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摘要：本文在簡介變頻器專用進線電抗器結構與功能的基礎上，闡述了變頻器專用進線電抗器設計計算，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，一個導體通電時就會在其所占據的一定空間范圍產生磁場，所以所有能載流的電導體都有一般意義上的感性。然而通電長直導體的電感較小，所產生的磁場不強，因此實際的電抗器是導線繞成螺線管形式，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，比較科學的歸類是感抗器（電感器）和容抗器（電容器）統稱為電抗器，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，采用優質低損耗冷軋硅鋼片，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熱現象；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同類產品相比具有體積小、重量輕、外觀美等優點，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過預烘→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無噪音地運行；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熱現象；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，抑制變頻器產生的高次諧波，其通常串聯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側的電壓降；

2）抑制變頻器整流過程中產生的高頻諧波以及并聯變流器組的解耦；

3）限制電網電壓的跳躍；

4）減小電網系統操作時所產生的電流沖擊；

5）提高變頻系統的功率因數；

由變頻器構成的調速系統在運行過程中，經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，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速的，所以在調速的時候經常會產生高次諧波和產生波形畸變，會影響設備正常使用，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及抑制諧波電流，濾除諧波電壓和諧波電流，改善電網質量。

2.變頻器專用進線電抗器的設計計算

當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

有了以上數據便可以對電抗器進行結構設計，電抗器鐵芯截面積S與電抗器壓降ΔUL的關系如下式所示：

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；Ks為鐵芯迭片系數取Ks=0.93。

電抗器鐵芯窗口面積A與電流In及線圈匝數N的關系如下式所示：

A=InN/(jKA)

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

鐵芯截面積與窗口面積的乘積關系如下式所示：

SA=PK/(4.44fBjKsKA×10－4)

由上式可知，根據電抗器的容量PK(=ΔULIn)值，選用適當的鐵芯使截面積SA的積能符合下式)的關系。

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

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：

為了使輸入電抗器有較好的線性度，在鐵芯中應有適當的氣隙。氣隙大小可先選定在2～5mm內，通過實測電感值調整氣隙以改變電感量。

3.變頻器專用直流電抗器及設計計算

變頻器專用直流電抗器也叫平波電抗器，串聯在直流母線中(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(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、降低母線交流脈動。變頻器功率越大，越應該使用直流電抗器，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(當前電壓型變頻調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、減少和防止因沖擊電流造成整流橋損壞和電容過熱，當電源變壓器和輸電線路電阻較小時、電網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節運行更穩定，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系，而且是呈非線性的，所以應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(V)；I為交流電流表的讀數(A)；rL為電抗器每相線圈電阻(Ω)。

由于電抗器線圈內阻rL很小，在工程計算中常可忽略。