如何降低变频器进到电机的谐波,防止电机发热
szm661020
szm661020 Lv.2
2006年04月24日 09:35:13
只看楼主

我单位有一台355KW电机,采用变频器起动,正常运行时,频率为44HZ,输入侧电流为400A,但电机发热严重,温度达90度(转子),外壳温度达65度,但在工频运行时,电机温升很小,请教高手,是什么原因?另,该电机是前后端盖进风,中间两侧出风。我们已经在出风口处加装了排风扇,起到了一定的效果,温度稳定在60-63度之间,不象以前到了71度还在往上升,另我们已对谐波作了测试,三次及五次谐波比较严重,三次电流在17A左右,五次电流在32A左右,各位高手有何高见,请多多指教。假如在变频器出线侧加装滤波器,将3,5次谐波滤除,能否起到效果,但是在变频器出线侧加装滤波器的情况好象还无这方面的介绍,滤波器起的作用只是将谐波不返回给电网。加装电抗器应能起到一定的效果,但效果如何及如何选用,请各位高手指点。

我单位有一台355KW电机,采用变频器起动,正常运行时,频率为44HZ,输入侧电流为400A,但电机发热严重,温度达90度(转子),外壳温度达65度,但在工频运行时,电机温升很小,请教高手,是什么原因?另,该电机是前后端盖进风,中间两侧出风。我们已经在出风口处加装了排风扇,起到了一定的效果,温度稳定在60-63度之间,不象以前到了71度还在往上升,另我们已对谐波作了测试,三次及五次谐波比较严重,三次电流在17A左右,五次电流在32A左右,各位高手有何高见,请多多指教。假如在变频器出线侧加装滤波器,将3,5次谐波滤除,能否起到效果,但是在变频器出线侧加装滤波器的情况好象还无这方面的介绍,滤波器起的作用只是将谐波不返回给电网。加装电抗器应能起到一定的效果,但效果如何及如何选用,请各位高手指点。
leedreamfly
2006年04月25日 15:52:04
2楼
低速运行时,自冷却型电动机的冷却能力下降;另外高次谐波增加了电动机的铁损和铜损。
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guobd316
2006年04月30日 16:24:08
3楼
可以在变频器控制菜单内把调制解调的频率调低一点,但相应的电机的噪声会变大
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b617
2006年05月03日 23:12:57
4楼
在其它地方抄来的,不知对楼主有没有用。

1 谐波的产生
在理想的干净供电系统中,电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里,流过的电流与施加的电压成正比,流过的电流是正弦波。
在实际的供电系统中,由于有非线性负荷的存在,当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时,就形成非正弦电流。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数,例如基频为50Hz,二次谐波为100Hz,三次谐波则为150Hz。因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。

2 产生谐波的设备类型
所有的非线性负荷都能产生谐波电流,产生谐波的设备类型有:开关模式电源(SMPS)、电子荧火灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。
(1)开关模式电源(SMPS):
大多数的现代电子设备都使用开关模式电源(SMPS)。它们和老式的设备不同,它们已将传统的降压器和整流器替换成由电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电,然后用一种和所需的输出电压及电流相适合的方法输出所需的直流电流。这对于设备制造厂的好处是使用器件的尺寸、价格及重量均可大幅度地降低,它的缺点是不管它是哪一种型号,它都不能从电源汲取连续的电流,而只能汲取脉冲电流。此脉冲电流含有大量的三次及高次谐波的分量。
(2)电子荧光灯镇流器:
电子荧光灯镇流器近年被大量采用。它的优点是在工作于高频时可显著提高灯管的效率,而其缺点是其逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声。使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波,但成本昂贵。
(3)直流调速传动装置:
直流电动机的调速控制器通常采用三相桥式整流电路,它也称作六脉冲桥式整流电路,因为在直流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一个)。直流电动机的电感是有限的,故在直流电流中有300Hz的脉动波(即为供电频率的6倍),这就改变了供电电流的波形。
(4)不间断电源(UPS):
根据电能变换方式和由外部供电到内部供电所用转换方式的不同,UPS有许多不同的类型。主要的类型有:在线的UPS、离线的UPS和线路交互作用的UPS。由UPS供电的负荷总是电子信息设备,它们是非线性的并且含有大量的低次谐波。
(5)磁芯器件:
在有铁芯的电抗器上的励磁电流和磁通密度之间的关系总是非线性的。如果电流波形是正弦波(亦即电路中串联的电阻很大)那么磁场中会有高次谐波,这被认为是强迫磁化过程。如果施加在线圈上的电压是正弦波形(亦即串联的电阻很小)则磁通密度也将是正弦波形,而电流波形则含有高次谐波,这被认为是自由磁化过程。

3 谐波引发的问题及解决措施
谐波电流在电源系统内以及装置内均会造成问题。但其影响和解决措施非常不一样,需要分别处理;适用于消除谐波在装置内不良影响的办法并不能减少谐波在电源系统内造成的畸变,反之亦然。
(1)装置内的谐波问题及解决措施:
有几个常见多发的问题是由谐波引起的:电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热、断路器的误动作等。
①电压畸变:因为电源系统有内阻抗,所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸变(这是产生"平顶"波的根源)。此阻抗有两个组成部分:电源接口(PCC)以后的电气装置内部电缆线路的阻抗和PCC以前电源系统内的阻抗,用户处的供电变压器即是PCC的一例。
由非线性负荷引起的畸变负荷电流在电缆的阻抗上产生一个畸变的电压降。合成的畸变电压波形加到与此同一电路上所接的全部其他负荷上,引起谐波电流的流过,即使这些负荷是线性的负荷也是如此。
解决的办法是把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷的供电线路分开,线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点开始由不同的电路馈电,使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。
②过零噪声:许多电子控制器要检测电压的过零点,以确定负荷的接通时刻。这样做是为了在电压过零时接通感性负荷不致产生瞬态过电压,从而可减少电磁干扰(EMI)和半导体开关器件上的电压冲击。当在电源上有高次谐波或瞬态过电压时,在过零处电压的变化率就很高且难于判定从而导致误动作。实际上在每个半波里可有多个过零点。
③中性线过热:在中性点直接接地的三相四线式供电系统中,当负荷产生3N次谐波电流时,中性线上将流过各相3N次谐波电流的和。如当时三相负荷不平衡时,中性线上流经的电流会更大。最近研究实验发现中性线电

谐波造成的危害

  谐波主要是由称为谐波源的大功率换流设备(包括化工电解整流设备)及其它非线性负荷产生,谐波源产生的谐波不但危及电网及其它电力用户而且也危及自身,因此谐波的治理是十分必要且有实际经济效益的。本文以滏阳化工厂为实例对谐波的产生及治理方案进行了分析研究。
  该化工厂由郝村站供电,站内装设三组共10.8Mvar并联电容器,分别串联有4.5%,7%和12%电抗率的电抗器,分别用于限制五次及以上、四次及以上、三次及以上高次谐波放大并分别对五次谐波、四次谐波、三次谐波形成不完全滤波。
  投运后电容器出现严重过负荷,噪音异常,个别电容器投运不久就发生鼓肚现象,后测试发现母线谐波电压和电容器回路谐波电流严重超标,为防止设备进一步损坏,将10.8Mvar电容器全部退出运行。
通过对赫村站进一步测试结果表明,谐波主要是来自滏阳化工厂,不仅谐波含量高而且谐波频谱范围宽(最低为二次)。
  在齐村热电厂供电区内,电网及用户近几年也相继发生了一些问题,如王郎110kV变电站综合自动化继电保护装置曾多次发生误动,调查分析普遍认为谐波造成保护误动的可能性比较大。另外,谐波对热电厂的发电机也带来了一些不利影响,发生过保护误动故障(主要是谐波中的负序分量影响),热电厂曾以某种方式就此提出异议等。郝村站供电范围内用户的低压电容器普遍投不上致使用户功率因数低而被罚款。这些问题的产生是由于谐波造成的。
  化工厂配电系统接线为单线四分段,每段母线由郝村一回10kV出线供电(郝村一段母线带二回出线),每段母线接一台整流变压器,其中有两台的额定容量为12.5MVA,正常每台带负荷5~6MVA,另两台变压器额定容量均为8MVA,正常每台带负荷为5MVA,四段母线正常分列运行。整流变压器一次接线为三角形,二次侧为双反星形接线,可控硅整流,其中两路还分别接有1.8Mvar和1.2Mvar并联电容器,电容器回路未串联电抗器。详见图1。
  经过专业人员对化工厂配电系统的接线,设备配置,运行情况进行多次调查和测试,基本摸清情况,并对产生2次及以上高次谐波的原因进行了分析,制订了治理方案
治理措施

  由于滏阳化工厂谐波负荷的特殊性——既有特征谐波,又有非特征谐波,并且含量较高,涉及到设备本身存在的问题,已不能采用单一的装设滤波装置,还需要改变变压器接线,治理整流装置——即需要采取综合治理方案,才能有较好的滤波效果,并且改变变压器接线,治理整流装置不但属于治本而且与装设滤波装置相比可以以较少的投入取得较好的效果。通过综合治理使注入系统的谐波电流和母线谐波电压都在国家标准允许范围以内,使电力系统能够安全可靠地优质供电。
改变整流变压器接线,将其中两台变压器高压侧接线由三角形改为星形,使一台一次星接的整流变与一台一次为三角形接线的整流变并列运行,使其等效为十二脉波整流,使谐波电流含量较高的5、7次谐波将变压器一次绕组由三角形改为星形接线,需要将高压绕组匝数减少42.3%,存在的问题是变压器绕组容量下降为额定容量的57.7%,实际上改后的容量可达到额定容量的60%~70%,需要核算改后变压器容量是否能够满足负荷要求,如容量不存在问题,改变变压器一次绕组接线不失为一种较好的方案。被基本消除,当然需要增加平衡电抗器
装设滤波装置

  滤波装置的装设需要根据整流装置产生的高次谐波次数及高次谐波电流值和无功功率平衡等条件确定。
  在本项目中滤波装置的装设还需要考虑以下两种因素:
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b617
2006年05月03日 23:13:08
5楼

(1)滤波装置安装方式
   化工厂内四套整流装置正常分别由郝村一路10kV出线供电,每两路10kV出线接在郝村一段10kV母线上。
   每套整流装置装设一套滤波装置共需四套滤波装置。改进化工厂接线,即将正常工作时一回10kV线路分别带一套整流装置改为同一母线上的两回线路并列运行(相应的保护要复杂一些)。每段母线装设一套滤波装置,又需要装设两套滤波装置,既可节约投资,又可保证滤波效果,是一种较为理想的方案。同时为变压器一次绕组改接线后使两套整流装置并列运行成为可能。
(2)整流设备治理效果
   前已述及非特性高次谐波的产生主要是由于整流装置的触发角不同及器件特性有差异引起,治理整流装置消除其差异取得的效果对滤波装置的设置有影响,若基本能消除2、3、4次及以上偶次谐波则滤波装置只需滤除5次及以上的奇次谐波。若2、3、4次及以上偶次谐波仍超过国家标准,则滤波装置需滤除二次及以上高次谐波,高次谐波次数越低对相应的滤波设备要求也愈高,显然这种情况我们不希望出现,因为它将使滤波装置复杂,投资高、损耗大,运行费用也提高。
  我们认为,经过治理整流设备应该能消除或基本消除偶次谐波及三次谐波,使其注入系统的谐波电流含量在标准允许范围之内,万一达不到这种效果再考虑装设相应的滤波装置。
滤波方案按以下条件确定:
  (1)每套滤波装置装设5、7、11次单通滤波器,单通滤波器选择R-L-C串联的B型滤波器,装设一套13次及以上的高通滤波器,其选择H型滤波器。
  (2)按改进化工厂一次接线方案即两套整流装置设置一套滤波装置,在化工厂共装置两套滤波装置。
  (3)暂按不改变变压器一次绕组配置滤波装置,如果改接线实施时再取消5、7次单通滤波器。按目前实测的谐波电流含量设计滤波装置,待治理整流设备后实测谐波电流再调整滤波器参数。

3.3 滤波器设计

3.3.1 设计条件

  为使滤波器设计合理,既满足滤波要求又尽可能节约投资和降低损耗,需要掌握以下三个条件:
(1)系统阻抗(高频阻抗)及其变化范围
  需要了解系统在各种运行方式下的阻抗频率变化曲线,或者最不利条件时即最小运行方式下的阻抗频率曲线。工程上对于10kV系统可以等效为感性阻抗,并认为系统高频阻抗始终是感性,本工程中,在最小运行方式下的基波阻抗值为Xx=0.5(Sj=100MVA)。
n次谐波下的系统谐波阻抗为"
  Xnx=0.5n
 (2)谐波源产生的谐波量
  根据以往多次实测结果综合确定,各套整流装置的谐波电流见表1。
  由于测量是随机的,具有分散性和不完全性,根据实际情况,在实测结果基础上再考虑一定的余量作为设计参数。
(3)谐波限制标准
对谐波的限制以我国现行有关标准为目标值。本工程设计标准略高于国家标准(主要是考虑负荷有可能要发展及留有适当的余度)。



3.3.2 滤波方案确定

交流滤波器可以在滤除谐波的同时,提供无功补偿,即滤波器具有滤波和补偿双重作用,确定滤波器容量时道德根据无功补偿需要确定一定电容量,根据测量结果化工厂目前政党生产共需要10Mvar无功,计及其安装的并联电容器后共需要13Mvar无功,考虑到本厂目前实际生产能力达不到设计能力,因此每台滤波装置补偿按6Mvar设计,共需要12Mvar。
滤波器的总补偿容量确定后,根据支路谐波电压基本相等原则,确定低通滤波器各支路容量和高通滤波器容量。
设n次调谐滤波器挂在相电压为UP的接线





谐波对电网的危害不是三两下就能说完,下面随便列几条给你看看。
1、高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变,(波形如下图所示,右边是正常波形,左边是有3、5、7、11、13次谐波的情况下的电流与电压波形)另外相同频率的谐波电压和谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率,从而降低电网电压,增加线路损耗,浪费电网容量,
2、影响供电系统的无功补偿设备,谐波注入电网时容易造成变电站高压电容过电流和过负荷,在 谐波场合下,电容柜无法正常投切,更严重的请况下,电容柜会将电网谐波进一步放大。
3、影响设备的稳定性,尤其是对继电保护装置,危害特大。
4、谐波的存在会造成异步电动机效率下降,噪声增大;使低压开关设备产生误动作;对工业企业自动化的正常通讯造成干扰,影响电力电子计量设备的准确性。
5、谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加,直接影响变压器的使用容量和使用效率;还会 造成变压器噪声增加,缩短变压器的使用寿命。
6、影响工业设备的正常运转,就像行车,在有谐波的情况一,你按左行开关,它偏往右走,
电动葫芦,你让它往下走,它却往上走。
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b617
2006年05月03日 23:25:15
6楼
还可以到这里看看
http://co.163.com/forum/content/224_330672_1.htm
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liutao003
2006年05月17日 17:35:21
7楼
能否将图也传上来,谢谢
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