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變頻器產生諧波幹擾及其防範

    我國《節約能源法》第39條規定:"將變頻調速列入節能技術加以推廣"。然而影響變頻調速節能產品推廣的障礙的原因有:電網供電電壓等級偏高,給變頻器中的電力開關器件絕緣帶來障礙,變頻器自身質量的可靠性欠佳,產品價格偏高。

    變頻器自20世紀60年代問世到80年代的推廣應用,也推動我國變頻調速技術的飛速發展,生產廠家不斷增多,高壓變頻器市場即將啟動,這將有力促使變頻器自身質量的提高和產品價格的逐步下浮。與此同時,隨著改革開放的深化和我國加入WTO,以及人們對節能環保意識的增強,許多工礦企業將走出低穀逐步回升,迫使企業對設備進行節能改造,從而造就變頻器在眾多領域推廣應用的美好前景。

    1  變頻調速的優越性

    隨著電力電子技術、計算機和控製技術的迅速發展,使變頻調速這一先進的節能技術得以在眾多領域推廣應用。變頻器應用於各行各業,既能提高設備的效率,滿足生產工藝的需求,又能獲得顯著的節能降耗效果,並有如下的優越性:

    1.1  電力拖動係統故障率低

    目前用於電力拖動係統的主要是異步電動機,它是典型的常規交流電動機,自從現代交流調速係統發明以來,對異步電動機拖動技術進行廣泛研究,並取得長足的進步。對於可調速度的拖動係統采用變頻器,即可在不更換原電動機條件下連續調速,以選擇最佳速度。由於異步電動機結構簡單,其轉子回路內電流不必從外部接人,故出現故障的概率極低。變頻調速還可應用於有易燃、易爆性氣體的場合,這是其他電動機調速所無可匹敵的。

    1.2  工作特性優越

    實現三相異步電動機的變頻調速,是發明異步電動機近百年以來人們翹首以待的"世紀之夢",迄今為止人們對它傾注極大熱情,通過不懈努力、提高和完善,其調速的工作特性等諸多方麵毫不遜色,即與直流調速係統相比,某些方麵還超過直流調速。由於頻率身是數字量,即可實現在不需要外部反饋的情況下,即能得到很硬的機械特性,而且調速精度高、平滑、性能穩定、維護簡單,易於實現生產過程的自動控製。

    1.3  變頻器可實現軟起動

    一般異步電動機全壓起動的起動電流為額定電流的5-7倍。而采用變頻器可實現軟起動,其起動電流不超過額定電流的1.5倍,而且起動平穩無衝擊。對其配套的電氣、的衝擊力小,能顯著延長電控元件及電動機的壽命。

    1.4  低轉下轉矩恒定

    變頻調速拖動係統,在低速時有轉矩提升功能,確保低速恒轉矩輸出。在電動機最高轉速,即最大工作能力時不受電源頻率影響。

    1.5  延長設備使用壽命

    變頻調速技術在、泵類負載中應用,節能效果更為顯著,不僅可根據負載運行要求調節轉速,而且減少機械和風的噪聲,延長風機和水泵的使用壽命。

    1.6  軟起動下轉矩平滑

    變頻器應用於,在負載要求平滑加速、減速時,具有性能良好的軟起動效果。尤是在重負載起動時,可提升輸出轉矩,這是普通起動器所無法起到的效果。

    1.7  起停衝擊小

    變頻器應用於一般生產機械設備,其起動、停止、空載低速或高速,均不會產生衝擊以,從而可延長設備使用壽命。此外,變頻器的應用有利於實現生產的,對提高產品質量的合格率和生產效率起到促進作用。

    2  變頻器使用中的諧波幹擾

    在各行各業的眾多設備中,電動機是最多的用電設備,其耗電量約占全部用電量的50%以上,對電力拖動係統,除改進設備設計,優化係統的配置外,還應大力推廣應用變頻調速技術進行節能改造,這將具有深遠的經濟效益社會效益。

    但變頻器是非線性設備,也是諧波源,在使用過程中諧波幹擾依然存在,會對弱電係統的熱工產生幹擾尤為明顯。

    某供熱廠的風機采用變頻器改造後,節能效果十分顯著,但在運行中會產生諧波對另一台熱工儀表顯示值造成幹擾,使儀表顯示值出現很大偏差。當1號風機變頻器投運時,2號爐的蒸汽流量、水位、壓力等的顯示值出現最大指示值。當1號變頻器停止運行,2號爐的蒸汽流量、水位、壓力值均為零。這種現象是由於變頻器運行過程中產生的諧波所致,並對弱電係統的熱工儀表顯示值產生影響。為此,對變頻器運行中產生的諧波幹擾不可忽視,應采取必要措施加以防範。

    3  防止諧波對弱電係統幹擾的措施

    在變頻器安裝使用中,一定按產品說明書要求執行,運行過程要特別注意維護,編製日  常及定期的維護規程,做到有章可循。運行值班人員必須做到每班巡視視察,是否有振動、氣味,或電流電壓指示是否異常。夏天更要保持幹淨,吹掃灰塵,以免變頻器過熱。

    在采取防止諧波幹擾措施時,一定要地製宜根據具體情況而采取相應的防範措施。該廠風機變頻器采用遠程方式,控製線較長,在上與儀表二次線同在橋架裏布線,而且控製線與弱電熱工儀表二次線存在平行走徑,長度達百米以上,兩線相對距離很小,因而造成的幹擾較大。針對這種具體情況而采取的防範措施是:

    (1)將變頻器控製線與熱工儀表的二次線采用屏蔽線,在橋架中兩導線的平行部分用鐵皮隔板隔開,屏蔽線的屏蔽層應做良好的接地,接地線與接地體的連接應牢固可靠。

    (2)可在熱工儀表的二次線末端串接一個小電容器,可起到將高頻幹擾信號旁路掉。電容器的一端接儀表二次線,另一端也要做良好的接地。

    (3)在變頻器櫃電源進線端的套上1.5~2m的金屬蛇皮管,並要做好蛇皮管外殼的良好接地,這也是防止變頻器運行過程產生諧波幹擾的措施。

    (4)的連接線不宜過長,切勿將過長的連接線部分盤成圈狀放在變頻器櫃內。傳感器連接線盡量縮短也是可以防止高次諧波產生對弱電係統儀表的幹擾。

    (5)變頻器在安裝使用中,一定要按產品說明書要求執行,必要時應進行技術谘詢,避免造成不必要的幹擾而影響正常生產。



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