变频器工作原理 变频器的工作原理是把市电通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。
目前的变频电源是通过电力半导体器件调压，较大程度上改变了波形特性，从而对电机和电缆带 来了新问题。变频器中通常通过大功率的自关断开关器件（BJT、IGBT等）进行整流、然后对直流电压进行PWM逆变，结果是在输入输出回路产生电压的高次谐波，干扰供电系统、负载及其他邻近电气设备，尤其是控制系统的I/O信号。同时由于高次谐波的存在，使得变频电缆应具有更高的绝缘安全裕度。在实际使用过程中，经常遇到变频器高次谐波的干扰问题，下面简单介绍谐波产生的机理、传播途径等问题。变频器的主回路一般为交-直-交组成，外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压，经滤波电容滤波及大功率晶闸管开关元件逆变为频率可变的交流电压。在整流回路中，由于不规则的矩形波的存在，波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统。在逆变回路中，输出电流波形是PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR大功率逆变元件，其PWM的载波频率为2～3kHz，而IGBT大功率逆变元件的PWM载频可达15kHz。同样输出回路电流也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，高次谐波电流通过电缆向空间辐射，干扰邻近电气设备。因此，针对变频器的工作特点，变频电缆应着重解决以下问题：1电缆本体对外发射电磁波，抑制高次谐波通过电缆对外界的干扰。2脉冲电压对绝缘的影响，防止脉冲电压对 电缆的影响。变频电缆从电缆结构设计上解决防力及绝缘的安全可靠性上显得尤为重要。
相信在不久的将来就会得到统一。变频电缆目前选用了交联聚乙烯为绝缘材料，变频电缆有着抵抗高次谐波、减小与外界环境相互干扰等优点，主要敷设的地点为室内，这使得变频电缆的运行与周围的供电或用电设备有了非常密切的关系，于是就需要有一种特殊的结构来解决这种复杂的相互关系。外部环境对变频电缆的影响及解决办法:外部环境对变频电缆的影响主要是变频器产生的高次谐波的影响。对于交—直—交型的变频器，由于采用了开关的切换技术，使其输出的不再是正弦波，而是可分解为正弦基波和高次谐波的阶梯波，完整的三项供电系统，当三项电流平衡时，其中性线芯的电流为零；当高次谐波产生时，经过电缆的多次反射，便会出现对此的波峰与波峰或波谷与波谷相叠加的机会，电缆越长叠加机会越多表现得也就越明显。加之电缆这个大的电容本身对高次谐波就有着放大的作用，对于3+1型电缆，高次谐波产生的电流分量在中性线芯内无相位差，这样一来电流将会叠加成原分量的数倍，中性线芯在高频脉冲下很快就会被击穿。
变频电缆对外界的干扰和解决办法:变频电缆主要是用来连接电源与变频器、变频器与用电设备的电缆。其敷设的空间相对较小，而电压等级有相对比较高，在其运行过程中，会产生大量的电磁波，对周围的供电和用电系统都会产生强烈的干扰。这就要求变频电缆要有更好的屏蔽措施。变频器工作原理 变频器的工作原理是把市电通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。目前的变频电源是通过电力半导体器件调压，较大程度上改变了波形特性，从而对电机和电缆带 来了新问题。变频器中通常通过大功率的自关断开关器件进行整流、然后对直流电压进行PWM逆变，结果是在输入输出回路产生电压的高次谐波，干扰供电系统、负载及其他邻近电气设备，尤其是控制系统的I/O信号。同时由于高次谐波的存在，使得变频电缆应具有更高的绝缘安全裕度。在实际使用过程中，经常遇到变频器高次谐波的干扰问题，下面简单介绍谐波产生的机理、传播途径等问题。变频器的主回路一般为交-直-交组成，外部输入的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压，经滤波电容滤波及大功率晶闸管开关元件逆变为频率可变的交流电压。在整流回路中，由于不规则的矩形波的存在，波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统。在逆变回路中，输出电流波形是PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR大功率逆变元件，其PWM的载波频率为2～3kHz，而IGBT大功率逆变元件的PWM载频可达15kHz。同样输出回路电流也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，高次谐波电流通过电缆向空间辐射，干扰邻近电气设备。因此，针对变频器的工作特点，变频电缆应着重解决以下问题：1电缆本体对外发射电磁波，抑制高次谐波通过电缆对外界的干扰。2脉冲电压对绝缘的影响，防止脉冲电压对 电缆的影响。变频电缆从电缆结构设计上解决防力及绝缘的安全可靠性上显得尤为重要。实际应用问题:电缆的结构设计的好坏与实际的操作和应用的合理与否有着密切，这两者相辅相成。我们所设计的变频电缆为，而电缆真正起作用是在敷设以后。也就是说，敷设以后是否为对称结构，这才是变频电缆应用的关键。其影响因素具体有以下两点：a)生产中。尤其是在成缆这一环节较为关键。成缆后的结构是否对称直接影响到敷设 后的运行。这要求技术人员的合理设计和操作人员成熟的技术水平，以及生产设备的性能稳定。这几项是缺一不可的，也是变频电缆3+3对称结构是否能成功运用 的必要条件。这一点是我们要着重考虑的。变频电缆多数敷设在室内，不需要铠装，敷设 的空间也不是很大。空间小必然会造成多弯曲，于是对称的电缆会因为多次的弯曲而导致不对称。前面我们已经讨论了对称结构对于变频电缆的重要性，那这个问题就很严重了。如何地解决呢？据实际的电缆工程资料显示，如此敷设的变频电缆的电压等级几乎都在1.8/3kv以下，而这个电压等级的变频电缆是不需要分相屏蔽的，这样的话我们可以采用工业用胶在其成缆时将线芯粘住，以固定其结构。据了解，已经有很对称型的通信电缆用这种方法来解决类似的问题。
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这就为变频电源与电机之间的连接线----变频电 缆提出了特殊的要求：变频电缆的工作特点:1．脉冲电压对绝缘的影响： 变频电源的频率调节范围较宽，不论频率高低，具有一个主频率的波形轮廓，它包含了许多高次谐波，作为一种行波经多次反射，幅值叠加可达到工作电压数倍，电缆越长，幅值越高，若电缆绝缘安全系数 不高，可能被击穿。电缆本体对外发射电磁波一般变频家用电器为单相供电，长度很短，功率也较小，变频电源、连接电缆和变频电机一并设置在金属壳内，抑制了电磁波对外发射。但是在工业领域内，电机功率较大，连接变频电机和变频电源之间的电缆长度长，在工作时电缆就是高频电磁波向外发射的有效载体，对于周围邻近地区的广播通信将产生较大的干扰，有时情况也比较严重，称之为电磁波的环 境污染。中性线电流的叠加：完整的三相正弦供电系统，当三相电流平衡时，其中性线的电流为零，若出现三次谐波，则三次谐波的电流分量在中性线内不存在相位差，所以直接叠加成分量得三倍。若变频原供电对象是三个单相变频电机，而且处于三相功率分布平衡状态，则中性线电流更大，中性线截面应不小于相截面。变频电缆的结构：了解变频电缆工作特点之后，就不难从电缆结构改进 来解决上述三个问题。1电缆绝缘设计：大多数情况选用一般电力电缆，如聚氯乙烯绝缘或交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，由于电缆本身耐压水平较高，很少发生电缆本体击穿。为何电缆在工频下能长期运行而变频下几小时内击穿这决不是老化问题，基本上可归结于高频脉冲电压的影响。一般采用聚氯乙烯绝缘并不理想，因为其介质损耗偏大。交联聚乙烯绝缘较为满意，它兼有机、电、热等优良性能。 若适当加厚，当然更为可靠，这对变频电缆更为有利。电缆对称性设计变频器与变频电机之间的电缆均需采用对称电缆结构，普通电力电缆有所不同，普通电力电缆是将三根绝缘线芯采用铜带屏蔽后成缆，而变频电机电缆是由铜丝铜带屏蔽后挤包分相护套，然后对称成缆，对称电缆结构由于导线的互换性，有更好的电磁相容性，对抑制电磁干扰起到一定的作用，能抵消高次谐彼中的奇次频率,提高变频电机电缆的抗干扰性，减少了整个系统中的电磁辐射。屏蔽结构的设计变频电机电缆的屏蔽一般采用总屏蔽，变频电机电缆屏蔽由分相屏蔽和总屏蔽构成，分相屏蔽一般可采用铜带屏蔽或铜丝铜带组合屏蔽。总屏蔽结构可采用铜丝铜带组合屏蔽、铜丝编织屏蔽、铜带屏蔽、铜丝编织铜带屏蔽等，屏蔽层截面与主线芯截面按一定比例。此结构的屏蔽电缆可抗电磁感应、接地不良和电源线传导干扰，减小电感，防止感应电动势过大。屏蔽层既起到抑制电磁波对外发射的作用，又可作为短路电流的通道，能起到中 性线芯的保护作用大家习惯采用铜线编织屏蔽，实际上这并不是好方法，材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效应不是较理想。采用铜带搭盖纵包并轧纹是较为先进的结构和工艺，形成了全封闭金属层，只要厚度适当，可达到有效的屏蔽功能。而这种工艺及其所用的材料在光缆领域中已十分普遍，铜带厚度不能太薄，以保证抑制电磁 波对外发射。当然对于移动型的变频电缆必须采用编制屏蔽结构。屏蔽层接地措施： 屏蔽层接地良好是抑制电磁波对外发射的必要条件，铜线编织屏蔽的接地方式较容易解决，而纵包铜带轧纹屏蔽需用夹具接地， 夹具与轧纹铜管的接触面应当吻合，接地线由夹具尾端引出。外护套 变频电缆大多数敷设在室内，考虑到电缆在使用过程中经常受到径向或纵向外力作用，在电缆屏蔽层外增加铠装层，同时它也起到附加性总屏蔽作用，特别是钢带铠装和铜丝、铜带屏蔽，是采用了两种不同屏蔽材料，在电磁波屏蔽上起到一定的互补作用，屏蔽效果将更好。外护套选用高密度聚乙烯更为 合适。电缆的主要制造工艺技求,在变频电机电缆生产过程中，绝缘线芯挤包工序、成缆工序等是 关键的工序。绝缘线芯挤包工序绝缘线芯的质量将直接影响到电缆的电气性能。在生产过程中，我们特别注重原材料的净化，屏蔽与绝缘材料挤包紧密，控制绝缘偏心度和绝缘外径的均匀*，这样可减少界面效应，提高电缆电气性能。为了提高电缆的质量，我们选择高电性能绝缘材料生产，绝缘材料分：聚氯乙烯、交联 聚乙烯、佛塑料、硅橡胶。 成缆工序变频电缆要求结构对称，成缆时必须保证绝缘线芯张力均匀，使成缆后的线芯长度尽量保持*，否则会引起结构变化，导致电容和电感的不 均匀性，影响电缆的电气性能。电机轴承磨损减小，延长了电机使用寿命和维护周期。因此，变频调速技术在石油、冶金、发电、铁路、矿山等工业方面得到了广泛的使用。
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