變頻器能改善功率因數(shù)嗎-wenkub.com
2025-06-25 09:47 本頁(yè)面
【正文】 2 ．同一供電系統(tǒng)中有容量較大的可控硅設(shè)備，由于可控硅設(shè)備也會(huì)導(dǎo)致電壓波形的畸變，與變頻器相互產(chǎn)生影響，因此，兩種設(shè)備的輸入端都應(yīng)接入交流電抗器。常用的直流電抗器規(guī)格見(jiàn)表 1 。另外，不允許在變頻器輸出端，即與電動(dòng)機(jī)的連接端并接電容器。 DL 是直流電抗器，接在整流橋與濾波電容器之間。這種無(wú)功功率使得變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，約為 O ． 7 ～ 0 ． 75 。變頻器通常是“交一直一交”式結(jié)構(gòu)，即三相交流電源經(jīng)三相整流橋和濾波電容器變?yōu)橹绷?，再?jīng)控制電路和逆變管轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)的交流電。變頻器運(yùn)行時(shí)其輸入側(cè)的功率因數(shù)一般較低，通常都要采取一些措施于以改善。功率因數(shù)的低下不僅意味著額外的浪費(fèi)，也意味有可能遭受罰金。速度越低，移相角越大，則直流傳動(dòng)的功率因數(shù)pf就越低。在總電能損耗降低1%的情況下，同樣也可以在費(fèi)用上節(jié)省相同的量。因此我們可以這樣估算: a) 假定55kw電機(jī)上的平均負(fù)載是35kw。同時(shí)制造商也通過(guò)使用濾波器、屏蔽電纜以及合適的機(jī)械裝配，以最終滿(mǎn)足emc標(biāo)準(zhǔn)。 應(yīng)用交流變頻調(diào)速時(shí)的功率因數(shù) 對(duì)一個(gè)帶整流橋的pwm變頻器而言，到交流線路上的功率因數(shù)基本是一致的，而輸出則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電感的功率因數(shù)，這主要是由于電機(jī)的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的。在電站，可以通過(guò)提高同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁來(lái)補(bǔ)償過(guò)多的無(wú)功，也可以啟用獨(dú)立的同步旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器。圖4為55kw電機(jī)在不同的負(fù)載電流時(shí)其不同功率因數(shù)的比較數(shù)據(jù)。 為了產(chǎn)生額定的轉(zhuǎn)矩和速度，電動(dòng)機(jī)通常會(huì)產(chǎn)生有功電流和無(wú)功電流。由于電動(dòng)機(jī)的作用，往往會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)的下降。 提高功率因數(shù)的原因 電站的功率因數(shù)通常是被設(shè)計(jì)成pf=，要么發(fā)電機(jī)電流比額定值要增加，要么用戶(hù)端實(shí)際的功率必須降低。 (2) 當(dāng)線路電壓和電流都是正弦波的時(shí)候，功率因數(shù)pf= cosφ。 為了更進(jìn)一步地解釋?zhuān)β室驍?shù)pf可以更加形象地用“一匹馬在沿軌道拉有軌電車(chē)”來(lái)比方，因?yàn)檐壍澜宇^是不平的，必須要在邊上才能拉。 在圖1中，電壓u由三部分產(chǎn)生，即電阻r產(chǎn)生的壓降ur=ir、電感xl產(chǎn)生的壓降ul=ixl和電容產(chǎn)生的壓降uc=ixc組成。 2 功率因數(shù)與變頻傳動(dòng) 功率因數(shù)與cos φ的區(qū)別 功率因數(shù)(pf)是電氣系統(tǒng)中一個(gè)重要的測(cè)量指標(biāo)，它定義為實(shí)際消耗功率(以kw為單位)與總裝置的視在功率(以kva為單位)的比值。在特大型電機(jī)輕載運(yùn)行的應(yīng)用場(chǎng)合，其功率因數(shù)尤其低。并不是經(jīng)補(bǔ)償后的功率因數(shù)越高越好，因?yàn)檠a(bǔ)償裝置消耗有功發(fā)出無(wú)功，隨著補(bǔ)償容量的增加，其有功損耗也增加，初投資增大。 （3) 注意事項(xiàng) 電路中串入電抗器后，變頻器的最高輸出電壓將降低2～3%。 圖5直流電抗器連接示意圖接入直流電抗器后，變頻器輸入電流的波形如圖5(b)所示，高次諧波電流的含有率可降低為33%。例如，在電源側(cè)投入補(bǔ)償電容(用于改善功率因數(shù))的過(guò)渡過(guò)程中，可能出現(xiàn)較高的尖峰電壓。 電抗器法 (1) 交流電抗器法 如圖4(a)所示，在變頻器的輸入側(cè)串入三相交流電抗器al。如果用功率因數(shù)表來(lái)測(cè)量變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)，所得到的結(jié)果是錯(cuò)誤的。 （3) 功率因數(shù)測(cè)量的誤區(qū) a) 輸入電流的位移因素 因?yàn)樽冾l器輸入電流的基波分量總是與電源電壓同相位的，所以，其位移因數(shù)等于1。因此，變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)是很低的。因此，充電電流總是出現(xiàn)在電源電壓的振幅值附近，呈不連續(xù)的沖擊波狀態(tài)，如圖5(b)和(c)所示。 (2) 變頻器的功率因數(shù)問(wèn)題 a) 電動(dòng)機(jī)側(cè)的功率因數(shù) 對(duì)于交－直－交變頻器而言，電動(dòng)機(jī)側(cè)的無(wú)功電流將被直流電路的儲(chǔ)能器件(電容器)吸收，反映不到變頻器的輸入電路中。因?yàn)殡娏魈罅?，?huì)使導(dǎo)線發(fā)熱嚴(yán)重，損壞絕緣。 (1) 功率因數(shù)偏低的影響 a) 對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響 對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，功率因數(shù)低，將會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的效率。功率因數(shù)可以反映有功、無(wú)功和視在功率的比例關(guān)系。然而，這并不是功率因數(shù)的全 部。目前使用的變頻器，絕大多數(shù)是交－直交 變頻器，在變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)之間，隔著 一個(gè)直流回路。當(dāng)然，大型系統(tǒng)不允許不加輸入電抗器的。因此說(shuō)，加了輸入電抗器，可以提高功率因數(shù)，也是可以理解的。 幾乎所有的無(wú)效功都是電感性，電容性的非常少見(jiàn)，例如：變頻器就是容性的，在變頻器電源端加入電抗器可提高功率因數(shù)。接著相應(yīng) 時(shí)刻，KP：被觸發(fā)導(dǎo)通，KPs被關(guān)斷，輸出電壓 。、KPs導(dǎo)通，輸出電壓為U ，導(dǎo)電途徑為 一 一負(fù)載一 P?一6—0。若把它們能夠被觸發(fā)導(dǎo)通的開(kāi)始時(shí)刻設(shè)為d— O，則輔助觸發(fā)角d定義為線電壓與相電壓的交點(diǎn)向右的角度，如圖所標(biāo)。使其對(duì)電網(wǎng)側(cè)所呈現(xiàn)的功率因數(shù)得以提高；另一方面對(duì)整流裝置的主回路進(jìn)行改革，使之在同樣的電壓調(diào)整范圍內(nèi)，獲得功率較高的因數(shù)?？梢?jiàn)整流裝置對(duì)電網(wǎng)的不良影響是由電流畸變因數(shù)和位移因數(shù)造成的。 2 ．同一供電系統(tǒng)中有容量較大的可控硅設(shè)備，由于可控硅設(shè)備也會(huì)導(dǎo)致電壓波形的畸變，與變頻器相互產(chǎn)生影響，因此，兩種設(shè)備的輸入端都應(yīng)接入交流電抗器。 三、電抗器的選用 電抗器對(duì)大部分變頻器來(lái)說(shuō)不是標(biāo)準(zhǔn)配置，是選配件。直流電抗器除了提高功率因數(shù)外。
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