您好, 歡迎來到化工儀器網
變頻器參數的測定與儀表的選擇
變頻器參數的測定與儀表的選擇
隨著變頻技術的日臻完善，變頻器應用越來越廣泛，特別是近幾年在煤礦生產中得到了廣泛應用，根據調查，變頻技術在煤礦技術改造項目中占55％以上。目前，在礦井提升機、帶式運輸、采煤機、風機、水泵、壓縮機等都有應用，而且發展勢頭良好。
然而，由于目前現場技術人員對變頻器技術的相關知識掌握得較少，對變頻器電氣特性的測定方法掌握得不夠全面，如果測量儀器的選擇和使用不當，一旦設備出現故障，給診斷與維修帶來很大困難。由于多年從事變頻器研究、應用與開發工作，對變頻器電氣特性的測定方法與測量儀器的選用積累了一定經驗，供現場技術人員進行檢修、故障診斷和參數測量時參考。
對于設備檢查或節能測試來說，與其測定變頻器內部不如以測定變頻器輸入、輸出功率為主體，電壓、電流、功率因數、效率等數據為輔進行比較、分析和判斷。
通常電氣儀表以測定工頻波形（50Hz、60Hz的正弦波）為目的而制造，因此，如果測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不同。特別是在測量頻率比工頻低或顯著高的場合，指示差變大（根據測量儀表的種類而不同）。目前尚沒有作為變頻器使用的規格化測量儀器，使用快速傅里葉級數分析儀（FFT）測得的數據比較準確，但工廠企業應用很少，因此正確選擇與用途相適應的測量儀表尤為重要。
一、測定部位與測量儀器
變頻器的輸入側為整流回路，它具有非線性特性，因此產生高次諧波。此高次諧波將使輸入電源的電壓波形和電流波形發生畸變。變頻器的輸出側采用PWM控制，均有高次諧波產生，其輸出電壓、電流波形也并非標準正弦波，波形如圖1所示。因此，根據測定部位的不同，選擇的測量儀器也不同。測量電路如圖2所示。
1、電壓測定
電源側為工頻，通常用何種儀表都無妨，可以選擇電磁式或整流式儀表。電磁式儀表是測量交流電流和電壓的一種電測量
指示儀表。由于它具有結構簡單，過載能力強，工作可靠，造價低廉以及交直流兩用等一系列優點，而得到廣泛應用。
無論被測電流的波型如何，電磁式測量機構的偏轉角取決于電流有效值的平方。因此，它所測量的是電流的有效值，對直流、正弦交流及非正弦交流均適用。另外，在測量機構中，被測電流通過固定線圈，因此，只要用粗的導線繞制線圈，就可以直接測量大電流。一般利用測量機構本身可以測量最大電流約為200A。
負載側為頻率可變的開關波形，所以采用指示平均值的整流式儀表較為臺適。如果電壓較低，也可以采用0.5級的萬用表，精度、測量范固均能滿足要求。
2、電流測定
從圖1所示的波形可以看出，變頻器輸人側電流波形畸變較大，所以采用0.5級電磁式電流表較為合適。輸出側電流波形近似正弦波，采用0.5級電磁式電流表或采用0.5級電熱式電流表均可，但采用電磁式電流表比采用電熱式電流表的測量效果要好些。
3、功率測定
功率測定使用功率表。功率表有單相功率表和三相功率表。以使用三臺單相功率表為標準，由于一般三相波形是平衡的，使用兩相功率表也無妨，但是必須采用電動式測量儀表。
電動式儀表指針偏轉角的計算公式
從公式中可以看出，偏轉角與功率成正比，顯然對直流或非正弦信號也適用，其標尺是均勻的，因此，其誤差可以很小。
4、功率因數的測定
變頻器的功率因數是根據變頻器輸人側的電壓表、電流表和功率表所測定的值計算得出。由于電流波形畸變，用普通功率因數表測定不能得到正確的數值，所以根據功率因數的定義按式計算。
二、測量儀器與測量誤差
由于變頻器的輸人、輸出電壓和電流波形的諧波成分較大，波形不是標準正弦波，如果所使用的測量儀表選擇得不合適，所測得的數據的準確性會有較大的影晌，將會引起較大的誤差。下面分析使用不同的儀表引起的誤差的情況：
通過對FR—A540—3.7kW的變頻器進行恒轉矩運轉時，采用不同的測量儀表來測量輸人、輸出電流和輸出電壓，電磁式測量儀表采用T32一VA型，0.5級。整流式電壓表采用MF64型；電動式功率表采用D26-W型，0.5級，實測數據如附表所示。
從實測的數據可以看出：
（1）不同的儀表測得的數值相差很大，特別是額率在50Hz以下時，隨著頻率的降低，誤差越來越大，數據也相對較分散。這是因為輸入側的電流隨著頻率的降低，諧波分量越來越大，輸入電流產生很大的波形畸變，對干不同的儀表影響也不相同。特別是變頻器容量越大，這種現象越明顯。
（2）輸出電流和電壓的測量值相對較集中，說明輸出信號具有很好的規律性，波形畸變相對較小，測量誤差較穩定。
（3）如果以FFT為參考，對電壓的測量，其儀表的精度依次是整流式儀表、電磁武儀表、數字式儀表；對電流的測量，其儀表的精度依次是電磁式儀表、電熱式儀表。
（4）從表中的數據可以看出，頻率在5OHz時，測得的數據較附近的值略高。因為頻率在5OHz時，波形規范、標準，近似正弦波；另外，通常電氣收表是以測定工頻波形為目的而制造的，測量誤差非常小，測量結果最為準確。
（5）由干不同測量儀表的工作原理略有不同，不同形式的電流對指針轉角的影響備不相同，特別是低額或非正弦信號，影響更加明顯
三、注意事項
（1）根據測量的部位和參數的不同，正確選擇測量儀表。
（2）在測量過程中注意量程的選擇，首先根據變頻器的實際參數，估算測量值的大小，然后選擇儀表的量程，最好不要超過實際測量值的一倍，這樣可以保證測量精度。
（3）在測量電流（特別是電流數值較大）時，電流表必須可靠地串聯在被測電路中，以免電流過大，接觸不好而斷開，發生缺相現象。
（4）如果是對高壓、大容量的變頻器進行測試，由干電壓、電流數值較大，一般儀表不能滿足要求，要采用電壓或電流互感器，然后再接儀表進行測量。
總之，經過對變頻器不同部位的測量方法的論述，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行測量，避免在工作中由于方法不當造成結論分析錯誤或不必要的損失。