西門子變頻器產(chǎn)生的高次諧波的危害
發(fā)布日期:
2022-07-11

諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí),與所加的電壓不呈線性關(guān)系,就形成非正弦電流,從而產(chǎn)生諧波。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù),任何重復(fù)的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波,每個(gè)諧波都具有不同的頻率,幅度與相角。諧波可以I區(qū)分為偶次與奇次性,第3、5、7次編號(hào)的為奇次諧波,而2、4,6、8等為偶次諧波,如基波為50Hz時(shí),2次諧波為100Hz,3次諧波則是150Hz。一般地講,奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中,由于對(duì)稱關(guān)系,偶次諧波已經(jīng)被消除了,只有奇次諧波存在。對(duì)于三相整流負(fù)載,出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波,變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。

傳導(dǎo)是指高次諧波按著各自的阻抗分流到電源系統(tǒng)和并聯(lián)的負(fù)載,對(duì)并聯(lián)的電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾;感應(yīng)耦合是指在傳導(dǎo)的過(guò)程中,與變頻器輸出線平行敷設(shè)的導(dǎo)線又會(huì)產(chǎn)生電磁耦合形成感應(yīng)干?電磁輻射是指變頻器輸出端的高次諧波還會(huì)產(chǎn)生輻射作用,對(duì)鄰近的無(wú)線電及電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。要有效地對(duì)高次諧波治理,就必須先了解它的危害表現(xiàn)形式。

(1)電力電子設(shè)備:電力電子設(shè)備通常靠精確電源零交叉原理或電壓波形的形態(tài)來(lái)控制和操作,若電壓有諧波成分時(shí),零交叉移動(dòng)、波形改變、以致造成許多誤動(dòng)作。

(2)計(jì)量?jī)x表:計(jì)量?jī)x表因?yàn)橹C波會(huì)造成感應(yīng)盤(pán)產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)距,引起誤差,降低精度,甚至燒毀線圈。

(3)電力電容器:當(dāng)高次諧波產(chǎn)生時(shí)由于頻率增大,電容器阻抗瞬間減小,涌人大量電流,因而導(dǎo)致過(guò)熱、甚至損壞電容器,還有可能發(fā)生共振,產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

(4)變壓器:電流和電壓諧波將增加變壓器銅損和鐵損,結(jié)果使變壓器溫度上升,影響絕緣能力,造成容量裕度減小。諧波還能產(chǎn)生共振及噪聲等。

(5)開(kāi)關(guān)設(shè)備:由于諧波電流使開(kāi)關(guān)設(shè)備在起動(dòng)瞬間產(chǎn)生很高的電流變化率,使暫態(tài)恢復(fù)峰值電壓增大,破壞絕緣,還會(huì)引起開(kāi)關(guān)跳脫、引起誤動(dòng)作。

(6)保護(hù)電器:電流中含有的諧波會(huì)產(chǎn)生額外力距,改變電器動(dòng)作特性,引起誤動(dòng)作,甚至改變其操作特性,或燒毀線圈。

(7)感應(yīng)電動(dòng)機(jī):電流和電壓諧波同樣使電動(dòng)機(jī)銅損和鐵損增加,溫度升。同時(shí)諧波電流會(huì)改變電磁轉(zhuǎn)距,產(chǎn)生振動(dòng)力矩,使電動(dòng)機(jī)發(fā)生周期性轉(zhuǎn)速變動(dòng),影響輸出效率,并發(fā)出噪聲。

另外,高次諧波還會(huì)對(duì)電腦、通信設(shè)備、電視及音響設(shè)備、載波遙控設(shè)備等產(chǎn)生干擾,使通信中斷,產(chǎn)生雜訊,甚至發(fā)生誤動(dòng)作,另外還會(huì)對(duì)照明設(shè)備產(chǎn)生影響。了解變頻器以及變頻器諧波產(chǎn)生的機(jī)理,變頻器諧波以及其危害性,以及采用變頻器隔離、接地或采用無(wú)源濾波器、有源濾波器、加設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置以及綠色變頻器等方法。隨著電力電子技術(shù)以及微電子技術(shù)等技術(shù)的飛速發(fā)展,在治理諧波問(wèn)題上將會(huì)邁上一個(gè)新的臺(tái)階,將變頻器產(chǎn)生的諧波控制在最小范圍之內(nèi)以達(dá)到抑制電網(wǎng)污染,提高電能質(zhì)量。

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