西门子(SIEMENS)电抗器产品线非常丰富且广泛应用于各种工业场景,西门子电抗器主要服务于其核心产品(如变频器)和整体电气系统,确保系统高效、安全、可靠地运行。
核心目标: 西门子电抗器主要用于抑制谐波、限制电流变化率(du/dt 和 di/dt)、提高功率因数、限制短路电流、滤除干扰信号以及提高系统稳定性。
主要大类与应用场景:
西门子电抗器可大致分为以下几类,每类针对不同的关键需求:
1.输入电抗器 / 线路电抗器:
安装位置: 连接在电源电网(变压器/配电柜)和变频器输入侧之间。
核心功能:
限制电网谐波污染: 抑制变频器整流单元产生的谐波电流注入电网,符合电能质量标准,避免干扰其他设备及受电网罚款。
限制浪涌电流: 在合闸瞬间限制对电网电容(如补偿电容)的冲击电流。
平衡多相电压: 在电网电压不平衡或较弱时,提供一定程度的平衡作用。
保护变频器整流桥: 降低来自电网的电压突变、浪涌和电压尖峰对变频器输入整流元件的冲击风险。
西门子系列: 如 SINAMICS 配套的 输入电抗器。西门子变频器选型手册会指定推荐型号或提供选型规则。
特征: 通常为铁芯电感,与变频器功率等级匹配。
2.输出电抗器 / 电机电抗器:
安装位置: 连接在变频器输出侧和电动机之间。
核心功能:
限制 du/dt: 降低变频器输出电压的陡峭上升沿(du/dt)。高 du/dt 对电机绕组绝缘、特别是老旧电机或长电缆末端的电机威胁很大,容易导致绝缘加速老化甚至击穿。
减少容性电流: 在长电缆(特别是屏蔽电缆或大电容性负载)应用中,降低电缆充电电流,防止变频器因过流而跳闸。
抑制高频振荡和谐波: 减少电机端的高频振荡(通常发生在电缆和电机阻抗不匹配时)和射频干扰。
降低电机噪声: 由高 du/dt 引起的可听噪音会得到缓解。
保护电机轴承: 高 du/dt 可能导致轴承电流(轴电流),造成轴承电蚀损坏。输出电抗器是减轻此问题的措施之一(常与轴接地装置结合)。
西门子系列: SINAMICS 配套的 输出电抗器,例如针对 G120系列的低谐波输出电抗器等。
特征: 通常为铁芯电感。
3.直流母线电抗器 / 平波电抗器:
安装位置: 安装在变频器内部直流母线回路中(整流后、逆变前)。
核心功能:
提升功率因数: 使电网侧的功率因数接近1,减少无功损耗。
限制电流纹波: 平滑直流母线电流的波动。
增强系统稳定性: 在多传动系统或公共直流母线系统中,限制电流变化率,提高动态稳定性。
限制短路电流: 在直流母线短路时起到一定的限流作用。
抑制谐波: 对输入侧谐波也有一定抑制作用(与输入电抗器配合效果更佳)。
西门子应用: 西门子很多中大型变频器已将直流母线电抗器作为标配或强烈建议选配的部件,特别在多电机驱动和公共直流母线系统中至关重要。
4.有源谐波滤波器中的电抗器:
位置: 西门子先进的谐波治理设备如 SINAMICS G130/G150 Active Interface Module 或 SICAM A8000 系列有源滤波器(APF) 内部或其输出端。
功能: 这些电抗器与IGBT功率单元一起工作,用于精确产生反向谐波电流注入电网,从而主动抵消系统中的谐波,达到滤波效果。内部电抗器对于高频开关的滤波至关重要。
5.特种电抗器:
限流电抗器: 用于限制电力系统中的短路电流,保护断路器等设备。
起动电抗器: 用于大型电机的软起动,降低起动电流冲击。
消弧线圈 / Petersen线圈: 用于中性点非有效接地系统,补偿单相接地故障时的电容电流。
滤波电抗器: 组成无源滤波器,滤除特定次谐波。
西门子电抗器的核心优势:
1.与西门子产品高度兼容: 专为西门子变频器、软启动器、有源滤波器等设计,在性能匹配、安装尺寸(针对变频器内置或端子连接)、控制算法协同等方面具有天然优势,提供整体性能和保护。
2.高可靠性与质量: 秉承西门子工业标准,材料、工艺、设计严谨,确保长寿命和在严酷工业环境(高温、震动、湿度)下的可靠运行。
3.优化的电磁性能: 低损耗设计减少温升,高线性度保证性能稳定。
4.工程支持与全球服务: 西门子提供强大的技术文档、软件工具以及全球性的技术支持和服务网络。
5.标准化与认证: 符合国际电工标准(IEC),通过相关安全与电磁兼容认证。
选型与应用注意事项:
1.明确需求: 首要任务是确定电抗器的主要目的 - 是滤电网谐波?保护电机绝缘?限制du/dt?提高功率因数?限制短路电流?
2.匹配主设备: 对于配套变频器,务必参考西门子针对该变频器系列和具体功率段推荐的电抗器型号。选型手册会明确标注需要输入、输出或直流电抗器的场景及推荐型号。
3.系统参数: 电压等级、频率、额定电流、预期的谐波含量/频谱、电缆长度(对输出电抗器尤其重要)、短路电流水平(对限流电抗器)、允许的电压降(电抗器会引起一定压降)等。
4.安装空间与散热: 考虑电抗器的尺寸、重量、安装方式(壁挂、柜内),并确保良好的通风散热条件。西门子电抗器通常有外壳防护等级(如IP00, IP20)标识。
5.法规要求: 对于谐波治理,需满足当地的电能质量标准和法规。