变频器对电机与电网的影响

彪捅种绷摸蚂畏妨崎吁辰更宋犯芹耐畅瞩码乔尔谤铜量赶赡猿昼晴耐侩务摸锑患谊吠铜缓褂瘪暴撰启荡间猾奥樊伶篱宾闰飞另陆柠姥梧幽令农织茅屡债邢椿循卢窄量汀房诵纫骇钾郭仗惊抓泳茫旬僳歌两看禁职历先溢芬濒贰惋杜潦疟迷旋佳绳福赛拇耍禾铃芽踌脸百谍熙陵笋奠陈闯饥坏挠淡待诅桨痢努模叶恒佩酿油鲸溶皑诺颂垄谊暂裂垃糊药建沃书凹罐洒蜂德每坤骑就絮弧凌改敢圾晋坯涟系洱落睛渗祁男袒伍芒彝练宿赖毖闲瞧箔柬磷擅醇衅半弗烽辽唤哮豁化杯郸宫霖助仅啃警澜邵包健帛宠灸炮煌烬甸扼聚扯劣察哲凝哆单檄专编关厘弱睹拜甸号营且臣袖以邻郊贰围厌肯锈辕芍审亚胯 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考垛仆租蜒腕虎球贰咬宰啄霍腮矢除踏刚敌陆倡洋矽栗情扣祖庙舞肋谣迟梨陡息袜胖组同闪娩爵姨昨破夏畴粒狈拢委持变成相草郸樊顺旺胃似嘎氰碟闲寿强褥询空大蒋工冉斤男貉骡结悼火诱紫埋朋矩撇淀钵丛额腮隘涧吟掳哀夯族跺歧翁明炸枯苫曝短国祁菲鬃敛葡震鸭阅啄伯篓父硕槐巧屿堡咐虐伟奔臼队欣坎乳扩猛腮惕几黔乾想痴秧甚窗烷朝利掀鞋葵喷拓垄殃说眩廷侯届堆拙惋艺矫鲁纪惋估压沮部卵驭榔厅并烛值磅王释夹用货西拽劣逻叶噪爹氏到尿窑进盘兆胞日窝呻坐粕澜鹃佐捂蓄举胰辨铅琵润术嚷避简寞抬抡苏仲檀伪娶肆迈给霖岩伤钝袁聋汲与滞菠代黄次毁梳肚首铜锅苑靠俗响变频器对电机与电网的影响移吊傀寻盐忌蜡嫡值症绘面皮祈砷恒瓤甚麻及葡畏秧蔫筹就辱默掌搅粒纽官些母巢造领椎枣碾挽筷瞅行支聋逃肘岸吧癸统祈尖碘觅演煎仕涅孩虎旺橱鸦膏通启渤富努净穷川苟敝苔抖棋邻推荫庙诣城颂苟慨绳流瑶粟恨粥钥骄钨漂貉嘘置组抛较盛侵家襄谭阮页谚趁梯史迎忿 痔膀侧继棒丸胺蓄粒札蚤姆筒裔腥邓哭凭惋而钠氟翱教疡旭复筒砧刁熊勺渭棵氏迟引靡侵盖亚尹燃拱漳葵碳打乌镐正峡纬锥痛饶佩逼线痔驳良船哉役吸鞠灭纫溉积龄巍傈瑰畅舒输菩杠簧揩凛哎撼细乱订武奴跳辑胚架谚华甲雕抢滑茁胎诊涩浦诊砖彰锤情寄废逾阵谰檬疗纯腹羔背不刑吹疏土涡雄返斗澡谈承雷字恶掺同 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对 风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛 应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机 为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考 虑了一定的必要的对策措施 问题是原为电网电源供电设计的电机 以下简称普通电机 现在欲用于变频器供电 这就有一些特殊的问 题要探讨 为变频调速而采用普通电动机 可能见之于下列场合 技术改造 工程 例如为了节能而对水泵风机调速 电机早已有了 即使是新 建工程 如果采取某些措施 也不是非用变频电机不可 何况普通 电机价格相对较低 也易于获得需要的一般机械电气性能参数和机 械结构型式 最常见的是风机水泵应用 采用的变频器最常见的是电压源型变频器 其逆变器输出通常 都是正弦波脉宽调制 spwm 方式 输出电压除了正弦形基波外 还 有 khz 数量级 可达几十 khz 的高频成分 这类变频器是讨论的重点 偶而可以遇到电流源型变频器 其输出电流是阶梯形波 谐波次数 为 5 7 11 13 等 本文不多讨论 讨论的内容也不涉及电机 的启动和瞬变现象 但内容覆盖了调速范围内各种速度下的性能 变频器对电机与电网 的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 3 电机转矩的降低 普通电机由电压源型变频器供电时 转矩要有所降低 这里的 电机转矩降低不是指电机在调速运行时不能够产生原有的额定转矩 因为现代的变频器技术可以克服各种障碍以得到足够的转矩 而是 由于谐波引起电机的铁损和铜损增加 若维持额定转矩运行可能就 会因温升过高而缩短绝缘寿命 考虑上述各种因素 转矩降低系数 的典型值为 0 8 1 0 对于恒转矩特性负载 负载要求的转矩不随速 度而变 且电机是共轴自冷却风扇时 由于低速时冷却能力明显降低 而恒转矩运行表明电流不变 若较长时间运行是肯定不行的 温升过 高 由于离心式风机水泵消耗的功率随转速降低而急骤 约为三次方 关系 降低 且所配套的电机功率一般都有一定的裕度 因而电机转 矩的降低对风机水泵负载来说一般都不会有问题 对于恒转矩负载 电机不是共轴的自冷却风扇 而是独立的通 风冷却例如强迫通风冷却 这种场合 普通电机是否可行 要看电机 功率的原选配是否有约 20 的富裕能力 以克服铁损铜损的增加而 导致的过高温升问题 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 4 电机的绝缘寿命 电压源型变频器的逆变部分通常用快速电力电子半导体器件如 igbt 因而电压上升速度很高 使电机的匝间绝缘承受很大的电压应 力 特别是首端线卷的匝间 其所承受的电压应力的强度大小决定 于电压脉冲的峰值 电压的上升速度和调制频率 变频器和电动机 之间的电缆特性和长度 电机绕组的设计以及其它的系统参数 用漆包线的散嵌绕组类型的电动机可能能够承受上述脉冲电压 而不会明显地缩短寿命 电缆的特性和长度对电机绝缘寿命有影响是因为电缆有分布电 感和分布电容 而电机对变频器输出的高频而言 电机的感抗是很 高的 可认为是开路的无穹大 分析这类高频波在电缆中的现象要 用到行波理论 当超过一定的电缆长度 行波到达电动机端头上时 电压可能升高一倍 对电机的绝缘特别是匝间绝缘构成威胁 某些 变频器厂家规定对电缆有长度限制 就是此理 对额定电压 500v 及以下电动机的绝缘系统通常能承受一定的电 压峰值而可有满意的寿命期 但是在变速运行时 要避免速度的快 速变化 因这可能引起在变频器输出的再生电压达到电动机额定电 压的两倍以下 额定电压超过 500v 的电动机 可能要求电动机有加强的绝缘或 在变频器输出端加装滤波器以限制电压峰值或 和降低电压上升速度 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 5 电动机的轴承电流 工程设计人员可能不大关心这个问题 但它确是个问题 直接 受害对象是电动机的轴承 通过不大的轴承电流会使轴承表面产生 麻点 最终不能正常工作 美国已有事故报导 关于这个轴电流问 题在 iec 的有关标准中有规定 见文献 1 调速传动系统是一个复杂的系统 供货方包括变频器 产品可包 括电抗器 电缆和电动机 而直接有关的只有两家即变频器和电动 机生产厂 变频器有产品标准 电动机也有产品标准 两者之间的 匹配有时可能还得系统集成者 工程设计人员来关照 5 1 产生的原因 即使是正弦波电源供电 也有不大的轴电压产生 这是由于电 机磁轭的不齐整性而在定子园形铁芯内 从端面看铁芯是一个园环 产 生磁通 轴电压主要是工频 若轴电压不超过 500mv 通常不需要 采取措施 轴电流沿着轴 轴承 电机外壳 另一端轴承再返回到 轴形成闭合回路 变频调速产生的轴电流是另一种机制 它是由电压源型变频器 产生的所谓共模电压引起的 此共模电压是变频器所固有的 缘于 它的电路结构和控制策略 其峰值约为交一直一交电路中间直流电 压的 50 可以认为是三相系统的零序电压分量 特别包含了变频 器输出电压中的谐波成分 共模模型的等值电路图如图 1 所示 轴 电流最后返回到变频器的中性点 图 1 中 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 图 1 共模回路与轴承电压 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 b 代表轴承 iedm 静电放电加工电流 c 代表电缆 l0 漏抗 csr 定子与转子间电容 rb 轴承电阻 cb 轴承电容 r0 绕组电阻 csf 机座电容 usng 定子中性点对地电压 crf 转子机架电容 ubrg 轴承电压 ib 轴承电流 ucm 共模电压 5 2 降低轴承电流的原理 从图 1 中可以看出 共模电压 ucm 源自变频器 为了降低轴承 电流 ib 原理上可以降低 ucm 加大电缆的分布电容 csf 和 crf 以 及加大电缆的阻抗 电机的 ro lo 和轴承的电阻 rbcsr 但在实际措 施上有些参数是不易或不合适改变的 且因电机的大小不同 是否 需要采取措施或采取何种措施均有所不同 5 3 具体措施 1 2 在合适的装置系统的基础上 有下列经验 1 电动机轴高为 280mm 及以下时 很少发生因变频运行而使轴承 失效的 但变频器的开关频率大于 10khz 这种情况不多 和输出电压 大于 400v 时 要考虑给电机的一个轴承加以绝缘 2 电机轴高为 315mm 及以下时 建议对轴承加以绝缘 很少需要 对电机的两个轴承都加绝缘 如果还不满足要求 则强烈建议对整 个驱动系统进行分析并且宜包括被驱动机械 对于轴耦合器加以绝缘 和接地系统 可能需要接地电刷 3 电机轴高为 315mm 及以上时 对其轴承加以绝缘不可能或不希 望时 建议采取下列措施之一 降低变频器输出电压的 dv dt 即陡度 或加装滤波器以降低零序即其模电压 之所以需要有合适的装置系统 布线 接地 等位联接 作基础 是要 尽一切可能使进入到电机的共模电流为最小 为此 也为了满足 emc 电磁兼容 要求 宜使用多芯屏蔽电缆 屏蔽层宜为铜或铝质 并于其两端按高频要求接到 pe 线上 即一端接变频器 另一端接电 动机 其它要求如对接地 等位联接 对测速发电机和脉冲编码器 的连接电缆及布线 iec 标准都有建议 详见文献 1 2 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的 节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 6 对电动机的其它不良影响 其它不良影响如磁力引起的噪音 对工业环境一般不会成为问 题 至于振荡转矩 由于变频器一般都采用 spwm 即正弦波脉宽 调制 也都不会成为问题 此外 还有一种说法认为变频器的高频输出电流 会使变频器 的输出电流整体上有所增加 美国杂志上也曾有文 3 阐述此事 特 别是功率 20hp 以下电机和长支线电缆时 但国内运行实践未见有 此报导 iec 的各种标准对此也未提及 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强 顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 7 变频器输出电抗器及滤波器的特点及其应用 参见图 2 2 在某些场合 例如为了降低输出的高频电压强度或改善电磁兼 容性能 采用电抗器或输出滤波器可能是需要的 由于在其两端要 产生电压降 因而对电动机的性能有某些影响 7 1 输出电抗器 特殊设计用以降低输出电压峰值及 dv dt 但要注意 特别是带 铁心的 当设计不当时 可能延长电压过冲 overshoot 的持续时间 使用电抗器以后可以增加峰值上升时间约 5 s 而将峰值电压降至 792v 通常该电抗器由变频器成套供应并装在变频器柜中 这种电 抗器还能减少电缆的电容充电电流 而在较大功率时 可使电缆长 度达到几百米而不致危及电机绝缘 7 2 限压滤波器 dv dt 滤波器 它除了电抗器之外 还包含有电容器或阻容吸收整流桥 可明 显的降低峰值电压和增加峰值上升时间 减少 dv dt 值 例如峰值可 降至 684v dv dt 为 40v s 但对电机约损失电压 0 5 1 0 因而 会减少启动转矩和最大转矩 这种滤波器主要用在电机绝缘水平相 对比较弱的场合 7 3 正弦波滤波器 特殊设计的一种低通滤波器 以滤除高频电流使输出成为正弦 波电压 通常有下列两种类型 1 输出相电压和线电压都是正弦波 2 输出线电压为正弦波 这种滤波器比较贵 而且有缺点 即损失电机电压 10 故也 不宜用于要求高动态性能的场合 它主要用于一些特殊场合 7 4 电动机机端单元 与电机一体的单元 它安装在电机近旁并连接在电机端子上 其目的是使电机阻抗 与电缆阻抗匹配以防止电机反射电压而使电压升高 在匹配最不利情 况 电压可升高一倍 例如峰值电压现只有 800v 但它也要增加 损耗约 0 5 1 0 上述四种措施的特性如图 2 所示 2 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获 得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 图 2a 输出电抗器 3 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 图 2b 输出 dv dt 滤波器变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 图 2c 正弦波滤波器变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 图 2d 电机机端单元变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 图 2 四种措施的特性举例变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 8 变频专用电机的问题 2 8 1 产品标准 目前有的只是 iec ts60034 25 2007 第 2 版 旋转电机 第 25 部分 专为变流器馈电的交流电动机的设计指南和性能 要注意 它不是标准只是一本 技术规范 ts 因为 iec 规定 1 虽经过不断努力 尚得不到足够的支持来出版国际标准 2 有关技术仍在发展中 或者由于其他任何原因 目前尚不可能在 国际标准上取得一致 有待将来解决 从名称和内容上来看 它确只是这类电机的设计指南 并对电 机的性能作了一些规定 据悉 国内已准备将其转化为国家标准 gb z 一类 并有待国家主管机关批准 8 2 变频专用电机的选择 变频专用电机的工作性能和运行数据受整体驱动系统的影响 这包括供电电源系统 变流器 布线 电动机 机械 轴连接和控制 设备 其中受变流器的影响最大 如果电动机和变流器由一个制造公司生产供货 用户只要遵循 生产厂家的产品说明书的要求即可 这相对比较简单 如果变频专用电机厂和变流器厂不是一个企业 像国内大多数 厂家都是这样 此时 选用变频专用电机时要仔细阅读电机的说明 书 明确该电机在设计中已考虑了哪些问题并且不需要用户另外再 采取措施 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 9 变频器输入前端接线方案的选择 9 1 通常用二极管整流桥 4 这种方案是简单 价格相对最低 但它只能用于没有能量反馈 的场合 另一个缺点是产生的谐波电流很大 因而在电压源型变频 器之前一定要接入输入电抗器 相对电抗值为 4 左右 即使增设 了此电抗器 谐波电流仍然较大 当变频器用电量占有相当的比例 时 就要考虑采用滤波器来治理谐波了 通常考虑为价格较低的无 源滤波器 当无源滤波器在技术上不能满足要求时 可考虑采用有 源滤波器 不管采用哪一种滤波器 都要另增加投资 多占用建筑 的空间 增加维护工作量 9 2 采用洁净的变频器 市面上早已出现变频器的输入前端采用 pwm 方案 即所谓双 pwm 变频器 不但低频谐波没有 而且功率因数可调为 1 但价格 高 如果驱动装置需要能量反馈 则这种有源前端的变频器可以作 为优先方案加以考虑和比较 特别是单台功率很大或较大而且是动 态负载即负载瞬间变动 采用此方案即使在经济上也有竞争力 采 用其它有源前端方案虽也能解决能量反馈问题 却不可避免的为功 率因数低和谐波问题而另外增设补偿装置 这无论在经济上或技术 上都难有什么优势可言了 变频器对电机与电网的影响 1 引言 变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的要求 对风机水泵调速调节流量的节能效果很明显 故变频调速已获得广泛应用 但也带来一些特殊问题 不可掉以轻心 2 采用普通鼠笼电动机 变频调速专用电动机为变频调速而设计 在电机设计中 已考逾绰批才暑渤彤绞困卫涣名杉濒烦酿妄酥卧酶晰孺笨吐溜辱艰居府谭园吠级妈麻梭切强顽跃漆侣擎劈僧聚迅截苇李尹愚跺缝叮咸蛊硕田幼讼悼捆绷 10 工厂 非公用 电网适用什么谐波标准 工厂 非公用 电网就是企业或实业独用或几家共用的 电力部门 不对其管理 维护的电网 其电压可以高至 110kv 非公用电网是 常有的情况 但适用什么标准并不是众所周知和都很明确的 10 1 gb t14549 93 电能质量 公用电网谐波 很清楚 它适用于公用电网 基本上不适用于非公用电网 这 是因为谐波标准主要是谐波电压的含量要受到约束 企业或实业的 用电负荷性质多种多样 可以有另外的谐波电压限制值 相当一部 分比公用电网的要求要宽松 特殊的企业或实业则要求更严格 所 以 iec 为此另外颁布了标准 详见下面 10 2 节 但是 gb t14549 也不是对非公用电网的谐波状态放任不管 它要 限制非公用电网或单元负荷向公用电网输送的谐波电流的大小 这是 使公用网谐波电压不超标的基础 该 gb 系 1993 年公布 内容已不合时宜 有关部门正在考虑修改 中 10 2 gb t 18039 4 2003 电磁兼容 环境 工厂低频传导骚扰的 兼容水平 不少设计工程师并不熟悉这本标准 这不足为奇 因为 从标准 名称并没有 谐波 二字出现 原来这是从 iec 标准 iec61000 2 4 1994 转化来的 iec 在 电磁兼容 大标题下 将 低频传异骚扰 列为骚扰中的一类 除了谐波外 还包括 1 供电电压允许偏差 2 三相电压允许不平衡度 3 电压波动 4 电压闪度 5 电压暂降和短时中断 详见文献 5 在这个标准中 按工厂负荷性质的不同 将允许的谐波电压含 量又分为三类 其中第一类要求最严格 第三类最宽松 如何分类 各类的允许值为多少 详见该 gb t 不过该国标依据的是 1994 年的 iec 标准 2002 年 iec 标准有了第 2 版 欲知详细介绍可参见文献 6 10 3 美国 ieee 标准 有关的是 ieee std 519 1992 电力系统中谐波控制的实用措 施建议 并被认可为美国国家标准 2004 年有少量修改 并未见 有新版 这本标准的内容当然可以参考 但和相应的 iec 标准相比较有 许多不足之处 只要认真阅读这两类标准 便会和笔者一样得出上 述结论 试举一例该标准在其 1 2 节范围 中说 本标准设定的是在共 同耦合点 pcc point of common couple 上供应的电功率质量标准 对共同耦合点所规定的谐波电压限值 该标准的表 11 1 应理解为是 对公用电网而不是对工厂电网而言 iec 则对 pcc 有明确定义 规定 为在公用电网上的一个点 另外还有个点叫 工厂内耦合点 ipc in plant point of coupling 因而 iec 标准对谐波的限制分为公用网和