深圳市西门子数字输入模块模组详细介绍

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变频器参数的测定与仪表的选择

随着变频技术的日臻完善，变频器应用越来越广泛，特别是近几年在煤矿生产中得到了广泛应用，根据调查，变频技术在煤矿技术改造项目中占55％以上。目前，在矿井提升机、带式运输、采煤机、风机、水泵、压缩机等都有应用，而且发展势头良好。

然而，由于目前现场技术人员对变频器技术的相关知识掌握得较少，对变频器电气特性的测定方法掌握得不够全面，如果测量仪器的选择和使用不当，一旦设备出现故障，给诊断与维修带来很大困难。由于多年从事变频器研究、应用与开发工作，对变频器电气特性的测定方法与测量仪器的选用积累了一定经验，供现场技术人员进行检修、故障诊断和参数测量时参考。

对于设备检查或节能测试来说，与其测定变频器内部不如以测定变频器输入、输出功率为主体，电压、电流、功率因数、效率等数据为辅进行比较、分析和判断。

通常电气仪表以测定工频波形（50Hz、60Hz的正弦波）为目的而制造，因此，如果测定的波形为矩形波或近似正弦波，则使仪表的指示值与工频电源时不同。特别是在测量频率比工频低或***高的场合，指示差变大（根据测量仪表的种类而不同）。目前尚没有作为变频器使用的规格化测量仪器，使用快速傅里叶级数分析仪（FFT）测得的数据比较准确，但工厂企业应用很少，因此正确选择与用途相适应的测量仪表尤为重要。

一、测定部位与测量仪器

变频器的输入侧为整流回路，它具有非线性特性，因此产生高次谐波。此高次谐波将使输入电源的电压波形和电流波形发生畸变。变频器的输出侧采用PWM控制，均有高次谐波产生，其输出电压、电流波形也并非标准正弦波，波形如图1所示。因此，根据测定部位的不同，选择的测量仪器也不同。测量电路如图2所示。

1、电压测定

电源侧为工频，通常用何种仪表都无妨，可以选择电磁式或整流式仪表。电磁式仪表是测量交流电流和电压最常用的一种电测量
指示仪表。由于它具有结构简单，过载能力强，工作可靠，造价低廉以及交直流两用等一系列优点，而得到广泛应用。

无论被测电流的波型如何，电磁式测量机构的偏转角取决于电流有效值的平方。因此，它所测量的是电流的有效值，对直流、正弦交流及非正弦交流均适用。另外，在测量机构中，被测电流通过固定线圈，因此，只要用粗的导线绕制线圈，就可以直接测量大电流。一般利用测量机构本身可以测量电流约为200A。

负载侧为频率可变的开关波形，所以采用指示平均值的整流式仪表较为台适。如果电压较低，也可以采用0.5级的万用表，精度、测量范固均能满足要求。

2、电流测定

从图1所示的波形可以看出，变频器输人侧电流波形畸变较大，所以采用0.5级电磁式电流表较为合适。输出侧电流波形近似正弦波，采用0.5级电磁式电流表或采用0.5级电热式电流表均可，但采用电磁式电流表比采用电热式电流表的测量效果要好些。

3、功率测定

功率测定使用功率表。功率表有单相功率表和三相功率表。以使用三台单相功率表为标准，由于一般三相波形是平衡的，使用两相功率表也无妨，但是必须采用电动式测量仪表。

电动式仪表指针偏转角的计算公式

从公式中可以看出，偏转角与功率成正比，显然对直流或非正弦信号也适用，其标尺是均匀的，因此，其误差可以很小。

4、功率因数的测定

变频器的功率因数是根据变频器输人侧的电压表、电流表和功率表所测定的值计算得出。由于电流波形畸变，用普通功率因数表测定不能得到正确的数值，所以根据功率因数的定义按式计算。

二、测量仪器与测量误差

由于变频器的输人、输出电压和电流波形的谐波成分较大，波形不是标准正弦波，如果所使用的测量仪表选择得不合适，所测得的数据的准确性会有较大的影晌，将会引起较大的误差。下面分析使用不同的仪表引起的误差的情况：

通过对FR—A540—3.7kW的变频器进行恒转矩运转时，采用不同的测量仪表来测量输人、输出电流和输出电压，电磁式测量仪表采用T32一VA型，0.5级。整流式电压表采用MF64型；电动式功率表采用D26-W型，0.5级，实测数据如附表所示。

从实测的数据可以看出：

（1）不同的仪表测得的数值相差很大，特别是额率在50Hz以下时，随着频率的降低，误差越来越大，数据也相对较分散。这是因为输入侧的电流随着频率的降低，谐波分量越来越大，输入电流产生很大的波形畸变，对干不同的仪表影响也不相同。特别是变频器容量越大，这种现象越明显。

（2）输出电流和电压的测量值相对较集中，说明输出信号具有很好的规律性，波形畸变相对较小，测量误差较稳定。

（3）如果以FFT为参考，对电压的测量，其仪表的精度依次是整流式仪表、电磁武仪表、数字式仪表；对电流的测量，其仪表的精度依次是电磁式仪表、电热式仪表。

（4）从表中的数据可以看出，频率在5OHz时，测得的数据较附近的值略高。因为频率在5OHz时，波形规范、标准，近似正弦波；另外，通常电气收表是以测定工频波形为目的而制造的，测量误差非常小，测量结果最为准确。

（5）由干不同测量仪表的工作原理略有不同，不同形式的电流对指针转角的影响备不相同，特别是低额或非正弦信号，影响更加明显

三、注意事项

（1）根据测量的部位和参数的不同，正确选择测量仪表。

（2）在测量过程中注意量程的选择，首先根据变频器的实际参数，估算测量值的大小，然后选择仪表的量程，不要超过实际测量值的一倍，这样可以***测量精度。

（3）在测量电流（特别是电流数值较大）时，电流表必须可靠地串联在被测电路中，以免电流过大，接触不好而断开，发生缺相现象。

（4）如果是对高压、大容量的变频器进行测试，由干电压、电流数值较大，一般仪表不能满足要求，要采用电压或电流互感器，然后再接仪表进行测量。

总之，经过对变频器不同部位的测量方法的论述，较全面地分析了在故障判断或容量估算过程中，如何能够正确使用各种仪器仪表进行测量，避免在工作中由于方法不当造成结论分析错误或不必要的损失。