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變頻器參數(shù)的測(cè)定與儀表的選擇
變頻器參數(shù)的測(cè)定與儀表的選擇
隨著變頻技術(shù)的日臻完善,，變頻器應(yīng)用越來越廣泛，特別是近幾年在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用,，根據(jù)調(diào)查，變頻技術(shù)在煤礦技術(shù)改造項(xiàng)目中占55％以上,。目前,，在礦井提升機(jī)、帶式運(yùn)輸,、采煤機(jī),、風(fēng)機(jī)、水泵,、壓縮機(jī)等都有應(yīng)用,，而且發(fā)展勢(shì)頭良好。
然而,，由于目前現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)變頻器技術(shù)的相關(guān)知識(shí)掌握得較少,，對(duì)變頻器電氣特性的測(cè)定方法掌握得不夠全面，如果測(cè)量?jī)x器的選擇和使用不當(dāng),，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障,，給診斷與維修帶來很大困難。由于多年從事變頻器研究,、應(yīng)用與開發(fā)工作,，對(duì)變頻器電氣特性的測(cè)定方法與測(cè)量?jī)x器的選用積累了一定經(jīng)驗(yàn)，供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行檢修,、故障診斷和參數(shù)測(cè)量時(shí)參考,。
對(duì)于設(shè)備檢查或節(jié)能測(cè)試來說，與其測(cè)定變頻器內(nèi)部不如以測(cè)定變頻器輸入,、輸出功率為主體,，電壓,、電流、功率因數(shù),、效率等數(shù)據(jù)為輔進(jìn)行比較,、分析和判斷。
通常電氣儀表以測(cè)定工頻波形（50Hz,、60Hz的正弦波）為目的而制造,，因此，如果測(cè)定的波形為矩形波或近似正弦波,，則使儀表的指示值與工頻電源時(shí)不同,。特別是在測(cè)量頻率比工頻低或顯著高的場(chǎng)合，指示差變大（根據(jù)測(cè)量?jī)x表的種類而不同）,。目前尚沒有作為變頻器使用的規(guī)格化測(cè)量?jī)x器,，使用快速傅里葉級(jí)數(shù)分析儀（FFT）測(cè)得的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，但工廠企業(yè)應(yīng)用很少,，因此正確選擇與用途相適應(yīng)的測(cè)量?jī)x表尤為重要,。
一、測(cè)定部位與測(cè)量?jī)x器
變頻器的輸入側(cè)為整流回路,，它具有非線性特性,，因此產(chǎn)生高次諧波。此高次諧波將使輸入電源的電壓波形和電流波形發(fā)生畸變,。變頻器的輸出側(cè)采用PWM控制,，均有高次諧波產(chǎn)生，其輸出電壓,、電流波形也并非標(biāo)準(zhǔn)正弦波,，波形如圖1所示。因此,，根據(jù)測(cè)定部位的不同,，選擇的測(cè)量?jī)x器也不同。測(cè)量電路如圖2所示,。
1,、電壓測(cè)定
電源側(cè)為工頻，通常用何種儀表都無妨,，可以選擇電磁式或整流式儀表,。電磁式儀表是測(cè)量交流電流和電壓的一種電測(cè)量
指示儀表。由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，過載能力強(qiáng),，工作可靠，造價(jià)低廉以及交直流兩用等一系列優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛應(yīng)用,。
無論被測(cè)電流的波型如何,，電磁式測(cè)量機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角取決于電流有效值的平方。因此,，它所測(cè)量的是電流的有效值,，對(duì)直流、正弦交流及非正弦交流均適用,。另外,，在測(cè)量機(jī)構(gòu)中，被測(cè)電流通過固定線圈,，因此,，只要用粗的導(dǎo)線繞制線圈，就可以直接測(cè)量大電流,。一般利用測(cè)量機(jī)構(gòu)本身可以測(cè)量最大電流約為200A,。
負(fù)載側(cè)為頻率可變的開關(guān)波形，所以采用指示平均值的整流式儀表較為臺(tái)適,。如果電壓較低,，也可以采用0.5級(jí)的萬用表，精度,、測(cè)量范固均能滿足要求,。
2、電流測(cè)定
從圖1所示的波形可以看出,，變頻器輸人側(cè)電流波形畸變較大，所以采用0.5級(jí)電磁式電流表較為合適,。輸出側(cè)電流波形近似正弦波,，采用0.5級(jí)電磁式電流表或采用0.5級(jí)電熱式電流表均可，但采用電磁式電流表比采用電熱式電流表的測(cè)量效果要好些,。
3,、功率測(cè)定
功率測(cè)定使用功率表。功率表有單相功率表和三相功率表,。以使用三臺(tái)單相功率表為標(biāo)準(zhǔn),，由于一般三相波形是平衡的，使用兩相功率表也無妨,，但是必須采用電動(dòng)式測(cè)量?jī)x表,。
電動(dòng)式儀表指針偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式
從公式中可以看出，偏轉(zhuǎn)角與功率成正比,，顯然對(duì)直流或非正弦信號(hào)也適用,，其標(biāo)尺是均勻的，因此，其誤差可以很小,。
4,、功率因數(shù)的測(cè)定
變頻器的功率因數(shù)是根據(jù)變頻器輸人側(cè)的電壓表、電流表和功率表所測(cè)定的值計(jì)算得出,。由于電流波形畸變,，用普通功率因數(shù)表測(cè)定不能得到正確的數(shù)值，所以根據(jù)功率因數(shù)的定義按式計(jì)算,。
二,、測(cè)量?jī)x器與測(cè)量誤差
由于變頻器的輸人、輸出電壓和電流波形的諧波成分較大,，波形不是標(biāo)準(zhǔn)正弦波,，如果所使用的測(cè)量?jī)x表選擇得不合適，所測(cè)得的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)有較大的影晌,，將會(huì)引起較大的誤差,。下面分析使用不同的儀表引起的誤差的情況：
通過對(duì)FR—A540—3.7kW的變頻器進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，采用不同的測(cè)量?jī)x表來測(cè)量輸人,、輸出電流和輸出電壓,，電磁式測(cè)量?jī)x表采用T32一VA型，0.5級(jí),。整流式電壓表采用MF64型,；電動(dòng)式功率表采用D26-W型，0.5級(jí),，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如附表所示,。
從實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)可以看出：
（1）不同的儀表測(cè)得的數(shù)值相差很大，特別是額率在50Hz以下時(shí),，隨著頻率的降低,，誤差越來越大，數(shù)據(jù)也相對(duì)較分散,。這是因?yàn)檩斎雮?cè)的電流隨著頻率的降低,，諧波分量越來越大，輸入電流產(chǎn)生很大的波形畸變,，對(duì)干不同的儀表影響也不相同,。特別是變頻器容量越大，這種現(xiàn)象越明顯,。
（2）輸出電流和電壓的測(cè)量值相對(duì)較集中,，說明輸出信號(hào)具有很好的規(guī)律性，波形畸變相對(duì)較小,，測(cè)量誤差較穩(wěn)定,。
（3）如果以FFT為參考，對(duì)電壓的測(cè)量，其儀表的精度依次是整流式儀表,、電磁武儀表,、數(shù)字式儀表；對(duì)電流的測(cè)量,，其儀表的精度依次是電磁式儀表,、電熱式儀表。
（4）從表中的數(shù)據(jù)可以看出,，頻率在5OHz時(shí),，測(cè)得的數(shù)據(jù)較附近的值略高。因?yàn)轭l率在5OHz時(shí),，波形規(guī)范,、標(biāo)準(zhǔn)，近似正弦波,；另外,，通常電氣收表是以測(cè)定工頻波形為目的而制造的，測(cè)量誤差非常小,，測(cè)量結(jié)果最為準(zhǔn)確,。
（5）由干不同測(cè)量?jī)x表的工作原理略有不同，不同形式的電流對(duì)指針轉(zhuǎn)角的影響備不相同,，特別是低額或非正弦信號(hào),，影響更加明顯
三、注意事項(xiàng)
（1）根據(jù)測(cè)量的部位和參數(shù)的不同,，正確選擇測(cè)量?jī)x表,。
（2）在測(cè)量過程中注意量程的選擇，首先根據(jù)變頻器的實(shí)際參數(shù),，估算測(cè)量值的大小,，然后選擇儀表的量程，最好不要超過實(shí)際測(cè)量值的一倍,，這樣可以保證測(cè)量精度。
（3）在測(cè)量電流（特別是電流數(shù)值較大）時(shí),，電流表必須可靠地串聯(lián)在被測(cè)電路中,，以免電流過大，接觸不好而斷開,，發(fā)生缺相現(xiàn)象,。
（4）如果是對(duì)高壓、大容量的變頻器進(jìn)行測(cè)試,，由干電壓,、電流數(shù)值較大，一般儀表不能滿足要求，要采用電壓或電流互感器,，然后再接儀表進(jìn)行測(cè)量,。
總之，經(jīng)過對(duì)變頻器不同部位的測(cè)量方法的論述,，較全面地分析了在故障判斷或容量估算過程中,，如何能夠正確使用各種儀器儀表進(jìn)行測(cè)量，避免在工作中由于方法不當(dāng)造成結(jié)論分析錯(cuò)誤或不必要的損失,。