电抗器的作用和选择方法

1.电抗器的分类

具有一定电感值的电器，通称为电抗器。即从本质上讲，电抗器就是一种电感元件，用于电网、电路中，起限流、稳流、无功补偿、移相等作用。

电抗器分为空心电抗器和铁心电抗器两大类。

（1）空心电抗器 空心电抗器只有绕组而中间无铁心，是一个空心的电感线圈。空心电抗器主要用作限流、滤波、阻波等元件，如限流电抗器、分裂电抗器、断路器、低压开关和接触器等型式试验用的试验电抗器等。

（2）铁心电抗器 铁心电抗器结构上与变压器相似，有铁心和绕组。在整体结构上，铁心式并联电抗器与变压器相似，有铁心、绕组、器身绝缘、变压器油、油箱等部件，所不同的是电抗器铁心有气隙，每相只有一个绕组。

2.交流电抗器的作用与选择方法

（1）交流电抗器的作用 交流电抗器的作用如下：

1）抑制谐波电流，提高变频器的电能利用效率（可将功率因数提高至0.85以上）。

2）由于电抗器对突变电流有一定的阻碍作用，故在接通变频器瞬间，可降低浪涌电流，减小电流对变频器的冲击。

3）可减小三相电源不平衡的影响。

交流电抗器的作用是消除电网中的电流尖峰脉冲与谐波干扰。由于通用变频器一般都采用电压控制型逆变方式，这种逆变方式首先需要将交流电网电压经过整流、电容滤波转变成平稳的直流电压，而大容量的电容充、放电将导致输入端出现尖峰脉冲，对电网产生谐波干扰，影响其他设备的正常运行。从另一方面看，如果电网本身存在尖峰脉冲与谐波干扰，同样也会给变频器上的整流元件与滤波电容带来冲击，并造成元器件的损坏。总之，通过交流电抗器消除尖峰脉冲的干扰，无论对电网还是对变频器都是有利的。

（2）交流电抗器的应用场合 交流电抗器不是变频器必用外部设备，可根据实际情况考虑使用。当遇到下面的情况之一时，可考虑给变频器安装交流电抗器：

1）电源的容量很大，供电电源的变压器容量大于变频器容量10倍以上时，应安装交流电抗器。

2）若在同一供电电源中接有容量较大的晶闸管整流设备，或者电源中接有补偿电容（提高功率因数）时，应安装交流电抗器。

3）向变频器供电的三相供电电源不平衡度超过3%时，应安装交流电抗器。

4）变频器功率大于30kW时，应安装交流电抗器。

5）变频器供电电源中含有较多谐波成分时，应考虑安装交流电抗器。(www.xing528.com)

另外，当遇到以下两种情况之一时，变频器的输出侧一般需要考虑接入输出电抗器：

1）电动机与变频器之间的距离较远时，应考虑接入输出电抗器。因为变频器的输出电压是按载波频率变化的高频电压，输出电流中也存在着高频谐波电流。当电动机和变频器之间的距离较远（大于30m）时，传输线路中，分布电感和分布电容的作用将不可小视。可能使电动机侧电压升高、电动机发生振动等。接入输出电抗器后，可以削减电压和电流中的谐波成分，从而缓解上述现象。

2）轻载的大电动机配用容量较小的变频器时，应考虑接入输出电抗器。例如，一台电动机的额定功率是75kW，而实际运行功率只有40kW。这时，可以配用一台55kW的变频器。但是必须注意，75kW电动机的等效电感比55kW电动机的等效电感小，故其电流的峰值较大，有可能损坏55kW的变频器。接入输出电抗器后，可以削减输出电流的峰值，从而保护变频器。

（3）电抗器的选择当交流电抗器用于谐波抑制时，如果电抗器所产生的压降能够达到供电电压（相电压）的3%，就可以使得谐波电流分量降低到原来的44%，因此一般情况下，变频器配套的交流电抗器的电感量以所产生的压降为供电电压的2%～4%进行选择，即电感量可以通过下式进行计算：

式中 U₁——电源线电压（V）；

I_C1——变频器的输入电流（A）；

L——电抗器电感（H）。

当已知变频器的输入容量S_C1时，根据三相交流容量计算公式可以得到

式中 U₁——电源线电压（V）；

S_C1——变频器的输入容量（kV·A）；

L——电抗器电感（mH）。

对于三相380V/50Hz供电的场合，式（2-20）可以简化为

3.直流电抗器的选择

直流电抗器的作用是削弱变频器开机瞬间电容充电形成的浪涌电流，同时提高功率因数。与交流电抗器相比，直流电抗器不但体积小，而且结构简单，提高功率因数更有效。若两者同时使用，可使功率因数达到0.95，大大提高了变频器的电能利用率，变频器对电源容量要求可以降低20%～30%。因此，在大功率的变频器（大于22kW）上，一般需要加入直流电抗器。

直流电抗器的电感量的计算方法与交流电抗器类似，由于三相整流、电容滤波后的直流电压为输入相电压的2.34倍，因此，电感量也可以按照同容量交流电抗器的2.34倍进行选择，即