項目4任務(wù)二：變頻器的測量

1、任務(wù)二任務(wù)二 變頻器的測量變頻器的測量 知識與能力目標知識與能力目標變頻器的測定方法變頻器的測定方法 1主回路與控制回路的測定主回路與控制回路的測定 2輸入側(cè)的測量輸入側(cè)的測量 3454輸出側(cè)的測量輸出側(cè)的測量 絕緣電阻的測量絕緣電阻的測量 5變頻器的測定方法變頻器的測定方法目前常見的測量儀表目前常見的測量儀表動鐵式儀表動鐵式儀表 功能：功能：測量的是測量的是有效值有效值 ，其值由固定線圈的磁場與其內(nèi)部可動鐵心之間其值由固定線圈的磁場與其內(nèi)部可動鐵心之間相互作用的磁場力所確定的偏轉(zhuǎn)角度來確定。相互作用的磁場力所確定的偏轉(zhuǎn)角度來確定。 整流式儀表整流式儀表 功能：功能：一般用于一般用于測量測量正

2、弦電流正弦電流 ，交流電流經(jīng)整流后作用于動圈式直流表，交流電流經(jīng)整流后作用于動圈式直流表，按交流電流的有效值確定刻度。按交流電流的有效值確定刻度。 熱電式儀表熱電式儀表 功能：功能：溫升與測量電流產(chǎn)生的熱量成正比，溫升被熱電偶轉(zhuǎn)換為直流電動溫升與測量電流產(chǎn)生的熱量成正比，溫升被熱電偶轉(zhuǎn)換為直流電動力，其力，其電流有效值用直流毫伏表指示電流有效值用直流毫伏表指示。 變頻器的測定方法變頻器的測定方法目前常見的測量儀表目前常見的測量儀表電動式儀表電動式儀表 功能：功能：電流指示值具有均勻的刻度，其指針偏轉(zhuǎn)角度等于兩個線圈間的電流指示值具有均勻的刻度，其指針偏轉(zhuǎn)角度等于兩個線圈間的力，也就是它的驅(qū)動轉(zhuǎn)

3、矩。力，也就是它的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。 諧波分析儀諧波分析儀 功能：功能：輸入信號由輸入信號由高速高速A/D轉(zhuǎn)換裝置采樣轉(zhuǎn)換裝置采樣，存儲于緩沖存儲器內(nèi)，結(jié)果顯，存儲于緩沖存儲器內(nèi)，結(jié)果顯示在屏幕上。可測量示在屏幕上?？蓽y量電壓、電流、功率電壓、電流、功率等等基波值和諧波值基波值和諧波值，并顯示出曲線。，并顯示出曲線。目前，非常適于變頻器的測量的諧波分析儀有目前，非常適于變頻器的測量的諧波分析儀有FUKE公司的公司的F43和和F41B。 變頻器的測定方法變頻器的測定方法變頻器的測量與儀表的選擇變頻器的測量與儀表的選擇 變頻器的測量電路如下圖所示。變頻器的測量電路如下圖所示。 變頻器的測量與普通交流變頻器

4、的測量與普通交流50Hz50Hz電源的測量不同電源的測量不同 變頻器的測定方法變頻器的測定方法變頻器的輸出電流變頻器的輸出電流 變頻器的輸出電流與電動機銅損引起的溫升有關(guān)，儀表應能精確測量出變頻器的輸出電流與電動機銅損引起的溫升有關(guān)，儀表應能精確測量出畸變電流波形的有效值，畸變電流波形的有效值，可以使用可以使用熱電式電流表熱電式電流表，但必須小心操作。，但必須小心操作。動動鐵式儀表鐵式儀表是最佳選擇是最佳選擇。變頻器的輸出電壓變頻器的輸出電壓 電動機的輸出轉(zhuǎn)矩依賴于電壓基波有效值。電動機的輸出轉(zhuǎn)矩依賴于電壓基波有效值。由于由于PWM變頻器的電壓平變頻器的電壓平均值正比于輸出電壓基波有效值，在表

5、示其實際基波的有效值時考慮到均值正比于輸出電壓基波有效值，在表示其實際基波的有效值時考慮到適當?shù)霓D(zhuǎn)換因子，因此，適當?shù)霓D(zhuǎn)換因子，因此，測量輸出電壓的最合適的方法是使用整流式電測量輸出電壓的最合適的方法是使用整流式電壓表。壓表。 變頻器的測定方法變頻器的測定方法變頻器的輸入變頻器的輸入/ /輸出功率輸出功率 用三個測量表分別測量各相的功率。用三個測量表分別測量各相的功率。當三相不對稱時，用兩個功率表測當三相不對稱時，用兩個功率表測量將會帶來誤差。量將會帶來誤差。額定電流的不平衡率大于額定電流的不平衡率大于5%5%時，應用三個功率表測量。時，應用三個功率表測量。 變頻器的測定方法變頻器的測定方法主

6、回路與控制回路的測定主回路與控制回路的測定 下表給出了對下表給出了對主回路主回路一些一些基本電量基本電量的測定和檢測的測定和檢測電源、電機的連線及電源、電機的連線及絕緣電阻絕緣電阻的的測量儀器設(shè)備測量儀器設(shè)備、測定部位測定部位及及測定指標測定指標。測量測量儀器儀器測量部位測量部位測測 定定 對對 象象適適 用用主主回路回路控制控制回路回路絕緣絕緣導通導通電壓電壓電流電流波形波形頻率頻率500V兆歐表兆歐表在整個回路與接地間測定在整個回路與接地間測定( (不適不適用于控制回路用于控制回路) )萬用表萬用表判斷半導體元件的好壞，測知判斷半導體元件的好壞，測知回路通不通和回路電阻的概略回路通不通和回

7、路電阻的概略值值電壓表電壓表測定電源電壓、逆變器輸出電測定電源電壓、逆變器輸出電壓，使用磁電式、整流式儀表壓，使用磁電式、整流式儀表電流表電流表測定電源電流、輸出電流，使測定電源電流、輸出電流，使用電磁式儀表用電磁式儀表同步同步示波器示波器為一般波形觀測及過渡過程的為一般波形觀測及過渡過程的電壓、電流測定不可缺少的儀電壓、電流測定不可缺少的儀器器記憶記憶示波器示波器做上述的分析用，加用照相機做上述的分析用，加用照相機作記錄用作記錄用數(shù)字數(shù)字萬用表萬用表為了高輸入阻抗，取代以前的為了高輸入阻抗，取代以前的萬用表測定回路的電壓萬用表測定回路的電壓計數(shù)器計數(shù)器用于控制回路基本頻率脈沖的用于控制回路基

8、本頻率脈沖的計數(shù)計數(shù)光導光導攝像儀攝像儀用于數(shù)毫秒至數(shù)分鐘的過渡過用于數(shù)毫秒至數(shù)分鐘的過渡過程的記錄和分析程的記錄和分析記憶記憶示波器示波器用于數(shù)百毫秒至數(shù)分鐘的過渡用于數(shù)百毫秒至數(shù)分鐘的過渡過程的記錄和分析過程的記錄和分析頻率分頻率分析器析器(FFT)用于輸入、輸出等波形分析及用于輸入、輸出等波形分析及頻率分析頻率分析數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)記錄儀記錄儀用于數(shù)微妙至數(shù)小時的過渡過用于數(shù)微妙至數(shù)小時的過渡過程的記錄和分析，可以進行目程的記錄和分析，可以進行目標點前后的擴大記錄標點前后的擴大記錄測量時要注意以下幾點：測量時要注意以下幾點：1 1、用萬用表進行檢查時要注意迂回回路，、用萬用表進行檢查時要注意迂回回

9、路，特別是特別是不能對連接著電機的不能對連接著電機的變頻器進行晶體管導通檢查，或者對連接著電源的變頻器進行導通檢查。變頻器進行晶體管導通檢查，或者對連接著電源的變頻器進行導通檢查。進行導通檢查時，要把被測對象回路以外的連接導線拆除，確保系統(tǒng)斷進行導通檢查時，要把被測對象回路以外的連接導線拆除，確保系統(tǒng)斷開。開。2 2、運行中測量儀器的使用。運行中測量儀器的使用。變頻器在運行中用測量儀器進行測量時，變頻器在運行中用測量儀器進行測量時，可能由于連接時的沖擊而引起變頻器誤動作，或者因連接錯誤損壞變頻可能由于連接時的沖擊而引起變頻器誤動作，或者因連接錯誤損壞變頻器，應注意避免。器，應注意避免。3 3、

10、高壓回路的測量。高壓回路的測量。對于對于400V以上的高壓回路，示波器等測量儀器的以上的高壓回路，示波器等測量儀器的電源要通過隔離變壓器隔離后再使用。另外，電源要通過隔離變壓器隔離后再使用。另外，對于多元件的光導攝像儀對于多元件的光導攝像儀等，要選擇測定點，以保證不超過各元件間的耐壓。等，要選擇測定點，以保證不超過各元件間的耐壓。4 4、連接導線的使用。連接導線的使用。不能為了測量，不能為了測量，將主回路導線，特別是變頻器內(nèi)將主回路導線，特別是變頻器內(nèi)部的晶閘管、整流二極管、部的晶閘管、整流二極管、GTOGTO、緩沖回路、驅(qū)動回路等連接用導線隨、緩沖回路、驅(qū)動回路等連接用導線隨便延長。便延長。

11、由于變頻器主回路要流過高次諧波電流，盡管導線延長，電路由于變頻器主回路要流過高次諧波電流，盡管導線延長，電路改變很小，但有時也會導致變頻器喪失正常功能，給元件施加超過額定改變很小，但有時也會導致變頻器喪失正常功能，給元件施加超過額定值的電壓等。值的電壓等。變頻器的測定方法變頻器的測定方法輸入側(cè)的測量輸入側(cè)的測量 變頻器輸入電源是變頻器輸入電源是50Hz交流電源，交流電源，其測量與標準的交流工業(yè)電源的測其測量與標準的交流工業(yè)電源的測量基本相同，但是，由于變頻器的逆變側(cè)量基本相同，但是，由于變頻器的逆變側(cè)PWM波形影響到一次側(cè)的波形影響到一次側(cè)的波形，因此，波形，因此，應該注意以下幾點：應該注意以

12、下幾點： 輸入電壓的測量。輸入電壓的測量。因是工頻正弦電壓，故各類儀表均可使用，但以因是工頻正弦電壓，故各類儀表均可使用，但以使用電磁式交流電壓表為多見。使用電磁式交流電壓表為多見。 輸入電流的測量。輸入電流的測量。使用動鐵式電流表測量有效值。當輸入電流不平使用動鐵式電流表測量有效值。當輸入電流不平衡時，測量三相電流，取其平均值，用下式計算衡時，測量三相電流，取其平均值，用下式計算式中式中，I為測量電流的平均值；為測量電流的平均值；IR、IS、IT分別為接至變頻器分別為接至變頻器R、S、T端端的各相電流測量值。的各相電流測量值。 輸入功率的測量。輸入功率的測量。使用電動式功率表測量輸入功率，通

13、?？梢圆捎闷褂秒妱邮焦β时頊y量輸入功率，通?？梢圆捎闷? 4所示的用兩個功率表測量。如果額定電流不平衡率超過所示的用兩個功率表測量。如果額定電流不平衡率超過5%5%，應使用三個功，應使用三個功率表測量。電流不平衡率用下式求出率表測量。電流不平衡率用下式求出 輸入功率因數(shù)的測量。輸入功率因數(shù)的測量。由于輸入電流包括高次諧波，測量輸入電流由于輸入電流包括高次諧波，測量輸入電流時會產(chǎn)生較大誤差，因此可用下式獲得輸入功率因數(shù)。時會產(chǎn)生較大誤差，因此可用下式獲得輸入功率因數(shù)。變頻器的測定方法變頻器的測定方法輸出側(cè)的測量輸出側(cè)的測量 因頻率的變化，在變頻器輸出側(cè)測量時因頻率的變化，在變頻器輸出側(cè)測量時應

14、該注意以下幾點：應該注意以下幾點： 輸出電壓的測量。輸出電壓的測量。變頻器的輸出為變頻器的輸出為PWM波形波形，含有，含有高次諧波，高次諧波，而電而電動機轉(zhuǎn)矩主要取決于基波電壓有效值。動機轉(zhuǎn)矩主要取決于基波電壓有效值。 在常用儀表中，在常用儀表中，采用整流式電壓表是最合適的選擇。采用整流式電壓表是最合適的選擇。 為了為了改善輸出電壓的測量精度，改善輸出電壓的測量精度，可以采用阻容濾波器，如下圖所示，可以采用阻容濾波器，如下圖所示，與整流式電壓表配合使用，將會得到更精確的基波電壓值。與整流式電壓表配合使用，將會得到更精確的基波電壓值。 輸出電流的測量。輸出電流的測量。輸出電流測量時需要測量輸出電

15、流測量時需要測量包括基波和其他高次諧包括基波和其他高次諧波在內(nèi)的總有效值。波在內(nèi)的總有效值。因此，常用的測量儀表是因此，常用的測量儀表是動圈式電流表動圈式電流表（在有電動（在有電動機負載時，基波電流有效值和總電流有效值差別不大）?？紤]到測量方機負載時，基波電流有效值和總電流有效值差別不大）?？紤]到測量方便而采用電流互感器時，在低頻情況下，電流互感器可能飽和，所以，便而采用電流互感器時，在低頻情況下，電流互感器可能飽和，所以，必須選擇適當容量的電流互感器。必須選擇適當容量的電流互感器。 輸出功率與功率因數(shù)的測量。輸出功率與功率因數(shù)的測量。功率測量可以采用兩個功率表，當電功率測量可以采用兩個功率表

16、，當電流不平衡率超過流不平衡率超過5%5%時，應使用三個功率表進行測量。時，應使用三個功率表進行測量。 因為變頻器的輸出電壓隨著頻率變化而變化，因為變頻器的輸出電壓隨著頻率變化而變化，所以，在實際中往往所以，在實際中往往不測量變頻器的輸出功率因數(shù)。不測量變頻器的輸出功率因數(shù)。 變頻器的效率測量。變頻器的效率測量。變頻器的效率需要經(jīng)過輸入、輸出實驗，測出變頻器的效率需要經(jīng)過輸入、輸出實驗，測出有功功率，然后根據(jù)下式求出。有功功率，然后根據(jù)下式求出。 變頻器的測定方法變頻器的測定方法絕緣電阻的測量絕緣電阻的測量外接線路絕緣電阻的測量外接線路絕緣電阻的測量 防止兆歐表的高電壓施加到變頻器上防止兆歐表

17、的高電壓施加到變頻器上，必須把需要測量的外接線路從，必須把需要測量的外接線路從變頻器上拆下后再進行測量，并注意檢查兆歐表的高電壓是否有可能通變頻器上拆下后再進行測量，并注意檢查兆歐表的高電壓是否有可能通過其他回路施加到變頻器上，如有，過其他回路施加到變頻器上，如有，則應將有關(guān)的連線全部拆下。則應將有關(guān)的連線全部拆下。變頻器主電路絕緣電阻的測量變頻器主電路絕緣電阻的測量 必須把所有必須把所有進線端（進線端（R、S、T）和和出線端（出線端（U、V、W）都連接起來都連接起來后，再測量其絕緣電阻。兆歐表指示值不小于后，再測量其絕緣電阻。兆歐表指示值不小于5M為正常。為正常?？刂齐娐方^緣電阻的測量控制電

18、路絕緣電阻的測量 為防止高壓損壞電子元件，一般不要用兆歐表或其他有高電壓的儀為防止高壓損壞電子元件，一般不要用兆歐表或其他有高電壓的儀器進行測量。器進行測量。改用萬用表的高阻擋來測量，測量值大于改用萬用表的高阻擋來測量，測量值大于1M1M為正常。為正常。 采用諧波分析儀對各次諧波進行分析，然后對系統(tǒng)進行綜合分析采用諧波分析儀對各次諧波進行分析，然后對系統(tǒng)進行綜合分析判斷，判斷標準為綜合電壓畸變率判斷，判斷標準為綜合電壓畸變率D，即，即式中式中 U1 基波電壓；基波電壓； U2 二次諧波電壓；二次諧波電壓； U3 三次諧波電壓。三次諧波電壓。變頻器的抗干擾及屏蔽措施變頻器的抗干擾及屏蔽措施變頻器

19、的設(shè)計允許它在具有很強電磁干擾的工業(yè)環(huán)境下運行。變頻器的設(shè)計允許它在具有很強電磁干擾的工業(yè)環(huán)境下運行。 如果在運行中遇到問題，可以采取以下措施進行處理：如果在運行中遇到問題，可以采取以下措施進行處理： 1 1、將機柜內(nèi)的所有設(shè)備都用短而粗的接地電纜可靠地連接到、將機柜內(nèi)的所有設(shè)備都用短而粗的接地電纜可靠地連接到公共的星型接地公共的星型接地點或公共的接地母線上。點或公共的接地母線上。2 2、變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨立，變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其他用或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。3 3、在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，濾波器的濾波器的組成必須是組成必須是LC型，吸收諧波和增大電源或負載的阻抗，達到抑制諧波的目的。型，吸收諧波和增大電源或負載的阻