变频技术

变频器的布线原则

合理布线能够在相当大程度上削弱干扰信号强度，布线时应遵循以下几个原则。（1）远离原则。干扰信号大小与受干扰控制线之间距离的平方成反比。有数据表明，若受干扰控制线距离干扰源 30 cm，则干扰强度削弱 1/2～1/3。因此各设备控制线应尽量远离变频器输入、输出线。（2）相绞原则。两根控制线相绞能有效抑制差模干扰信号，因为两个相邻绞距中通过电磁感应产生的干扰电动势方向相反（如图5-16）。研究表明，控制线相绞后抑制差模干扰信号的效果与绞距有关，绞距越小效果越好。图5-16 绞线的作用（3）不平行原则…

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变频器周围仪器仪表的抗干扰措施

①电源隔离。变频器输入侧的谐波电流常常从电源侧进入各种仪器仪表，成为干扰源。有效的方法是对受干扰仪器仪表电源采取隔离与滤波，如图5-34 所示接入隔离变压器。隔离变压器一、二次绕组匝数相等，但一、二次绕组之间由金属薄膜完全隔离；一、二次电路中都接入电容器进行高频滤波（如图5-34 中 C1、C2）。图5-34 变频器输出侧不能接电容滤波器②信号隔离。在某些传输线较长、采用电流信号的场合，可在信号侧用光耦合器隔离，如图5-35 所示。光耦合器以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好隔离作用，…

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变频器主线路与控制线路的布线

图5-17 为变频器参考布线图。变频器至电动机电缆应独立于其他电缆走线，多台变频器的电动机电缆可并行布线。一般电动机电缆、输入电源电缆与控制电缆安装在不同桥架内，以避免电动机电缆和其他电缆长距离并行走线，从而减少变频器输出电压产生的电磁干扰。当控制电缆与电源电缆必须交叉走线时，交叉角度为 90°。电缆桥架之间以及桥架与接地极之间必须有良好的电气连接。图5-17 变频器参考布线图模拟信号与开关量控制电缆应使用单独的屏蔽电缆，不要将 24 V DC 与 220 V AC 信号公用同一条电缆。

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变频器主电路电缆结构的选用

当电动机功率大于 30 kW 时，电动机电缆推荐使用图5-9 所示对称屏蔽电缆；30 kW 以下电动机可使用图5-10(b) 的普通四芯电力电缆。与四芯电缆相比，对称屏蔽电缆可减少整个传动系统的电磁辐射以及电动机轴承电流与腐蚀。为有效抑制电磁波的敷设与传导，如图5-11 所示，电缆屏蔽层包括一个带有螺旋铜带的同轴层铜线；屏蔽层越紧，辐射等级与轴承电流就越低。图5-9 对称屏蔽电缆结构图5-10 用于变频电动机的四芯电力电缆结构图5-11 变频器至电动机电缆屏蔽层

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变频器输入电路功率因数较低的原因

如图5-18(a) 所示，输入电路是三相交流电源经全波整流后向滤波电容器 C 充电的电路。当电源线电压大于电容器两端直流电压 UD 时才有充电电流，充电电流波形取决于整流电压与电容电压的压差，如图5-18(b) 所示呈不连续的冲击波形式，可明显看出输入电流波形发生畸变。图5-18 变频器的输入电流波形输入电流的频谱分析如图5-19 所示，其 5 次谐波与 7 次谐波分量比基波分量小不了多少。变频器输入电路的无功功率由谐波电流产生，故变频器功率因数较低，需要设法改善。图5-19 输入电流的频谱分析

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变频器功能预置的一般步骤

变频器功能预置的一般步骤如下：①按模式转换键 ，使变频器处于程序设定状态。②按数字键或增减键 ，找出需要预置的功能码。③按读出键或设定键 ，读出该功能中原来数据。④如需修改，则通过数字键或数字增减键修改数据。⑤按写入键或设定键 ，将修改后数据写入存储器。⑥若预置未结束，则转入第 2 步继续预置其他功能；若已结束，则按模式转换键使变频器进入运行状态，电动机即可正常运行。图5-36 变频器功能预置流程上述变频器功能预置步骤如图5-36 所示。

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变频器主电路电缆 PE 导线截面要求

电缆中 PE 导线与相导线截面积应满足表5-2 要求。表5-2 变频器主电缆 PE 导线和相导线截面积要求

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变频器输入电路功率因数的改善方法

变频器输入电路中改善功率因数的根本途径是削弱谐波电流，在输入电路中串入电抗器是比较有效的方法。具体方法有两种（如图5-20 所示）。1. 直流电抗器 LD直流电抗器 LD 串接于整流桥与滤波电容之间，结构简单、体积小、滤波效果好，可使功率因数提高至 0.95。图5-20 电抗器接入方法2. 交流电抗器 LA交流电抗器串接于三相输入电路中，滤波效果稍差、只能把功率因数提高到 0.75～0.85，但除滤波功能外还具有：①抑制输入电路浪涌电流；②削弱电源电压不平衡的影响。表5-5 交流电抗器数据表5-…

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变频器输入电抗器的选用原则

①如图5-22 所示，电感越大改善功率因数效果越好，但电感太大也会增大基波电流电压降、减小变频器输入电压，故选用电抗器时，电抗器上电压降以不大于额定电压 3% 为宜。图5-22 三相电压不平衡时变频器输入电流、电压波形②电源变压器阻抗也能起到电抗器作用，故选用电抗器必要性视变压器容量而定：变压器容量越大则内阻抗越小，一般当变频器使用在配电变压器容量大于 500 kV·A、且变压器容量大于变频器容量 10 倍以上时，变频器输入侧要安装电抗器。③当配电变压器输出电压三相不平衡、且不平衡率大于 3% …

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变频器与电动机之间电缆线径的选择

当变频器输出频率下降时电压也要下降，在电流相等情况下线路电压降 ΔU 在输出电压中占的比例上升、电动机得到电压的比例下降、产生电动机转矩不足。故选择变频器与电动机之间导线线径时，最关键因素是线路电压降 ΔU 的影响，一般要求 ΔU≤(2～3)%UN（UN 为电源电压）。ΔU 计算公式为　　(5-1)式中 IMN 为电动机额定电流（A），R0 为单位长度（每米）导线电阻（mΩ/m），l 为导线长度（m）。常用电动机引出线单位长度电阻值见表5-3。表5-3 常用电动机引出线单位长度电阻值计算实例：某…

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