电抗器在变频器系统中的应用
随着电力电子技术的迅速发展，从20世纪90年代以来交流变频调速已成为电气传动的主流，其应用范围日益广泛。但是由于变频器被使用在各种不同的电气环境，若不采取恰当的保护措施，就会影响变频器运行的稳定性和可靠性。实践证明，适当选配电抗器与变频器配套使用，可以有效地防止因操作交流进线开关而产生的过电压和浪涌电流对它的冲击，同时亦可以减少变频器产生的谐波对电网的污染，并可提高变频器的功率因数。因此探讨与变频器配套用的各类电抗器的作用和容量选择等问题是十分必要的
2变频器系统配套用的三种电抗器
与变频器配套用的电抗器有3种：
1）进线电抗器LA1又称电源协调电抗器，它能够限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效地保护变频器和改善其功率因数。接入与未接入进线电抗器时，变频器输入电网的谐波电流的情况，示于图1。从图1可以看出接入电抗器后能有效地抑制谐波电波
2）直流电抗器LDC直流电抗器接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间，LDC能使逆变环节运行更稳定，及改善变频器的功率因数
3）输出电抗器LA2接在变频器输出端与负载（电机）之间，起到抑制变频器噪声的作用。
三种电抗器在变频器中的连接如图2所示。
3需要安装进线电抗器的场合
进线电抗器既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染，当电源容量很大时，更要防止各种过电压引起的电流冲击，因为它们对变频器内整流二极管和滤波电容器都是有害的。因此接入进线电抗器，对改善变频器的运行状况是有好处的。根据运行经验，在下列场合一定要安装进线电抗器，才能保证变频器可靠的运行
1）电源容量为600kVA及以上，且变频器安装位置离大容量电源在10m以内，如图3所示：
2）三相电源电压不平衡率大于3％。电源电压不平衡率K按式（1）计算：
3）其它晶闸管变流器与变频器共用同一进线电源，或进线电源端接有通过开关切换以调整功率因数的电容器装置。
4进线电抗器容量的选择
进线电抗器的容量可按预期在电抗器每相绕组上的压降来决定。一般选择压降为网侧相电压的2％～4％，也可按表1的数据选取
电感量L的计算公式如式（2）所示：
L=△UL/(2πfIn)=0.04Uv?/(πfIn)
式中：UV?——交流输入相电压有效值（V）；
ΔUL——电抗器额定电压降（V）；
In——电抗器额定电流（A）；
f——电网频率（Hz）。
进线电抗器压降不宜取得过大，压降过大会影响电机转矩。一般情况下选取进线电压的4％（8.8V）已足够,在较大容量的变频器中如75kW以上可选用10V压降
5直流电抗器和输出电抗器的作用
在有直流环节的变频系统中，在整流器后接入直流电抗器可以有效地改善功率因数，配合得当可以将功率因数提高到0.95，另外，直流电抗器能使逆变器运行稳定，并能限制短路电流，所以很多厂家生产的55kW以上的变频器都随机供应直流电抗器
输出电抗器的主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能抑制变频器输出的谐波，起到减小变频器噪声的作用。有些厂家还提供有输出电抗器与无输出电抗器时，连接电机的导线允许的最大长度，表2是西门子公司提供的数据
6三相交流进线电抗器的设计计算
当选定了电抗器的额定电压降ΔUL，再计算出电抗器的额定工作电流In以后，就可以计算电抗器的感抗XL。电抗器的感抗XL由式（3）求得
XL=ΔUL/In(Ω)(3)
有了以上数据便可以对电抗器进行结构设计。
电抗器铁芯截面积S与电抗器压降ΔUL的关系，如式（4）所示：
式中：ΔUL——单位V；
f——电源频率（Hz）；
B——磁通密度（T）；
N——电抗器的线圈圈数；
Ks——铁芯迭片系数取Ks=0.93。
电抗器铁芯窗口面积A与电流In及线圈圈数N的关系如式(5)所示：
A=InN/(jKA)(5)
式中：j——电流密度，根据容量大小可按2～2.5A/mm2选取
KA——窗口填充系数，约为0.4～0.5。
铁芯截面积与窗口面积的乘积关系如式（6）所示：
SA=UI/(4.44fBjKsKA×10－4)（6）
由式(6)可知，根据电抗器的容量UI(=ΔULIn)值，选用适当的铁芯使截面积SA的积能符合式(6)的关系
假设选用B=0.6T，j=200A/cm2，Ks=0.93，KA=0.45，设A=1.5S,则电抗器铁芯截面与容量的关系为
为了使进线电抗器有较好的线性度，在铁芯中应有适当的气隙。调整气隙，可以改变电感量。气隙大小可先选定在2～5mm内,通过实测电感值进行调整
7电抗器电感量的测定
7．1直流电抗器LDC电感量的测定
铁芯电抗器的电感量和它的工作状况有很大关系，而且是呈非线性的，所以应尽可能使电抗器处于实际工作条件下进行测量。图4所示是测量直流电抗器的电路。在电抗器上分别加上直流电流Id与交流电流I～，用电容C=200μF隔开交直流电路，测
出LDC两端的交流电压U～与交流电流I～，可由式（9）、式（10）式近似计算电感值L。
7．2交流电抗器电感量的测定
带铁芯的交流电抗器的电感量不宜用电桥测量，因为测电感电桥的电源频率一般是采用1000Hz，因此测电感电桥只可用于测量空心电抗器
对于用硅钢片叠制而成的交流电抗器，电感量的测量可用工频电源的交流电压表——电流表法测量，如图5所示。通过电抗器的电流可以略小于额定值，为求准确可以用电桥测量电抗器线圈内
阻rL，每相电感值可按式（11）计算：
式中：U——交流电压表的读数(V)；
I——交流电流表的读数(A)；
rL——电抗器每相线圈电阻(Ω)。
由于电抗器线圈内阻rL很小，在工程计算中常可忽略。
滤波器和电抗器有什么区别？
有以下原因：
1、 电源谐波方面：电抗器输入端电流有较大的浪涌现象，或者电流变化比较剧烈。
2、 硅钢片方面：电抗器硅钢片要叠压整齐，硅钢片叠压不紧密已引起噪音问题；
3、 线圈方面：线包内部松动而产生的缝隙已产生噪音。
4、 浸透方面：浸漆不彻底或者时间过短，都会导致浸漆遗漏或者厚度不够；
5、 紧固件方面：电抗器上螺钉如果存在松脱现象易产生噪音。
6、 功率方面：电抗器容量偏小（可能性不大）。?
综上所述，如果电抗器质量可靠（电源谐波突变较小，硅钢片叠压整齐，浸漆彻底厚度合适等），并且输出功率的参数与负载相符，应该就不存在噪音方面的问题了。
扩展资料：
电抗器使用寿命由制造它的材料所决定。制造电抗器的材料有金属材料和绝缘材料两大类。金属材料耐高温，而绝缘材料长期在较高的温度、电场和磁场作用下，会逐渐失去原有的力学性能和绝缘性能，例如变脆、机械强度减弱、电击穿。
这个渐变的过程就是绝缘材料的老化。温度愈高，绝缘材料的力学性能和绝缘性能减弱得越快；绝缘材料含水分愈多，老化也愈快。电抗器中的绝缘材料要承受电抗器运行产生的负荷和周围环境的作用，这些负荷的总和、强度和作用时间决定绝缘材料的使用寿命。
1、性质不同
滤波器由电容、电感和电阻组成的滤波电路。滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。
电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。
2、分类不同
滤波器按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。按所通过信号的频段分为低通、高通、带通、带阻和全通滤波器五种。按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。根据滤波器的安放位置不同，分为板上滤波器和面板滤波器。
电抗器按结构及冷却介质：分为空心式、铁心式、干式、油浸式等。按接法：分为并联电抗器和串联电抗器。按功能：分为限流和补偿。
按用途：按具体用途细分，例如：限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、功率因数补偿电抗器、串联电抗器、平衡电抗器、接地电抗器、消弧线圈、进线电抗器、出线电抗器、饱和电抗器、自饱和电抗器、可变电抗器（可调电抗器、可控电抗器）、轭流电抗器、串联谐振电抗器、并联谐振电抗器等。
3、作用不同
滤波器为一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。
电力系统中所采取的电抗器常见的有串联电抗器和并联电抗器。串联电抗器主要用来限制短路电流，也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。 220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器用来吸收电缆线路的充电容性无功的。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。
