摘要：本文在簡介變頻器專用進線電抗器結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)上，闡述了變頻器專用進線電抗器設(shè)計計算，變頻器專用直流電抗器功能及電感值選擇，交直流電抗器電感量的測定。

關(guān)鍵詞：功能計算測定

1.變頻器專用進線電抗器

電抗器也叫電感器，一個導(dǎo)體通電時就會在其所占據(jù)的一定空間范圍產(chǎn)生磁場，所以所有能載流的電導(dǎo)體都有一般意義上的感性。然而通電長直導(dǎo)體的電感較小，所產(chǎn)生的磁場不強，因此實際的電抗器是導(dǎo)線繞成螺線管形式，稱空心電抗器；有時為了讓這只螺線管具有更大的電感，便在螺線管中插入鐵心，稱鐵心電抗器。電抗分為感抗和容抗，比較科學(xué)的歸類是感抗器（電感器）和容抗器（電容器）統(tǒng)稱為電抗器，然而由于過去先有了電感器，并且被稱為電抗器，所以現(xiàn)在人們所說的電容器就是容抗器，而電抗器專指電感器。

常見的變頻器專用進線電抗器，一般都是鐵芯干式，變頻器專用進線電抗器的鐵芯，采用優(yōu)質(zhì)低損耗冷軋硅鋼片，如圖1所示。常見的變頻器專用進線電抗器氣隙采用環(huán)氧層壓玻璃布板作間隔，以保證電抗器氣隙在運行過程中不發(fā)生變化，線圈采用H級漆包扁銅線繞制，排列緊密且均勻，外表不包絕緣層，且有極佳的美感且有較好的散熱性能。

變頻器專用進線電抗器的芯柱部分緊固件，采用無磁性材料，減少運行時的渦流發(fā)熱現(xiàn)象；變頻器專用進線電抗器的外露部件，均采取了防腐蝕處理，引出端子采用鍍錫銅管端子；變頻器專用進線電抗器與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比具有體積小、重量輕、外觀美等優(yōu)點，可與國外知名品牌相媲美。

變頻器專用進線電抗器的線圈和鐵芯組裝成一體后經(jīng)過預(yù)烘→真空浸漆→熱烘固化這一工藝流程，采用H級浸漬漆，使電抗器的線圈和鐵芯牢固地結(jié)合在一起，不但大大減小了運行時的噪音，而且具有極高的耐熱等級，可確保電抗器在高溫下亦能安全地?zé)o噪音地運行；進線電抗器芯柱部分緊固件采用無磁性材料，減少運行時的渦流發(fā)熱現(xiàn)象；外露部件均采取了防腐蝕處理，引出端子采用鍍錫銅管端子。

變頻器專用進線電抗器，是依靠線圈的感抗來阻礙電流變化的電器，抑制變頻器產(chǎn)生的高次諧波，其通常串聯(lián)于變頻器進線端和電源之間，并因此而得名。變頻器專用進線電抗器具有如下功能：

1）限制變流器換相時電網(wǎng)側(cè)的電壓降；

2）抑制變頻器整流過程中產(chǎn)生的高頻諧波以及并聯(lián)變流器組的解耦；

3）限制電網(wǎng)電壓的跳躍；

4）減小電網(wǎng)系統(tǒng)操作時所產(chǎn)生的電流沖擊；

5）提高變頻系統(tǒng)的功率因數(shù)；

由變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)在運行過程中，經(jīng)常會受到來自浪涌電流和浪涌電壓的沖擊，會嚴重損壞變頻器和調(diào)速器的性能和使用壽命，所以要在電源和變頻器之間加進線電抗器，用以抑制浪涌電壓和浪涌電流，有效的保護變頻器，延長變頻器使用壽命，并能夠改善變頻器的功率因數(shù)，降低電機的噪音，降低渦流損耗。

由于變頻器采用變頻的方式調(diào)速的，所以在調(diào)速的時候經(jīng)常會產(chǎn)生高次諧波和產(chǎn)生波形畸變，會影響設(shè)備正常使用，為此，須在輸入端加裝一個進線電抗器，可以改善變頻器的功率因數(shù)及抑制諧波電流，濾除諧波電壓和諧波電流，改善電網(wǎng)質(zhì)量。

2.變頻器專用進線電抗器的設(shè)計計算

當(dāng)選定了電抗器的額定電壓降ΔUL，再計算出電抗器的額定工作電流In以后，就可以計算電抗器的感抗XL。電抗器的感抗XL按下式計算：

XL=ΔUL/In

有了以上數(shù)據(jù)便可以對電抗器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，電抗器鐵芯截面積S與電抗器壓降ΔUL的關(guān)系如下式所示：

式中：ΔUL單位V；f為電源頻率（Hz）；B為磁通密度（T）；N為電抗器的線圈圈數(shù)；Ks為鐵芯迭片系數(shù)取Ks=0.93。

電抗器鐵芯窗口面積A與電流In及線圈匝數(shù)N的關(guān)系如下式所示：

A=InN/(jKA)

式中：j電流密度，根據(jù)容量大小可按2～2.5A/mm2選取；KA窗口填充系數(shù)，約為0.4～0.5。

鐵芯截面積與窗口面積的乘積關(guān)系如下式所示：

SA=PK/(4.44fBjKsKA×10－4)

由上式可知，根據(jù)電抗器的容量PK(=ΔULIn)值，選用適當(dāng)?shù)蔫F芯使截面積SA的積能符合下式)的關(guān)系。

假設(shè)選用B=0.6T，j=200A/cm2，Ks=0.93，KA=0.45，設(shè)A=1.5S，則電抗器鐵芯截面與容量的關(guān)系為：

電抗器鐵心的截面積：

鐵心截面積求出后，即可按下式求出線圈匝數(shù)：

為了使輸入電抗器有較好的線性度，在鐵芯中應(yīng)有適當(dāng)?shù)臍庀?。氣隙大小可先選定在2～5mm內(nèi)，通過實測電感值調(diào)整氣隙以改變電感量。

3.變頻器專用直流電抗器及設(shè)計計算

變頻器專用直流電抗器也叫平波電抗器，串聯(lián)在直流母線中(端子P1、P+)。主要是減小輸入電流的高次諧波成分，提高輸入電源的功率因數(shù)(提高到0.95)。此電抗器可與交流電抗器同時使用，變頻器功率大于30kW時才考慮配置直流電抗器。

直流電抗器接在濾波電容前，它抑制進入電容的整流后沖擊電流的幅值，并改善功率因數(shù)、降低母線交流脈動。變頻器功率越大，越應(yīng)該使用直流電抗器，因為沒有直流電抗器時，變頻器的電容濾波會造成電流波形嚴重畸變和而使電網(wǎng)電壓波形嚴重畸變，而且非常有害于變頻器的整流橋和濾波電容壽命。

直流電抗器用于改善電容濾波(當(dāng)前電壓型變頻調(diào)速器主要濾波方式是電容濾波)造成的輸入電流波形畸變和改善功率因數(shù)、減少和防止因沖擊電流造成整流橋損壞和電容過熱，當(dāng)電源變壓器和輸電線路電阻較小時、電網(wǎng)瞬變頻繁時都需要使用直流電抗器。直流電抗器可使逆變環(huán)節(jié)運行更穩(wěn)定，并能限制短路電流。

直流電抗器的電感值的選擇一般為變頻器進線交流電抗器3%阻抗電感量的2～3倍，最少要1.7倍，即

LCD=(2～3)LAC

例：對三相380V90kW變頻器所配直流電抗器計算：

LCD=(2～3)LLA1=(2～3)×0.123=0.246～0.369mH

選擇工作電流170A，電感量為0.2mH的電抗器。

4.電抗器電感量的測定

（1）直流電抗器LDC電感量的測定

鐵芯電抗器的電感量和它的工作狀況有很大關(guān)系，而且是呈非線性的，所以應(yīng)盡可能使電抗器處于實際工作條件下進行測量。圖2所示是測量直流電抗器的電路，在電抗器上分別加上直流電流Id與交流電流Ij，用電容C=200μF隔開交直流電路，測出LDC兩端的交流電壓Uj與交流電流Ij，可由下式近似計算電感值L：

XL=Uj/Ij=ωL

L=XL/ω

（2）交流電抗器LAC電感量的測定

帶鐵芯的交流電抗器的電感量不宜用電橋測量，因為測電感電橋的電源頻率一般是采用1000Hz，因此測電感電橋只可用于測量空心電抗器。

對于用硅鋼片疊制而成的交流電抗器，電感量的測量可采用工頻電源的交流電壓、電流表法測量，如圖3所示。通過電抗器的電流可以略小于額定值，為求準確可以用電橋測量電抗器線圈內(nèi)阻rL，每相電感值可按下式計算：

式中：U為交流電壓表的讀數(shù)(V)；I為交流電流表的讀數(shù)(A)；rL為電抗器每相線圈電阻(Ω)。

由于電抗器線圈內(nèi)阻rL很小，在工程計算中常可忽略。