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电抗器温度过高的原因和解决办法
交流电路中,为了控制电流和电压,会使用电感和电容器件。而电抗器,就是一种能够提供电感的器件。通过电抗器能够实现电路中电流和电压的匹配,电抗器的限流和滤波作用,起到稳定电路工作的作用。
电抗器温度过高问题在电力系统中比较常见,其影响程度也不容忽视。本文从使用环境、电源电压、负载等多方面分析电抗器温度过高的原因,并提供有效的处理方法。只有加强电抗器的维护和管理,才能发挥其正常的作用,延长其使用寿命,达到更优的保护效果。
无论是变频器输入端电抗器,还是变频器输出端电抗器,在运行过程中,都会消耗一部分能量,具体表现为变频器输出电抗器会发热(电抗率越高,发热越厉害),这都是正常现象。输入电抗器、输出电抗器和直流电抗器运行25分钟,发热达到额定发热量的20%,滤波器发热达到额定发热量的70%左右。电抗器是由绕组组成的,发热特性是热容量和发热量较大,达到稳定发热量需要一段时间,如果是长期运行的电抗器,其发热量是稳定的,如果是间歇运行的电抗器,应按运行时间和电抗器的发热特性曲线确定发热量。
变频器输出电抗器自身在使用的过程中就会产生热量,而且电抗率越高,发热影响越大。所以,在安装有输出电抗器的柜子中都要配置一个好的散热器及散热风扇来强制进行通风散热。不然的话随着柜内温度的增高容易烧坏输出电抗器,还可能会烧坏一些元器件,比如绝缘材料损坏、滤波器损坏等
电抗器适应环境工况:
1)变频器输出电抗器自身发热是因为主材料是铁芯,在工作的时候,由于输出电流中,高次谐波的时候,高次谐波电流的频率很高,涡流损耗会很大,磁滞回线工作时会导致铁芯发热。如果使用的硅钢片的磁滞回线不能适应高频磁场,会使铁损增大,导致铁芯发热严重,电抗器两端的电压过高,导致铁芯饱和,铁芯发热。设计:主要是涡流损耗,如果电抗器的电流波形中还有谐波的话,涡流损耗会很大,尤其是高次谐波的时候,降低铁芯的Bm值,换有曲向硅钢片,或者换更薄的硅钢片
2)系统谐波电流超标,导致绕组过热,线圈发热:导体的截面积和整个线圈的发热量、散热面积改进方案,加风道,增加线圈的散热面积或者增加导线的截面积,减小发热量。
3)漏磁过大,导致夹件等过热:当电抗器所接负载电流超过其额定电流时,会导致电抗器内部产生过多的热量,从而使得接线端子温度升高。内部接触不良,电流通过时会形成电弧,引起接线端子局部温度过高。解决方法一般为重新连接内部绕组,确保良好的接触状态。
4)由于硅钢片的导磁率,随磁密的变化而变化,在交流电激磁的情况下,插入的铁心必须带有气隙,电抗器的铁心柱分段带有气隙,才能使铁心电抗器具有稳定的电感、电抗和容量。电抗器的散热量可以按下式计算:电抗器在额定功率下的功率损耗(Kw),根据额定电流、额定电抗和型号确定。变频器输出电抗器过热的主要原因包括:
1. 变频器输出电流的大小导致过载、变频器输出连接马达的电流太大、电机的定子转子异常
2. 电压不稳定、谐波含量大: 电抗器需要通过电源供电,若电源电压过高或过低,都会导致电抗器温度升高。一般来说,电源电压的波动应该在5%以内,这是保证电抗器正常工作和延长电抗器使用寿命的关键。
3. 变频器输出扭矩提升的太大:电抗器作为电力系统中的过滤器,用来调节系统电压和稳定电流。但是,如果负载过大或过小,就会导致电抗器工作状态不稳定,从而影响散热效果,导致电抗器温度过高。
4. 环境温度过高:电抗器工作在恶劣的环境下,如高温、潮湿、有尘土等场所。这些都会影响电抗器的散热效果,导致电抗器温度过高。
5. 变频器内部线路连接错误、电路设计问题
6. 柜体散热条件:电控柜散热不良,风道走向不佳
7. 电抗器产品问题
8. 电容器发热,电机发热
9. 高频磁场导致铁损增大、变频器载波频率输出调的太高
10. 变频器到电机的电缆距离过长距离太远等都直接影响到变频器输出电抗器的稳定和发热。
解决办法:
1.减小负载:如果发现过载,应该减小负载,避免超过输出电抗器的额定电流。
2.改善电路设计:如果输出电抗器发热是由于电路设计问题导致的,应该对电路进行改善,例如调整输出电抗器的电感值、电容值等参数,使其符合要求。
3.保持电压稳定:为了保持输出电抗器的稳定工作,应该保持输入电压的稳定,避免电压波动过大。
4.检查线圈状态:定期检查线圈的状态,避免出现故障,铁芯发热还是线圈发热。
5.改善环境条件:电柜内部的灰尘可能太多,导致内部的通风口被堵塞让变频器的电抗器无法正常散热;或者环境温度过高,应该采取相应的措施改善环境条件,例如增加散热设备、降低环境温度等。
6. 变频器电抗器本身在使用的时候就属于发热元件,系统电抗率越高,发热影响越大。安装电控柜的通风风道布局和散热风扇来强制进行通风散热减小温升
7.自制高频电感:把三根输出线同方向在高频磁心上绕若干匝,来代替输出电抗器。如果输出线较粗,难以在磁心上绕制时,可以将三根输出线同时穿过多个磁心。将上述自制的高频电感与输出电抗器串联,能缓解输出电抗器的发热
电抗器发热严重,噪音变大
例1:变频器的输出电抗器温度高达105度,是电抗器的问题吗?
解答:温度高有多种原因,需排除找到根本原因;电抗器可接纳F级温升不超过155度,H级温升不超过180度时是可以继续使用,但不建议高温长时间持续使用,电抗器的正常工作温度一般小于95K,电气设备的环境温度范围设计的使用温度范围为-20℃~+40℃,环境温度超出温度范围,应考虑对设备的影响并采取的措施。
例2:起重机设备配备了输出电抗器,电抗器的额定电流是330A,电机的启动电流350A,正常运行工作在280A左右,有时候300A左右,发现电抗器的声音不正常,声音不够平滑,杂音比较明显,用手触摸了一下电抗器的表面凭感觉有100度左右的温度,这样的状态是否正常?
解答:电抗器过载短时间不饱和1.5倍30秒,2倍10秒,长时间使用按额定电流;电抗器运行产生的交变磁场而引起的机械负荷有压力、拉力、伸展、振动、磁场不平衡。电抗器工作时通常都会产生噪音的,所以发出的嗤嗤声是正常的,而且会随着电流的加大,声音也越大,这个在工控领域很常见。所以在这个问题上要有个客观的认识和分辨异响还是正常响声,一般配电柜里安装好电抗器后,应把电器柜门合上,这样也有效降低噪音。
导致电抗器声音大的有外部问题和内部问题,可能是由以下原因造成的:
1.电能质量较差,比方说谐波含量过大,电能中存在较大的电压涌流(也叫“突变”,或者是“瞬变”,还可以叫“Du/Dt过大”)也就是电源谐波方面:输入端电流有较大的浪涌现象,或者电流变化比较剧烈。
2.电抗器硅钢片要叠压整齐,硅钢片叠压不紧密会引起异响。
3.电抗器的内部松动产生了缝隙导致的(线圈、浸透、紧固件等方面)
4.电抗器内部元件损坏或电路短路,会导致电流的不平衡,这时会发出噪音。
5.过载:电抗器超负荷使用,会导致电抗器损坏,从而生成强烈的噪音。
6.振动产生的噪声,这种噪声一般最佳的处理方式是喷涂阻尼涂料或底座加橡胶底,可以起到明显的减振降噪效果。
结语:选择瓦蓝科技Tile Blue WL品牌的电抗器和正弦波滤波器,所有产品经过严格的技术认定和市场检验,在加工工艺过程中,电抗器预烘烤和真空浸绝缘油后烘烤,两次烘烤,每批次烘烤时间6-8小时,根据烘烤数量多少而定;线圈绕组排序整齐,层间耐高温绝缘纸和合理的散热风道可以更好地将冷却气体内部,从而加速热量的传输和散发。耗能更低,工作可靠,保证长期稳定运行,品质保障,让您使用更放心。