ГОСТ Р МЭК/ТС 60034-17—2009
В инверторах напряжения используются различные способы модуляции, поэтому невозможно
сформулировать общую для всех способов оценку влияния гармоник. Чтобы оценить это влияние в
частном случае, необходимо проанализировать воздействие на двигатель выходного напряжения
инвертора, зная его конкретный гармонический состав.
Спектр выходного напряжения часто используемых инверторов с синхронной или асинхронной
последовательностью широтно-модулированных импульсов содержит частоты
f = k sfs Lk,fv
tR ek;.*].!, 3,... и/с, =
1
.
2
.
4
.
5.
7
.
... — кратности несущей fsи рабочей частоты 7, соответственно. Дан
ная формула действительна также и для инверторов с широтно-фазовой (векторной) модуляцией.
В случаях, когда применяют преобразователи с переменной частотой коммутации, спектр часто
ты их выходного напряжения представляет собой широкополосный случайный шум без пиков на харак
терных частотах.
В преобразователях с широтно-импульсной модуляцией низкочастотные гармонические состав
ляющие малы, а высокочастотные гармоники, определяемые частотой коммутации, демпфируются
индуктивностями двигателя.
В МЭК 60034-1, пункт 7.2.1. гармонический состав питающего напряжения для асинхронных
короткозамкнутых двигателей определен единственной числовой величиной, называемой коэффици
ентом искажения синусоидальности напряжения (HVF — Harmonic Voltage Factor), однако этот коэф
фициент неприменим для двигателей, питаемых от преобразователей частоты.
5 Потери, вызываемые гармониками
Высшие гармоники напряжения и тока в асинхронном короткозамкнутом двигателе, питаемом от
инвертора, вызывают дополнительные потери в стали и обмотках статора и ротора.
Для двигателей, питающихся от инверторов напряжения, дополнительными потерями в стали
нельзя пренебрегать. Они зависят от амплитуды гармонических составляющих фазных напряжений и
почти не зависят от частоты.
Токи гармоник, определяющие потери в обмотках двигателя, ограничиваются индуктивностями
рассеяния этих обмоток. Хотя токи этих гармоник и невелики, потерями от них в обмотках также нельзя
пренебрегать из-за вытеснения тока (поверхностный эффект, скин-эффект) на высоких частотах. Это
обстоятельство применимо как к катушечным, так и всыпным обмоткам. Роторы с явно выраженным
эффектом вытеснения особенно чувствительны к этим потерям.
Многочисленными испытаниями установлено, что общее количестводополнительных потерь, вызы
ваемых гармониками, не зависитот нагрузки. Оно падает с увеличением частоты коммутации, какпоказано
на рисунке 3, что обусловлено уменьшением потерь в обмотках на высоких частотах коммутации.
1 — общие потери, вызываемые гармониками; 2 — потери в обмотках; 3 — потери в стали
Рисунок 3 — Пример зависимости потерь Рь, вызываемых гармониками относительно потерь Рп на рабочей час
тоте fy от частоты коммутации fs в случае питания от инвертора напряжения
3