加输出电抗器？
各种电抗器的计算公式 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用 360ohm 阻抗，因此：电感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作频率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数 = [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径 (吋) 圈数 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 作者：佚名转贴自：本站原创点击数：6684 文章录入： zhaizl 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量 l单位: 微亨 线圈直径 D单位: cm 线圈匝数 N单位: 匝 线圈长度 L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位 F 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力 I= 通过电流(A) l= 磁路长度（cm) l及AL值大小，可参照Micrometal对照表。例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH L=33．(5.5)2=998.25nH≒1μH 当流过10A电流时，其L值变化可由l=3.74(查表) H-DC=0.4πNI / l = 0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 （查表后） 即可了解L值下降程度(μi%) 2。介绍一个经验公式 L=(k*μ0*μs*N2*S)/l
一， 变频器各点主要波形： 直流电抗器 L1
二，变频器干扰途径
三，各种电抗器在变频器中的作用
a)输入电抗器和直流电抗器： 在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不同，主要有以下两种： 输入交流电抗器: 串联在电源与变频器的输入侧之间。其主要功能有： 通过抑制谐波电流，将功率因数提高至（0.75-0.85）； 削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击； 削弱电源电压不平衡的影响。 直流电抗器：串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功能比较单一，就是削弱输入电流中的高次谐波成分和减小浪涌电流。但在提高功率因数方面比交流电抗器有效，可达0.95，并具有结构简单、体积 小等优点。 其他区别：1，输入电抗器对于变频器的传导干扰有抑制作用，直流电抗器没有；
2，电网输入电压不平衡时，由于三相电流有耦合的缘故，直流电抗器会引起输入电流的不平衡，而输入电抗器则没有这一问题； 3，电压利用率：由于输入电抗器位于交流输入侧，电抗器上的交流压降会对电压利用率有一定的影响。 4，成本差异：由于直流电抗器工作时，负载电流是连续的流过直流电抗器，而输入交流电抗器的三个线包是间断地流过电流的，因此直流电抗器的利用率要高。反映在成本上就是：在满足同 样的谐波电流要求的情况下，输入交流电抗器的成本要比直流电抗器高很多。 b）输出电抗器： 输出电抗器也分为两种：普通的输出电抗器（参数及要求与输入电抗器相同）和正弦波电抗器正弦波电抗器用于把变频器输出的PWM调制波滤波成正弦波电压波形，主要应用于特殊场合， 在此不作讨论；下面主要分析普通的输出电抗器： 为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出电抗器，它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。尤其是当变频器输出到电
变频器专用型输入电抗器，安装于电源和变频器输入线之间，限制变频器的进线端的压降，抑制晶闸管的dv/dt（电压变化率）和di/dt（电流变化率）。 作用 在变频调速器系统的运行过程中，变频调速器经常会受到来自电网的浪涌电流和浪涌电压的冲击，影响变频调速器的性能，缩短变频调速器的使用寿命，甚至会严重损坏变频调速器。 变频器专用型输入电抗器的作用在于： 1、抑制来自电网的浪涌电压和浪涌电流，保护变频速器，延长其使用寿命； 2、抑制来自电网的3,5次谐波的电磁干扰（如果频率高于5次，需选用变频器专用型输入滤波器）；适用范围1、电网相间电压的不平衡率大于额定电压的1.8%； 2、阻抗极低的线路（动力变压器为变频器额定值的10倍以上）； 3、在一条线路上为减小线电流而安装大量的变频器； 4、使用功率因数校正电容，或者是校正电源； 变频器专用型输出电抗器 变频器专用型输出电抗器，安装于变频器的电源输出线与电机之间，用以钝化变频器输出电压（开关频率）的陡度，减少逆变器中的功率元件的扰动和冲击，且在负载合闸瞬间能够有效地抑制回路涌流，保护回路中的变频器装置及其它元器件免受过电流冲击。 变频器专用型输出电抗器根据其选用的芯体材质的不同，分为以下两种： 1、铁芯式变频器专用型输出电抗器 当变频器的载波频率小于3KHZ时采用铁芯式变频器专用型输出电抗器。 2、铁氧体式变频器专用输出电抗器电抗器 当变频器的载波频率小于6KHZ时采用铁氧体式变频器专用型输出电抗器。 作用 1、有效降低IGBT输出的高dv/dt,延长电机寿命； 2、抑制变频器输出的谐波干扰； 3、补偿长线分布电容的影响，延长传输距离(最大允许电动机电缆长度主要取决于传动装置的开关频率和输出电压)； 4、减小变频器噪声； 使用环境 1、海拔高度不超过2000米； 2、运行环境温度-25℃～+45℃，相对湿度不超过90%； 3、周围无有害气体，无易燃易爆物品； 4、周围环境应有良好的通风条件，如装在柜内，应加装通风设备； 性能参数 1、可用于400V、660V系统； 2、额定绝缘水平3kV/min； 3、电抗器各部位的温升限值：铁芯不超过85K，电圈温升不超过95K； 4、电抗器噪声不大于45dB； 5、三相电抗器的任意两相电抗值之差不大于±3%。 6、耐温等级H级（180℃）以上。 电抗器产品执行检验标准：IEC289：1987 电抗器 GB10229-88 电抗器 JB9644-1999 半导体电气传动用电抗器 GB6450-86 本标准等效国标IEC 726(1982)《干式电力变压器》 用户对变频器使用电抗器应如何选择？下面从额定交流电流的选择、电压降、电感量的选择、对应额定电流的电感量与电缆长度等方面进行分析。 1，额定交流电流的选择
三相滤波电抗器作 一．设计依据 482V 500V 1，电抗器总额定容量16.66kvar 15.51kvar 2，电抗率 4.16％ 4.16％ 3，总电感量 0.0577mH 0.0619mH 4，电容器安装总容量550Kvar 550Kvar 5，电容器额定电压 480v 500v 6，电容器基波容量383.31Kvar 357.31Kvar 7，成套装置分四组即：50kvar ，100kvar ，200kvar ，200kvar 。 按安装容量分配： 1/2/4/4 故需制做四只三相或12只单相电抗器 二，电抗器制作要求 ⒈ 电抗器的绝缘等级660v 。 ⒉ 电抗器的耐热等级H 级。 ⒊ 电抗器的额定容量S ，0.7Kvar 。 ⒋ 电抗器的电抗率 4.16％。 ⒌ 电抗器的电感1.995mH 。 ⒍ 电抗器的额定电流33.2A 。 ⒎ 电抗器的绝缘耐压5千伏。 三，铁芯计算及材料的选择 ⒈ 硅钢片选用D310取向硅钢片。 2．电抗器容量的确定。 （1）给定无功16.6Kvar 求电容量 C =92102?fU ?=9210500 3146.16??=910785000006.16?=211.46μF （2）根具电容量求容抗 Xc= 6101c ω=61046 .2113141??=15.064?
（3）已知容抗和电抗率求电抗 XL=0.0416064.15?=0.6266624 ? （4）求制作电抗器的电感 L=310?ωXL =310314 6266624.0=1.9957mH （5）根具电容器的容抗和额定电压求电抗器的流 IL=XC u =064 .15500=33.2A （6）求制作电抗器的容量 Q=310-IV =33.2?21310-=0.7kvar ⒉ 铁芯柱截面积的选择。 ⑴按0.7Kvar 计算铁芯柱的截面积。（按三相变 直径 D ＝kd 4P ＝69×47.0＝6.31cm （KD-经验数据） 铁芯柱圆截面积 S ＝π×2231.6??? ??＝3.14×9.55＝312cm 电抗器的电压 V ＝P ÷I ＝0.7÷33.2＝21V 一、 硅钢片宽度的选择 1 硅钢片宽度尺寸的计算 E ＝（2.6-2.9）2LI ＝2.922.330019957.0?＝4.3cm 取4.8 2 铁心厚度尺寸的计算 ⑴ 净厚度B ＝S ÷E ＝31 2cm ÷4.8cm ＝6.5 cm 硅钢片数为：6.5÷0.27＝240片 ⑵铁心厚度 s B ＝B ÷K ＝6.5 cm ÷0.91＝7.15 cm 二、 绕组匝数w 和气隙的计算 ⒈ 绕组匝数的计算w
各种电抗器的计算公式 The manuscript was revised on the evening of 2021
各种电抗器的计算公式 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用 360ohm 阻抗，因此：电感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2* ÷ F (工作频率) = 360 ÷ (2* ÷ = 据此可以算出绕线圈数： 圈数 = [电感量* { ( 18*圈直径(寸)) + ( 40 * 圈长(寸))}] ÷圈直径 (寸) 圈数 = [ * {(18* + (40*}] ÷ = 19 圈 空心电感计算公式 作者：佚名转贴自：本站原创点击数：6684 文章录入： zhaizl 空心电感计算公式：L(mH)= D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=*D*N*N)/(L/D+ 线圈电感量 l单位: 微亨 线圈直径 D单位: cm 线圈匝数 N单位: 匝 线圈长度 L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ= 谐振电容: c 单位 F 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力 I= 通过电流(A) l= 磁路长度（cm) l及AL值大小，可参照Micrometal对照表。例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为英寸)，经查表其AL值约为33nH L=33．2=≒1μH 当流过10A电流时，其L值变化可由l=(查表) H-DC=πNI / l = ×××10 / = （查表后） 即可了解L值下降程度(μi%) 2。介绍一个经验公式 L=(k*μ0*μs*N2*S)/l 其中
一，变频器各点主要波形： C4 直流电抗器 输入电抗器 1 2 3 4 6 U V W P+ N- 1 2 3 L1 L2 L3 L1 变频器 市电输入 1 2 3 4 6 R S T P+ N- 负载1 2 3 R S T 输出电抗器
二，变频器干扰途径
三，各种电抗器在变频器中的作用
a)输入电抗器和直流电抗器： 在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不同，主要有以下两种： 输入交流电抗器: 串联在电源与变频器的输入侧之间。其主要功能有： 通过抑制谐波电流，将功率因数提高至（0.75-0.85）； 削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击； 削弱电源电压不平衡的影响。 直流电抗器：串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功能比较单一，就是削弱输入电流中的高次谐波成分和减小浪涌电流。但在提高功率因数方面比交流电抗器有效，可达0.95，并具有结构简单、体积 小等优点。 其他区别：1，输入电抗器对于变频器的传导干扰有抑制作用，直流电抗器没有；
2，电网输入电压不平衡时，由于三相电流有耦合的缘故，直流电抗器会引起输入电流的不平衡，而输入电抗器则没有这一问题； 3，电压利用率：由于输入电抗器位于交流输入侧，电抗器上的交流压降会对电压利用率有一定的影响。 4，成本差异：由于直流电抗器工作时，负载电流是连续的流过直流电抗器，而输入交流电抗器的三个线包是间断地流过电流的，因此直流电抗器的利用率要高。反映在成本上就是：在满足同 样的谐波电流要求的情况下，输入交流电抗器的成本要比直流电抗器高很多。 b）输出电抗器： 输出电抗器也分为两种：普通的输出电抗器（参数及要求与输入电抗器相同）和正弦波电抗器正弦波电抗器用于把变频器输出的PWM调制波滤波成正弦波电压波形，主要应用于特殊场合， 在此不作讨论；下面主要分析普通的输出电抗器： 为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出电抗器，它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。尤其是当变频器输出到电
并联电抗器：发电机满负载试验用的电抗器是并联电抗器的雏型。铁心式电抗器由于分段铁心之间存在着交变磁场的吸引力，因此噪音一般要比同容量变压器高出10dB左右。并联电抗器里面通过的交流，并联电抗器的作用是补偿系统的容抗。通常与晶闸管串联，可连续调节电抗电流。 串联电抗器：里面通过的是交流，串联电抗器的作用是与补偿电容器串联，对稳态性谐波（5、7、11、13次）构成串联谐振。通常有5~6%电抗器，属于高感值电抗器。 调谐电抗器：里面通过的是交流电，串联电抗器的作用是与电容器串联，对规定的n次谐波分量构成串联谐振，从而吸收该谐波分量，通常n=5、7、11、13、19。 输出电抗器：它的作用是限制电机连接电缆的容性充电电流及使电机绕组上的电压上升率限制在54OV/us以内，一般功率为4-90KW变频器与电机间的电缆长度超过50m时，应设置输出电抗器，它还用于钝化变频器输出电压(开关的陡度)，减少对逆变器中的元件(如IGBT)的扰动和冲击。 输出电抗器的使用说明：为了增加变频器到电机之间的距离可以适当加粗电缆，增加电缆的绝缘强度，尽量选用非屏蔽电缆。输出电抗器的特点： 1、适用于无功补偿和谐波的治理； 2、输出电抗器主要作用是补偿长线分布电容的影响，抑制输出谐波电流； 3、有效地保护变频器和改善功率因数，能阻止来自电网的干扰，减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。 输入电抗器：它的作用是限制变流器换相时电网侧的电压降；抑制谐波以及并联变流器组的解耦；限制电网电压的跳跃或电网系统操作时所产生的电流冲击。当电网短路容量与变流器变频器容量比大于33:1时，输入电抗器的相对电压降，对单象限工作为2%，四象限为4%。当电网短路电压大于6%时，允许输入电抗器运行。对于12脉动整流单元，至少需要一相对电压降为2%的网侧进线电抗器。输入电抗器主要应用于工业/工厂自动化控制系统中，安装在变频器、调速器与电网电源输入电抗器之间，用于抑制变频器、调速器等产生的浪涌电压和电流，最大限度的衰减系统中的高次谐波及畸变谐波。 输入电抗器的特点： 1、适用于无功功率补偿和谐波的治理； 2、输入电抗器用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击；对谐波起滤波作用，以抑制电网电压波形畸变； 3、平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷。 限流电抗器：限流电抗器一般用于配电线路。从同一母线引出的分支馈线上往往串有限流电抗器，以限制馈线的短路电流，并维持母线电压，不致因馈线短路而致过低。 消弧线圈：消弧线圈广泛用于10kV-63kV级的谐振接地系统。由于变电所的无油化倾向，因此35kV以下的消弧线圈现很多是干式浇注型。 阻尼电抗器：（通常也称串联电抗器）与电容器组或密集型电容器相串联，用以限制电容器的合闸涌流。这一点，作用与限流电抗器相类似滤波电抗器滤波电抗器与滤波电容器串联组成谐振滤波器，一般用于3次至17次的谐振滤波或更高次的高通滤波。直流输电线路的换流站、相控型静止补偿装置、中大型整流装置、电气化铁道，以至于所有大功率晶闸管控制的电力电子电路都是谐波电流源，必须加以滤除，不让其进入系统。电力部门对于电力系统中的谐波有具体规定。 平波电抗器：平波电抗器用于整流以后的直流回路中。整流电路的脉波数总是有限的，在输出的整直电压中总是有纹波的。这种纹波往往是有害的，需要由平波电抗器加以抑制。直流输电的换流站都装有平波电抗器，使输出的直流接近于理想直流。直流供电的晶闸管电气传动中，平波电抗器也是不可少的。平波电抗器在整流电路中是个重要元件，在中频电源中主要作用是：
如下 1. 进线电抗器 1.1 进线电抗器的额定电流I LN： 对直流传动装置(6RA70)： I LN=0.82I dN (A) 式中：I dN：传动装置额定整流电流，通常即为由其供电的电动机的额定电流 (A)。 对电压型变频器(6SE70)： I LN=1.1I CN (A) 式中：I CN：变频器额定输出电流，通常即为由其供电的电动机的额定电流 (A)。 对6SE70中的整流单元和整流/回馈单元： I LN=0.87I dc (A) 式中：I dc：整流单元或整流/回馈单元额定输出电流 (A)。 1.2 进线电抗器的电感值L： 对直流传动装置(6RA70)和6SE70中的整流/回馈单元按压降4%选择L： L=0.04U LN/(30.5×2πfI LN) (H) 式中：U LN：进线电压的线电压有效值 (V) f：电网频率 (Hz) I LN：进线电抗器的额定电流 (A) 当f=50Hz时： L=73.51×U LN/I LN (μH) 也可根据进线电抗器的进线电压U LN和额定电流I LN直接从下面的表1.1~表1.4中选择进线电抗器(适用于f=50Hz)。 对变频器(6SE70)和6SE70中的整流单元，按压降2%选择L： L=0.02×U LN/(30.5×2πfI LN) (H) 式中：U LN：进线电压的线电压有效值 (V) f：电网频率 (Hz) I LN：进线电抗器的额定电流 (A) 当f=50Hz时： L=36.76×U LN/I LN (μH) 也可根据进线电抗器的进线电压U LN和额定电流I LN直接从下面的表1.5~表1.8中选择进线电抗器(适用于f=50Hz)。
电抗器的简介及应用 一.电抗器的种类与概述 电抗器又称为扼流圈、电感器或铁芯电感器，在电子设备中应用极为广泛，品种也很繁多。通常可分为电流滤波扼流圈、交流扼流圈、电感线圈三种。 1．按线圈数量可分为：单相电抗器（1只或2只线圈）；三相电抗器（3只线圈）. 2．按铁芯型式可分为：空芯电抗器、铁芯电抗器两种，而铁芯电抗器又分为有气隙铁芯电抗器和无气隙铁芯电抗器。 二.常用电抗器的介绍与主要技术指标 1.电源滤波电抗器（单相电抗器、有气隙铁芯电抗器）。 用途：用于平滑整流后的直流成分，减小其波纹电压，以满足电子设备对直流电源的要求。 主要技术指标：电抗器名称、型号、电感量、直流电位、直流磁化电流、波纹电压、波纹频率、绝缘等级和环境温度。 2.单相（三相）交流电抗器（输入、输出电抗器） 用途：用于交流回路中，作为平衡、镇流、限流和滤波的一种铁芯电感器。 主要技术指标：电抗器名称、型号、电感量、额定工作电流、工作频率、绝缘等级、环境温度。 三.电抗器工作环境及绝缘等级的分类 1．绝缘等级： Y A E B F H C 90℃105℃120℃130℃155℃180℃180℃以上2．环境温度：-5℃～+40℃
如有特殊要求时，应保证电抗器最高工作温度小于绝缘等级极限温度。 3．海拔高度：≤2000m.要求高海拔时，允许最大电流相应降低如下图所示： 0 1000 2000 3000 4000 5000M 4．空气相对湿度：≤90％ 5．绝缘水平： 额定绝缘（工作）电压 介电性能试验电压 AC 660V 及以下 2.5 KV 750V ～800V 3 KV 1200V 3.5 KV 6KV 25 KV /1min 10KV 35 KV/1min 35KV 85 KV/1min 四.常用基本名词的定义 1．电感量L （H ） 电抗器的电感量是相电感，是在规定频率下相电压降为Δμ时相电感值。 2．电抗百分比（％） 电抗器的电抗值与串连的电容器容抗值之比，以百分值表示。 3．电压降Δμ（V ） 电抗器通过额定电流In 时，电抗器的相电压降。 4．相对电压降μx （％） 电抗器相电压降Δμ与电网进线的相电压u 相的比值的百分值表示。 5．额定电压Un （V ） 20 40 60 80 100 % 87%
变频器电抗器的选择 关键词：变频器电感量输入电抗器输出电抗器直流电抗器 我们从额定交流电流的选择、电压降、电感量的选择、对应额定电流的电感量与电缆长度等方面进行分析。 额定交流电流的选择 额定交流电流是从发热方面设计电抗器的长期工作电流，同时应该考虑足够的高次谐波分量。即输出电抗器实际流过的电流是变频器电机负载的输出电流。 电压降 电压降是指50HZ时，对应实际额定电流时电抗器线圈两端的实际电压降。通常选择电压降在4V~8V左右。 电感量的选择 电抗器的额定电感量也是一个重要的参数！若电感量选择不合适，会直接影响额定电流下的电压降的变化，从而引起故障。而电感量的大小取决于电抗器铁芯的截面积和线圈的匝数与气隙的调整。 输出电抗器电感量的选择是根据在额定频率范围内的电缆长度来确定，然后再根据电动机的实际额定电流来选择相应电感量要求下的铁芯截面积和导线截面积，才能确定实际电压降。 理想的电抗器在额定交流电流及以下，电感量应保持不变，随着电流的增大，而电感量逐渐减小。 当额定电流大于2倍时，电感量减小到额定电感量的0.6倍。 当额定电流大于2.5倍时，电感量减小到额定电感量的0.5倍。
当额定电流大于4倍时，电感量减小到额定电感量的0.35倍 在高压补偿装置中一般都装设有串联电抗器，它的作用主要有两点：一是限制合闸涌流，使其不超过额定电流的20倍；二是抑制供电系统的高次谐波，用来保护电容器。因此电抗器在补偿装置中的作用非常重要。只有科学、合理的选用电抗器才能确保补偿装置的安全运行。用于变频器的电抗器主要三种： 输出电抗器的作用：输出电抗器主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能抑制输出谐波电流，提高输出高频阻抗,有效抑制dv/dt.减低高频漏电流,起到保护变频器,减小设备噪声的作用。电容器在补偿功率的时候，往往会受到谐波电压和谐波电流的冲击，造成电容器损坏和功率因数降低，为此，需要在补偿的时候进行谐波治理。 输入电抗器的作用；用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷, 有效地保护变频器和改善功率因数，它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。 直流电抗器的作用：直流电抗器接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间，主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续，减小电流脉冲值,使逆变环节运行更稳定及改善变频器的功率因数。 对于电抗器的选用主要有三方面的内容：电抗器的电抗率K值的选取
电抗器起动时电抗器的选定计算书计算依据 《工业与民用配电设计手册》第三版中P270页表6-16的公式 已知条件 线缆类型：铜 线缆截面S(mm2 )=120.000 线缆长度L(km)=0.025 电机名称：Y(IP44) 电机型号：90L-2 电机功率(kw)：2.200 电机转速(r/min)：2840.000 电机额定电流(A)：4.740 电机起动电流(A)：33.000 电机额定电压(kV)：0.380 母线短路容量Skm(MVA)=80.000 预接负荷Sfh(MKVA)=0.400 功率因数cosφ=0.850 母线标称电压UM(kV)=10.500 计算要求：母线电压相对值Ustm=0.900 起动电抗器型号： 计算公式和过程 电动机起动电流倍数Kst=Iq/Ir=33.000A/4.740A=6.962 电动机额定容量Srm=1.732UrIr=1.732*0.380kV*4.740A/1000=0.003MVA 电动机额定起动容量Sstm=KstSrm=6.962*0.003MVA=0.022MVA 铜线Xl=(0.08+18.3/S)L=(0.08+18.3/120.000mm2)*0.025km=0.006Ω 预接负荷Qfh=Sfh*SINφ=0.400MKVA*0.527=0.211MVar 电抗值Xk =Um2 /[(Qfh+Skm)(1/Ustm-1)]-Xl-Um2 /Sstm =10.500kV2 /[(0.211MVar+80.000MVA)*(1/0.900-1)]-0.006Ω-10.500kV2 /0.022MVA =-5063.770Ω
变频器专用输入输出电抗器 1、电抗器适用于无功功率补偿和谐波的治理系统中，可以改善功率因数，对谐波起滤波作用，以抑制电网电压波形畸变，从而改变电网质量和保证电力系统安全运行。 2、进线电抗器用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷,它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。 3、直流电抗器(又称平波电抗器)主要用于变流器的直流侧，电抗器中流过的具有交流分量的直流电流。主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续，减小电流脉动值, 改善输入功率因数. 4、输出电抗器的主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能抑制输出谐波电流，提高输出高频阻抗,有效抑制dv/dt.减低高频漏电流,起到保护变频器,减小设备噪声的作用。 电力网中所采用的电抗器，实质上是一个无导磁材料的空心线圈。它可以根据需要，布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流。如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流。 由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。 近年来，在电力系统中，为了消除由高次谐波电压、电流所引起的电容器故障，在电容器回路中采用串联电抗器的方法改变系统参数，已取得了显著的效果。3 电抗器的工作原理： 220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能，主要包括：（1）轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。（2）改善长输电线路上的电压分布。（3）使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动同时也减轻了线路上的功率损失。（4）在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。（5）防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。（6）当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。 依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器。按用途分为7种：①限流电抗器。串联于电力电路中，以限制短路电流的数值。②并联电抗器。一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。③通信电抗器。又称阻波器。串联在兼作通信线路用的输电线路中，用以阻挡载波信号，使之进入接收设备。④消弧电抗器。又称消弧线圈。接于三相变压器的中性点与地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，以补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。⑤滤波电抗器。用于整流电路中减少竹流电流上纹波的幅值；也可与电容器构成对某种频率能发生共振的电路，以消除电力电路某次谐波的电压或电流。 ⑥电炉电抗器。与电炉变压器串联，限制其短路电流。⑦起动电抗器。与电动机串联，限制其起动电流。
进出线电抗器选型总结 电抗器在变频器系统中的作用： ①、进线电抗器： 作用：用于抑制电流谐波，浪涌电压。大功率变频器在启动时会对电网有些冲击，加上进线电抗器之后可以保护电网，如果客户对电网有要求建议加上， 可以抑制变频启动对电网的冲击。 应用场合： 1、多台变频器靠近并联连接 2、自其他设备的明显扰动(干扰、过压) 3、线路电源各相之间存在电压不平衡，超过额定电压的1.8% 4、变频器由阻抗非常低的线路供电(在变压器附近比变频器额定值高10 倍) 5、在同一线路上安装有大量的变频器 6、如果设施中含有一个功率因数(cosPhi)补偿单元，可减小功率因数补偿 电容器的过载 ②、出线电抗器： 应用场合：主要用于保护电机、电机同变频器距离较远的场合。 参考数据：该变频器如果没有加出现电抗器之前最大距离为10M（变频 到电机），加装出现电抗器之后可以达到73M（按照实际应用来选择）。 作用： 1.断开置于滤波器与电机之间的接触器而导致的滤波器干扰 2.减小电机接地漏电电流 选型注意事项： 1.选型时要注意对进线电抗器、出线电抗器、直流电抗器区分 进线电抗器： a)进线电抗器安装于变频器同电网之间，主要作用是抑制来自电网的浪涌电压和 浪涌电流，保护变频器，延长变频器使用寿命； b)抑制来自电网的3,5次谐波的干扰（如果频率高于5次需要选用变频器专用型 输入滤波器） ①、电网相间电压不平衡大于额定电压的1.8%； ②、阻抗极低的线路（动力变压器为变频器额定值的10倍以上）。 c)在一条线上为减小电流而安装大量的变频器； d)使用功率因数校正电容，或者校正电源。 出线电抗器： a)出线电抗器安装于变频器的电源输出线同电机之间，用来钝化变频器输出电 压的陡度，减小逆变器中的功率元件的扰动和冲击，且在负载合闸的瞬间能够 有效的抑制回路涌流，保护回路中的变频器装置及其他元件免受电流冲击。 直流电抗器：
07
级
《电磁装置设计原理——电抗器的设计》
设 计 报 告
姓 学
名 号
专业班号
指导教师 日 期
1
480KV/10KV 电 抗 器 设 计
一．电抗器的额定值和技术要求：
1、 额定容量 S N = 480 KVA 2、 额定电压 U N = 10 KV 3、 阻抗压降 U 1 = 381V 4、 相数 m = 3 5、 额定电流 I N = 419 A 6、 损耗 PCU + PFe ≤ 7000W 7、 线圈温升 TK < 125K 电抗器的主要参数选择结果
二．电抗器的参数计算选择
1． 铁芯参数设计选择
1.1 铁芯直径选择
D = K D 4 S / m = 0.06 × 4 480 / 3 = 0.206m ，
选择 D = 210 × 10 ?3 m ，采用 DQ133 ? 30 硅钢片，查表（5-1）得： 铁芯叠压系数： K dp = 0.95
2
铁芯柱有效截面面积： Az = 291.8 × 10 ?4 m 2 轭有效截面面积： Ae = 321.3 × 10 ?4 m 2 角重： G? = 84.8kg 铁芯最大片宽： BM = 0.2m 铁芯总叠厚： ? M = 0.178m 铁轭片高： bem = 0.19m 1.2 矩形铁芯长宽确定 举行铁芯的面积由上面查表得到的数据确定，又要求 a/b 为 3， 则可选取长 a=300mm，宽 b=100mm。 有效铁芯截面积等于铁芯面积 X 叠压系数： A S =0.95*300*100=28500 mm 2
2． 线圈参数设计选择
电抗额定值
X1 =
VN
IN
= 381
419
= 0.909
设计后，要满足电抗器的电抗的标幺值为 1~1.025 线圈匝数 初选 B ' = 0.81T , k m = 0.81 ，
W=
k mV 2πfB' AZ
=
0.81× 381 = 60匝 ，取整得： W = 60匝 2π × 50 × 0.87 × 300 × 10 ?4
主电抗计算
初选单个气隙长度 δ = 6.5 × 10 ?3 m ，铁芯饼高度 H B = 50 × 10 ?3 m
电抗器计算公式和步骤 S=1.73*U*I 4% X=4/S*.9 1. 铁芯直径D D=KPZ0.25 cm K—50~58 PZ—每柱容量kVA 2.估算每匝电压ET ET=4.44fBSP×10-4 V B—芯柱磁密 0.9~1T SP—芯柱有效截面
cm2 3. 线圈匝数 W=UKM/（ET×100）KM—主电抗占总电抗的百分数 U—总电抗电压 V 4. 每匝电压及铁芯磁密 ET=UKM/（W×100） V BM=ET×104/（4.44fSP） T 5. 主电抗计算 选择单个气隙尺寸δ=0.5~3cm 计算行射宽度E E=δ/πln((H+δ)/δ) cm H—铁饼高度,一般5cm 计算行射面积SE
SE=2E×(AM+BM+2E) cm2 AM—叠片总厚度 cm BM—最大片宽 cm 计算气隙处总有效截面积 SM=SF/KF+SE cm2 SF—铁芯截面 KF—叠片系数 计算气隙个数 n=(7.9fW2SM)/(X NδKM×106) XN—电抗Ω 计算主电抗 XM=(7.9fW2SM)/(nδ×108) 如果XM≈X N KM/100则往下进行，否则重新选择单个气隙长度，重复上述计算。 6.
漏电抗计算 Xd=(7.9fW2Sdρ)/(H×108) Ω Sd=2π/3FRF+πRn2-SF/KF ρ=1-2×（RW-RO）/（π×H）式中： F—线圈幅向尺寸 cm RF—线圈平均半径 cm Rn—线圈内半径 cm RW—线圈外半径 cm RO—铁芯半径 cm
H—线圈高度 cm 总电抗X N X N=XM+Xd Ω 附：串联电抗器参数与计算 一基本技术参数 1 额定电压UN （电力系统的额定电压kV） 并联电容器的额定电压U1N 2 额定电流I1 3 额定频率f 4 相数单相三相 5 电抗器额定端电压U1当电抗器流过额定电流时一相绕组二端的电压6 电抗器额定容量P
电抗器参数计算公式 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用360ohm 阻抗，因此： 电感量(mH) = 阻抗(ohm) ÷(2*3.14159) ÷F (工作频率) = 360 ÷(2*3.14159) ÷7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数= [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径(吋) 圈数= [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量l单位: 微亨 线圈直径D单位: cm 线圈匝数N单位: 匝 线圈长度L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位F 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q 值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力I= 通过电流(A) l= 磁路长度（cm) l及AL值大小，可参照Micrometal对照表。例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH L=33．(5.5)2=998.25nH≒1μH
输出电抗器的作用：输出电抗器主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能抑制输出谐波电流，提高输出高频阻抗,有效抑制dv/dt.减低高频漏电流,起到保护变频器,减小设备噪声的作用。电容器在补偿功率的时候，往往会受到谐波电压和谐波电流的冲击，造成电容器损坏和功率因数降低，为此，需要在补偿的时候进行谐波治理。 输入电抗器的作用；用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷, 有效地保护变频器和改善功率因数，它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。 直流电抗器的作用：直流电抗器接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间，主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续，减小电流脉冲值,使逆变环节运行更稳定及改善变频器的功率因数。 1、输入电抗器 作用：用于变频器和电网间，主要作用滤波，防止谐波进入电网 连接方式：串联 2、直流电抗器 作用：用于变频器直流侧，直流是带纹波的，因整流方式的不同，纹波的幅值和频率也不同，主要作用是平波，提高功率因数 连接方式：串联 3、输出电抗器：用于变频器和负载之间，因变频器输出多为PWM波形，不能直接用于负载，需要加电抗器进行滤波，目前多采用电感+电容的LC滤波方式 连接方式：串联 用户对变频器使用电抗器应如何选择？下面从额定交流电流的选择、电压降、电感量的选择、对应额定电流的电感量与电缆长度等方面进行分析。 额定交流电流的选择 额定交流电流是从发热方面设计电抗器的长期工作电流，同时应该考虑足够的高次谐波分量。即输出电抗器实际流过的电流是变频器电机负载的输出电流。 电压降 电压降是指50HZ时，对应实际额定电流时电抗器线圈两端的实际电压降。通常选择电压降在4V~8V左右。 电感量的选择 电抗器的额定电感量也是一个重要的参数！若电感量选择不合适，会直接影响额定电流下的电压降的变化，从而引起故障。而电感量的大小取决于电抗器铁芯的截面积和
关于变频器进出线电抗器的选择 随着电力电子技术的迅速发展，从20世纪90年代以来，交流变频调速已成为电气传动的主流，其应用范围日益广泛。由于变频器被使用在各种不同的电气环境，不采取恰当的保护措施，就会影响变频器运行的稳定性和可靠性。实践证明，适当选配电抗器与变频器配套使用，可以有效地防止因操作交流进线开关而产生的过电压和浪涌电流对它的冲击，同时亦可以减少变频器产生的谐波对电网的污染，并可提高变频器的功率因数。因此探讨与变频器配套用的进出线电抗器的选择方法是十分必要的。 一、关于变频器进线线电抗器的选择问题 1，额定交流电流的选择 额定交流电流是从发热方面设计电抗器的长期工作电流，同时应该考虑足够的高次谐波分量。即输入电抗器实际流过的电流是变频器的输入电流。 2，阻抗电压降 阻抗电压降是指50HZ时，对应实际额定电流时电抗器线圈两端的实际电压降。通常选择阻抗电压降在4V~8V左右。 3，电感量的选择 电抗器的额定电感量也是一个重要的参数！若电感量选择不合适，会直接影响额定电流下的阻抗电压降的变化，从而引起故障。而电感量的大小取决于电抗器铁芯的截面积和线圈的匝数与气隙的调整。选择了额定交流电流与阻抗电压降也就确定了电感量。 二、关于变频器出线电抗器的选择问题 1，额定交流电流的选择 额定交流电流是从发热方面设计电抗器的长期工作电流，同时应该考虑足够的高次谐波分量。即输出电抗器实际流过的电流是变频器电机负载的输出电流。 2，阻抗电压降 阻抗电压降是指50HZ时，对应实际额定电流时电抗器线圈两端的实际电压降。通常选择阻抗电压降在2V~8V左右。 3，电感量的选择 电抗器的额定电感量也是一个重要的参数！若电感量选择不合适，会直接影响额定电流下的电压降的变化，从而引起故障。而电感量的大小取决于电抗器铁芯的截面积和线圈的匝数与气隙的调整。 输出电抗器电感量的选择主要是根据在额定频率范围内的电缆长度来确定，然后再根据电动机的实际额定电流来选择相应电感量要求下的铁芯截面积和导线截面积，才能确定实际电压降。 4，对应额定电流的电感量与电缆长度：
【1】系统电抗的计算 系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量 例：基准容量100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100＝1 当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝ 当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞＝0 系统容量单位：MVA 系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量 作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC 12KV 2000A 额定分断电流为40KA。则可认为系统容量S=*40*10000V=692MVA, 系统的电抗为XS*=100/692＝。 【2】变压器电抗的计算 110KV, 除变压器容量；35KV, 7除变压器容量；10KV{6KV}, 除变压器容量。 例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/= 一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*== 变压器容量单位：MVA 这里的系数，7，实际上就是变压器短路电抗的％数。不同电压等级有不同的值。 【3】电抗器电抗的计算
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。 例：有一电抗器U=6KV I= 额定电抗X=4% 。 额定容量S=*6*= MVA. 电抗器电抗X*={4/}*= 电抗器容量单位：MVA 【4】架空线路及电缆电抗的计算 架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取3％0 电缆：按架空线再乘。 例：10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2 10KV 电缆。电缆电抗X*={3}*=。 这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。【5】短路容量的计算 电抗加定，去除100。 例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为X*∑=2, 则短路点的短路容量 Sd=100/2=50 MVA。 短路容量单位：MVA 【6】短路电流的计算 6KV，除电抗；10KV，除电抗; 35KV，除电抗; 110KV，除电抗。