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从变频空调电抗器设计谈双电抗器替换单电抗器

发布时间:2020-11-14

变频空调电抗器有三种类:进线电抗器(输入电抗器)、整流电抗器与出线电抗器(输出电抗器)。当电机启动和大负荷工作时,电抗器的压降不能太大,以免电机电压过低,输出功率不足;而当电机慢速转动负荷较低电流较小时,如果电抗器的压降过低,电机的工作电压却会处于较高的水平。设计时要考虑负荷电流的这种变化,尽量使电流在最大和最小间变化时,电抗器上的压降维持在一个不大的变化范围内。


      因此,这种类型的电抗器的电感应该是变化的,在电流减小时,有比较大的电感值,随着电流的增加,电感量应该随之减小,但空调电抗器如何设计?本文将介绍对现有的空调用电抗器进行设计改良,选择最优化的设计方案,以满足对较好的电器性能及较好经济材料使用的要求;同时,本文还要对双电抗器如何替换成单电抗器做详细解读。


      一、变频空调电抗器的优化设计

     我们都知道,空调器中的压缩机中所需电流是通过市用交流电源经过电流保险丝、滤音器、电抗器、桥式电路及电容器整流滤波后得出直流电流,借助控制电路来驱动压缩机运行的。工作原理图见图l。




     我们在使用空调时,经常需要急速制冷或制热,使空调迅速到达所希望的温度。为提高变温效率,就要控制马达的运转频率,使其迅速发生变化,如若使用电抗器后,波峰随之降低,周期变长,减少无功功率消耗,增加有用功率来驱动马达迅速工作的功效。下面是使用电抗器前后的电流波形,见图2,很显然,效果是明显的。




     设计者必须考虑的问题是小型化及提高功效。对现有的电抗器部品进行设计改良,铁心是电抗器设计中最主要部件之一。我们通过多种方案和实验,选择最优化的设计方案,同时选择满足的电器性能的材料。一台性价比好的电抗器,既要考虑成本,又要考虑性能,找出两者结合点是我们设计首先考虑的问题。在图3中,可看“4”是最佳点。




     设计电抗器选择铁心参数是十分关键的,选的过大是浪费材料,成本增加,因此我们对此进行一系列的验证和探讨,得出以下铁心选择。首先是对现状的铁心进行体积改小,为了达到增加铁心与线圈间绝缘距离,采用下面的开槽式,再进行深化,下铁轭加宽,增加下面导磁率,而上面的铁轭则降低导磁率,间隙距离可缩小,达到更好的效果,图5为最终的磁力线分布和绝缘距离分布图,见图4。




     以上是通过改善铁心的结构来到达电抗器的特性,下面我们就通过试验电气特性和温升来验证。图6是效率和电流的曲线,可见样品4效率很高的。图7是电压和电流的曲线,可见样品4负载特性是很好的。图8是电感和电流的曲线,可见样品电抗特性也是不错的。图9是温升和负荷电流的曲线,样品4的温升特性是不错的。




     此外,我们在含浸油工艺上下功夫,由于电抗器属于H级绝缘等级,所用的原材料都是耐热为]80~C以上,温升在130℃以下部是满足要求的,如果我们能通过含浸油来降低温升是一种不可多得的好方案,采用新工艺的黑色含浸油进行含缦,实践证明该方案比一般变压器无色含浸油温升下降为近20K左右。电抗器虽然在结构上比变压器简单,但对绝缘材料要求十分严格,如何选取一个好性价比电抗器的设计和制作工艺,乃是设计者下功夫的一环。


     二、双电抗器替换单电抗器

     变频机室外电控方案设计时有的需要配置空调双电抗器,而有的则需要单电抗器。因此,当变频机室外电控发生电控方案变更时,室外机电控双电抗器也相应的需要变更为单电抗器。那么双电抗器如何替换成单电抗器呢?笔者现做如下详述:


      双电抗器或带抽头电抗器更改为单电抗器具体物料对应替换方法:

      1、将原先的双电抗器R1010L(R1310L)和R6025L中的R6025去掉,保留R1010L(R1310L)电抗器,或抽头电抗器R1010-6025(AL)仅保留R1010的部分(即带抽头电抗器的2#-3#接线端)。



 如图R1010-6025(AL)电抗器接线端子从右到左分别是1#、2#、3#


     2、新增:KFR-26W/BP2-110.D.XZ.QDXZ-3(1.0) 的强电连接线组(物料编码:202437300174),用它与原先连接双电抗和交流电容的原有连接线组将换好的R8525L电抗器和6uF/450VAC交流电容依照单电抗器方案的室外机接线铭牌接到电控板上。


      





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