无功补偿装置的损耗

变频调速在工业生产中具有十分重要的意义，但是由于变频器在输入回路中产生的高次谐波电流，对供电系统，负载及其他邻近电 气设备产生干扰；尤其是在高精度仪器|仪表、微电子控制系统等应用中，谐波干扰问题尤为突出。本文从变频器工程实际应用出发，从隔离 、滤波和接地三个方面全面阐述了抑制和消除干扰的方法，对提高变频器等工业设备运行的可靠性和安全性提供参考。

谐波问题由来已久，近年来这 一问题因由于两个因素的共同作用变得更加严重。这两个因素是：工业界为提高生产效率和可靠性而广泛使用变频器等电力电子装置，使得 与晶闸管相关设备的使用迅猛增长，并伴随着谐波源的同步增加和放大；电力用户为改善功率因数而大量增加使用电容器组，并联电容器以 谐振的方式加重了谐波的危害。

谐波同样使电动机铜损和铁损增加，温度上升。同时谐波电流会改变电磁转距，产生 振动力矩，使电动机发生周期性转速变动，影响输出效率，并发出噪声。

无功补偿装置的损耗

高频谐波电流会在导体中引起集肤效应，产生额外温升增加铜耗。 特别是零序的3次谐波电流在中性线中是相互叠加的，使供电系统中的中性线电流很大，有的中性线上的电流还会超过相电流，使中性线发热 ，加速绝缘层老化，甚至引起火灾。此外当中性线上有较大的谐波电流时，导线的阻抗能产生大的中性线电压降，干扰各种微电子系统的正 常工作。

随着工业生产技术的逐步提高，变频器使用范围的逐步加大，变频 器高次谐波带来的确电磁干扰和污染问题也越来越突出，怎样处理好变频器系统的谐波干扰和污染问题也越为越突出，怎么样处理好变频器 系统的谐波干扰污染成了变频器进一步推广应用，特别是在对谐波污染要求高的场所的推广应用的关键。

（1）、在变频器交流输入侧安装交流电抗器，增大整流阻抗使整流重叠角增大，减小高次谐波电流。（2）、使所有的信号线很好 地绝缘，使其不可能漏电，这样，防止由于接触引入干扰。（3）、将不同种类的信号线隔离铺设（在不同一电缆槽中，划用隔板隔开），可 根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等，单独走电缆或电缆槽。

谐波对连接在功率因数电路中的电容器是非常危险的。电容器的电 容与电网的电感形成了一个谐振电路，通常这个谐振电路的自谐振频率一般位于250和500Hz之间，即在5次和7次谐波范围内。当电网中存在 的谐波频率与自谐振频率相近时，有可能使谐波电流放大到正常的20倍左右。受谐波影响的电网不能采用常规的电容器来做无功补偿。

调谐滤波电容器组，由数段电容器及调谐电抗器组合而成 ，每段形成串联共振回路，使共振频率低于最低之谐波频率。对含有5次以上谐波的系统，使用带6%电抗器的调谐式电容器组；对含有3次以 上谐波的系统，使用带14%电抗器的调谐式电容器组。在基本波频率(50Hz)下，调谐滤波电容器组呈现电容性，以提供无功功率；而在谐波频 率下，则呈现电感性，故与网络不会形成并联共振回路，亦即不会造成谐波放大。因此，调谐滤波电容器组，可安全补偿无功功率，亦可消 除低次谐波电流约30%。

在电子产品中，电容器是必不可少的电子器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源|稳压器的退耦、交流信号的旁路、交 直流电路的交流耦合等。由于电容器的类型和结构种类比较多，因此，我们不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性，而且还必须了 解在给定用途下各种元件的优缺点，以及机械或环境的限制条件等。这里将对电容器的主要参数及其应用做简单说明。

3.额定电压（UR）。在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直 流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高电压场和时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在 空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的 电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。 4.损耗角正切（tgδ）。在规定频率的正弦电压下，电 容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路 如附图所示。对于电子设备来说，要求RS愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。

无功补偿装置的损耗

我们知道，晶闸管有一个重要 特性参数－断态电压临界上升率dlv/dlt。它表明晶闸管在额定结温和门极断路条件下，使晶闸管从断态转入通态的最低电压上升率。若电压 上升率过大，超过了晶闸管的电压上升率的值，则会在无门极信号的情况下开通。即使此时加于晶闸管的正向电压低于其阳极峰值电压，也 可能发生这种情况。因为晶闸管可以看作是由三个PN结组成。

为了限制电路电压上升率过大，确保晶闸管安全运行，常 在晶闸管两端并联RC阻容吸收网络，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率。因为电路总是存在电感的(变压器漏感或负载电感 )，所以与电容C串联电阻R可起阻尼作用，它可以防止R、L、C电路在过渡过程中，因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管。同时，避 免电容器通过晶闸管放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管。