电感在变频器中的作用

电抗器有什么作⽤？

电抗器有什么作⽤？

▲电抗器也被称为电感器。电抗器可以把电能通过⾃⾝的线圈和铁芯变为磁能，并且会将

能量储存起来，所以电抗器属于⼀种储能元件。

电抗器还可以控制电流的增减变化。从电路原理分为串联与并联。它们可以实现限流与滤

波，从形式上分为输⼊电抗器和输出电抗器。

不同类型的电抗器有不同的作⽤。如果⼯⼚的电器设备有中频、⾼频电炉等⼤功率、⾼频

率的设备，另外还有变频器设备或者伺服驱动器及伺服电机，并且这些电器设备达到⼀定

数量，且功率之和⼤，都要在电器设备中加上电抗器。这样可以减少谐波⼲扰和这些设备

在使⽤过程中，向供电线路再次提供谐波等。也就是说电抗器可以最⼤限度保护设备，提

⾼设备的稳定性。

选择电抗器主要是看它的额定电压、额定电流与功率。

▲这⾥本⼈浅谈⼀下变频器设备中的输⼊、输出电抗器，见下图所⽰。

友情提⽰：输⼊电抗器是变频器R、S、T和三相交流电源的L1、L2、L3；输出电抗器是接

在变频器的输出U、V、W和变频电机中间。

这种应⽤于变频器中的电抗器，就输⼊电抗器来说，它能有效抑制电⽹电压突变和操作过

电压引起的电流冲击；有效保护变压器，并能够改善变压器的功率因数；抑制变频输⼊电

⽹的谐波电流。

⽽输出电抗器作⽤则是可以降低点击的噪声，降低涡流损耗，降低输⼊⾼次谐波造成的漏

电流，特别是变频器与变频电机距离⽐较远时的情况，输出端出线的对地电容⽽导致的对

地漏电电流；这样它⽤于平滑滤波，降低瞬态电压dv/dt，延长变频电机寿命；最⼤限度保

护了变频器内部的功率开关器件。

变频器电抗器容量既不是越⼤越好，也不是越⼩越好，要确认变频器或变频电机的功率，

确认系统电压，常规默认系统电压为380V。

♥电⼒电⽹系统使⽤的电抗器种类繁多，其中电⽹采⽤的电抗器，实际上是⼀个没有导磁

材料的空⼼电感线圈。它可以根据需要布置为垂直、⽔平或品字形三种装配形式。随着电

⼒系统的⽇益发展，短路容量不断增加，这就使⼀些断路器的遮断容量明显不⾜，为此必

电感漏感原理

电感漏感是电磁学中一个非常重要的概念，在电磁学的应用中具有广泛的应用。电感漏感是指在诸如变压器、电感器、发电机、变频器、电机和传感器等设备和元件中，由于磁场产生的电动势不完全集中在所构成的通路上，而在周围的环境中也存在一部分。这部分电动势所产生的电流就是漏电流，它对电气设备的性能和特性有着重要的影响。本文将从电感漏感的概念、产生机制、计算方法、影响因素和应用等方面进行详细介绍。

一、电感漏感的概念

通常情况下，电感器、变压器和电机等电气设备中都有磁芯，磁芯所产生的磁场所构成的通路被称为主磁路。主磁路的磁场在其上的匝数上发生变化时就会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，这部分电动势的大小和磁通的速率变化成正比。但是在电气设备中存在着许多不同的磁路，这些磁路的磁场也会产生感应电动势，但是这些电动势的方向和大小都与主磁路的磁场产生的电动势不同。这些由于磁场产生的电动势不集中在主磁路上而在周围环境中产生的电动势所规定的电流被称为漏电流，而其大小和方向和磁场和匝数的变化有关。漏电流在电气设备中是不可避免的，并且一定程度上影响设备的性能和特性。

二、电感漏感的产生机制

电感漏感的产生机制主要有以下几种：

1、 漏磁流

在电感器或变压器中，由于铁心的磁导率比空气或绝缘材料要大得多，因此磁场更容易通过铁芯，而不是绕组，这就是说，如果绕组中磁通密度变化快，而磁芯中的磁通密度变化缓慢，则会在绕组和磁芯之间产生一定的磁通漏失，最终体现为漏磁流，造成漏感现象。

2、 对称漏抗

对称漏抗是电机和变压器中电感漏感产生的一个重要机制，对称漏抗产生于电机或变压器的对称绕组之间或不对称绕组之间。电机中的对称绕组是指两个或多个磁通分别通过绕组的相对称的部分，而不对称绕组则是指磁通只经过一个绕组的一部分而不经过其他绕组的部分。在对称绕组的情况下，对称漏抗往往极小，而在不对称绕组的情况下，对称漏抗则很大。

变频器基础知识及变频器的分类

变频器的分类

（1） 按直流电源的性质分类

变频器中间直流环节用于缓冲无功功率的储能元件可以是由电容或是电感，据此变频器可分成电压型变频器和电流型变频器两大类。

电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感作为储能元件，无功功率将由该电感来缓冲。电流型变频器的一个较突出的优点是，当电动机处于再生发电状态是，回馈到直流侧的再生电能可以方便地回馈交流电网，不需要在主电路内附加任何设备。电流型变频器常用于频繁急加减速的大容量电动机的传动。在大容量风机、泵类节能调速中也有应用。

电压变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，用来缓冲负载的无功功率。对负载而言，变频器是一个交流电压源，在不超过容量限度的情况下，可以驱动多台电动机并联运行，具有不选择负载的通用性。缺点是电动机处于再生发电状态时，回馈到直流侧的无功能量难于回馈给交流电网。要实现这部分能量向电网的回馈，必须采用可逆变流器。

（2）按变换环节分类

1）交-交变频器

交-交变频器是将工频交流电直接变换成频率电压可调的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。对于大容量、低转速的交流调速系统，常采用晶闸管交一交直接变频器直接驱动低速电动机，可以省去庞大的齿轮减速箱。

其缺点是：最高输出频率不超过电网频率的l/3～1/2，且输入功率因数较低，谐波电流含量大，谐波频谱复杂，因此必须配置大容量的滤波和无功补偿设备。

近年来，又出现了一种应用全控型开关器件的矩阵式交一交变压变频器，采用PWM控制方式，可直接输出变频电压。这种调速方法的主要优点是：

① 输出电压和输人电流的低次谐波含量都较小。

② 输入功率因数可调。

③ 输出频率不受限制。

④ 能量可双向流动，可获得四象限运行。

⑤ 可省去中间直流环节的电容元件。

2）交-直-交变频器

交-直-交变频器是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电变换成频率电压可调的交流电，又称间接式变频器。把直流电逆变成交流电的环节较易控制，在频率的调节范围，以及改善变频后电动机的特性等方面，都具有明显的优势。

变频器输入电抗器和输出电抗器的作用

1．输入电抗器

在通用变频器应用场合，为了抑制谐波的影响，通常在变频器的进线端加装输入电抗器（如图所示）。电抗器又称进线电抗器、交流电抗器或电源协调电抗器，它除了能有效地抑制谐波，改善功率因数外，还能够限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击。输入电抗器通常串接在电源和变频器输入端之间，与无线电噪声滤波器EIL（射频干扰滤波器）一起使用时应串联连接。有的变频器在中间直流回路中加装直流电抗器以补偿无功功率，同时也有抑制谐波的功效。如果有必要，可以采取这一措施，以有效地改善系统的功率因数，降低无功功率的传输，使无功功率得到补偿。如果配合得当，可将功率因数提高到0.95以上，同时也对降低谐波分量起到一定的作用，另外，直流电抗器能使逆变器运行稳定，并限制短路电流。因此，很多变频器厂商对55kW以上的变频器随机配套直流电抗器。如图所示为不同规格的直流电抗器。

图 直流电抗器

采用输入电抗器抑制谐波干扰的原理是：它增加了电源阻抗，降低了由变频器产生的谐波分量，并能吸收浪涌电压和主电源的电压尖峰。因此，输入电抗器既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流电路产生的谐波电流对电网的污染。通常商用电抗器的额定值是以基于基波电流的谐波电流百分比给出的，如2%和4%输入电抗器，当变频器以额定电流运行时，输入电抗器上将有2%或4%的电压降。如在400V、50Hz电源上，2%输入电抗器上将有8V的电压降；而4%输入电抗器上将有16V的电压降。在较高的谐波频率时，输入电抗器具有较大的阻抗，从而减弱了谐波电流。也可以说，输入电抗器将电源阻抗提高了2%或4%，通常2%输入电抗器就足以吸收电源电压峰值，避免因此而造成的危害，还能保护变频器内部直流回路的电容器不致因浪涌电压和过热而损坏。一个2%的输入电抗器可降低40%～60%的电流畸变。通常在变频器输入端的电源阻抗不能小于1%，如果需要将谐波电流进一步降低，可以安装4%的输入电抗器，4%阻抗输入电抗器最适宜降低由变频器产生的谐波电流，因此可降低对公共电源谐波电压畸变的影响。根据运行经验，一般在下列情况下安装输入电抗器能保证变频器可靠运行。