项目4任务二：变频器的测量

1、任务二任务二 变频器的测量变频器的测量 知识与能力目标知识与能力目标变频器的测定方法变频器的测定方法 1主回路与控制回路的测定主回路与控制回路的测定 2输入侧的测量输入侧的测量 3454输出侧的测量输出侧的测量 绝缘电阻的测量绝缘电阻的测量 5变频器的测定方法变频器的测定方法目前常见的测量仪表目前常见的测量仪表动铁式仪表动铁式仪表 功能：功能：测量的是测量的是有效值有效值 ，其值由固定线圈的磁场与其内部可动铁心之间其值由固定线圈的磁场与其内部可动铁心之间相互作用的磁场力所确定的偏转角度来确定。相互作用的磁场力所确定的偏转角度来确定。 整流式仪表整流式仪表 功能：功能：一般用于一般用于测量测量正

2、弦电流正弦电流 ，交流电流经整流后作用于动圈式直流表，交流电流经整流后作用于动圈式直流表，按交流电流的有效值确定刻度。按交流电流的有效值确定刻度。 热电式仪表热电式仪表 功能：功能：温升与测量电流产生的热量成正比，温升被热电偶转换为直流电动温升与测量电流产生的热量成正比，温升被热电偶转换为直流电动力，其力，其电流有效值用直流毫伏表指示电流有效值用直流毫伏表指示。 变频器的测定方法变频器的测定方法目前常见的测量仪表目前常见的测量仪表电动式仪表电动式仪表 功能：功能：电流指示值具有均匀的刻度，其指针偏转角度等于两个线圈间的电流指示值具有均匀的刻度，其指针偏转角度等于两个线圈间的力，也就是它的驱动转

3、矩。力，也就是它的驱动转矩。 谐波分析仪谐波分析仪 功能：功能：输入信号由输入信号由高速高速A/D转换装置采样转换装置采样，存储于缓冲存储器内，结果显，存储于缓冲存储器内，结果显示在屏幕上。可测量示在屏幕上。可测量电压、电流、功率电压、电流、功率等等基波值和谐波值基波值和谐波值，并显示出曲线。，并显示出曲线。目前，非常适于变频器的测量的谐波分析仪有目前，非常适于变频器的测量的谐波分析仪有FUKE公司的公司的F43和和F41B。 变频器的测定方法变频器的测定方法变频器的测量与仪表的选择变频器的测量与仪表的选择 变频器的测量电路如下图所示。变频器的测量电路如下图所示。 变频器的测量与普通交流变频器

4、的测量与普通交流50Hz50Hz电源的测量不同电源的测量不同 变频器的测定方法变频器的测定方法变频器的输出电流变频器的输出电流 变频器的输出电流与电动机铜损引起的温升有关，仪表应能精确测量出变频器的输出电流与电动机铜损引起的温升有关，仪表应能精确测量出畸变电流波形的有效值，畸变电流波形的有效值，可以使用可以使用热电式电流表热电式电流表，但必须小心操作。，但必须小心操作。动动铁式仪表铁式仪表是最佳选择是最佳选择。变频器的输出电压变频器的输出电压 电动机的输出转矩依赖于电压基波有效值。电动机的输出转矩依赖于电压基波有效值。由于由于PWM变频器的电压平变频器的电压平均值正比于输出电压基波有效值，在表

5、示其实际基波的有效值时考虑到均值正比于输出电压基波有效值，在表示其实际基波的有效值时考虑到适当的转换因子，因此，适当的转换因子，因此，测量输出电压的最合适的方法是使用整流式电测量输出电压的最合适的方法是使用整流式电压表。压表。 变频器的测定方法变频器的测定方法变频器的输入变频器的输入/ /输出功率输出功率 用三个测量表分别测量各相的功率。用三个测量表分别测量各相的功率。当三相不对称时，用两个功率表测当三相不对称时，用两个功率表测量将会带来误差。量将会带来误差。额定电流的不平衡率大于额定电流的不平衡率大于5%5%时，应用三个功率表测量。时，应用三个功率表测量。 变频器的测定方法变频器的测定方法主

6、回路与控制回路的测定主回路与控制回路的测定 下表给出了对下表给出了对主回路主回路一些一些基本电量基本电量的测定和检测的测定和检测电源、电机的连线及电源、电机的连线及绝缘电阻绝缘电阻的的测量仪器设备测量仪器设备、测定部位测定部位及及测定指标测定指标。测量测量仪器仪器测量部位测量部位测测 定定 对对 象象适适 用用主主回路回路控制控制回路回路绝缘绝缘导通导通电压电压电流电流波形波形频率频率500V兆欧表兆欧表在整个回路与接地间测定在整个回路与接地间测定( (不适不适用于控制回路用于控制回路) )万用表万用表判断半导体元件的好坏，测知判断半导体元件的好坏，测知回路通不通和回路电阻的概略回路通不通和回

7、路电阻的概略值值电压表电压表测定电源电压、逆变器输出电测定电源电压、逆变器输出电压，使用磁电式、整流式仪表压，使用磁电式、整流式仪表电流表电流表测定电源电流、输出电流，使测定电源电流、输出电流，使用电磁式仪表用电磁式仪表同步同步示波器示波器为一般波形观测及过渡过程的为一般波形观测及过渡过程的电压、电流测定不可缺少的仪电压、电流测定不可缺少的仪器器记忆记忆示波器示波器做上述的分析用，加用照相机做上述的分析用，加用照相机作记录用作记录用数字数字万用表万用表为了高输入阻抗，取代以前的为了高输入阻抗，取代以前的万用表测定回路的电压万用表测定回路的电压计数器计数器用于控制回路基本频率脉冲的用于控制回路基

8、本频率脉冲的计数计数光导光导摄像仪摄像仪用于数毫秒至数分钟的过渡过用于数毫秒至数分钟的过渡过程的记录和分析程的记录和分析记忆记忆示波器示波器用于数百毫秒至数分钟的过渡用于数百毫秒至数分钟的过渡过程的记录和分析过程的记录和分析频率分频率分析器析器(FFT)用于输入、输出等波形分析及用于输入、输出等波形分析及频率分析频率分析数据数据记录仪记录仪用于数微妙至数小时的过渡过用于数微妙至数小时的过渡过程的记录和分析，可以进行目程的记录和分析，可以进行目标点前后的扩大记录标点前后的扩大记录测量时要注意以下几点：测量时要注意以下几点：1 1、用万用表进行检查时要注意迂回回路，、用万用表进行检查时要注意迂回回

9、路，特别是特别是不能对连接着电机的不能对连接着电机的变频器进行晶体管导通检查，或者对连接着电源的变频器进行导通检查。变频器进行晶体管导通检查，或者对连接着电源的变频器进行导通检查。进行导通检查时，要把被测对象回路以外的连接导线拆除，确保系统断进行导通检查时，要把被测对象回路以外的连接导线拆除，确保系统断开。开。2 2、运行中测量仪器的使用。运行中测量仪器的使用。变频器在运行中用测量仪器进行测量时，变频器在运行中用测量仪器进行测量时，可能由于连接时的冲击而引起变频器误动作，或者因连接错误损坏变频可能由于连接时的冲击而引起变频器误动作，或者因连接错误损坏变频器，应注意避免。器，应注意避免。3 3、

10、高压回路的测量。高压回路的测量。对于对于400V以上的高压回路，示波器等测量仪器的以上的高压回路，示波器等测量仪器的电源要通过隔离变压器隔离后再使用。另外，电源要通过隔离变压器隔离后再使用。另外，对于多元件的光导摄像仪对于多元件的光导摄像仪等，要选择测定点，以保证不超过各元件间的耐压。等，要选择测定点，以保证不超过各元件间的耐压。4 4、连接导线的使用。连接导线的使用。不能为了测量，不能为了测量，将主回路导线，特别是变频器内将主回路导线，特别是变频器内部的晶闸管、整流二极管、部的晶闸管、整流二极管、GTOGTO、缓冲回路、驱动回路等连接用导线随、缓冲回路、驱动回路等连接用导线随便延长。便延长。

11、由于变频器主回路要流过高次谐波电流，尽管导线延长，电路由于变频器主回路要流过高次谐波电流，尽管导线延长，电路改变很小，但有时也会导致变频器丧失正常功能，给元件施加超过额定改变很小，但有时也会导致变频器丧失正常功能，给元件施加超过额定值的电压等。值的电压等。变频器的测定方法变频器的测定方法输入侧的测量输入侧的测量 变频器输入电源是变频器输入电源是50Hz交流电源，交流电源，其测量与标准的交流工业电源的测其测量与标准的交流工业电源的测量基本相同，但是，由于变频器的逆变侧量基本相同，但是，由于变频器的逆变侧PWM波形影响到一次侧的波形影响到一次侧的波形，因此，波形，因此，应该注意以下几点：应该注意以

12、下几点： 输入电压的测量。输入电压的测量。因是工频正弦电压，故各类仪表均可使用，但以因是工频正弦电压，故各类仪表均可使用，但以使用电磁式交流电压表为多见。使用电磁式交流电压表为多见。 输入电流的测量。输入电流的测量。使用动铁式电流表测量有效值。当输入电流不平使用动铁式电流表测量有效值。当输入电流不平衡时，测量三相电流，取其平均值，用下式计算衡时，测量三相电流，取其平均值，用下式计算式中式中，I为测量电流的平均值；为测量电流的平均值；IR、IS、IT分别为接至变频器分别为接至变频器R、S、T端端的各相电流测量值。的各相电流测量值。 输入功率的测量。输入功率的测量。使用电动式功率表测量输入功率，通

13、常可以采用片使用电动式功率表测量输入功率，通常可以采用片4 4所示的用两个功率表测量。如果额定电流不平衡率超过所示的用两个功率表测量。如果额定电流不平衡率超过5%5%，应使用三个功，应使用三个功率表测量。电流不平衡率用下式求出率表测量。电流不平衡率用下式求出 输入功率因数的测量。输入功率因数的测量。由于输入电流包括高次谐波，测量输入电流由于输入电流包括高次谐波，测量输入电流时会产生较大误差，因此可用下式获得输入功率因数。时会产生较大误差，因此可用下式获得输入功率因数。变频器的测定方法变频器的测定方法输出侧的测量输出侧的测量 因频率的变化，在变频器输出侧测量时因频率的变化，在变频器输出侧测量时应

14、该注意以下几点：应该注意以下几点： 输出电压的测量。输出电压的测量。变频器的输出为变频器的输出为PWM波形波形，含有，含有高次谐波，高次谐波，而电而电动机转矩主要取决于基波电压有效值。动机转矩主要取决于基波电压有效值。 在常用仪表中，在常用仪表中，采用整流式电压表是最合适的选择。采用整流式电压表是最合适的选择。 为了为了改善输出电压的测量精度，改善输出电压的测量精度，可以采用阻容滤波器，如下图所示，可以采用阻容滤波器，如下图所示，与整流式电压表配合使用，将会得到更精确的基波电压值。与整流式电压表配合使用，将会得到更精确的基波电压值。 输出电流的测量。输出电流的测量。输出电流测量时需要测量输出电

15、流测量时需要测量包括基波和其他高次谐包括基波和其他高次谐波在内的总有效值。波在内的总有效值。因此，常用的测量仪表是因此，常用的测量仪表是动圈式电流表动圈式电流表（在有电动（在有电动机负载时，基波电流有效值和总电流有效值差别不大）。考虑到测量方机负载时，基波电流有效值和总电流有效值差别不大）。考虑到测量方便而采用电流互感器时，在低频情况下，电流互感器可能饱和，所以，便而采用电流互感器时，在低频情况下，电流互感器可能饱和，所以，必须选择适当容量的电流互感器。必须选择适当容量的电流互感器。 输出功率与功率因数的测量。输出功率与功率因数的测量。功率测量可以采用两个功率表，当电功率测量可以采用两个功率表

16、，当电流不平衡率超过流不平衡率超过5%5%时，应使用三个功率表进行测量。时，应使用三个功率表进行测量。 因为变频器的输出电压随着频率变化而变化，因为变频器的输出电压随着频率变化而变化，所以，在实际中往往所以，在实际中往往不测量变频器的输出功率因数。不测量变频器的输出功率因数。 变频器的效率测量。变频器的效率测量。变频器的效率需要经过输入、输出实验，测出变频器的效率需要经过输入、输出实验，测出有功功率，然后根据下式求出。有功功率，然后根据下式求出。 变频器的测定方法变频器的测定方法绝缘电阻的测量绝缘电阻的测量外接线路绝缘电阻的测量外接线路绝缘电阻的测量 防止兆欧表的高电压施加到变频器上防止兆欧表

17、的高电压施加到变频器上，必须把需要测量的外接线路从，必须把需要测量的外接线路从变频器上拆下后再进行测量，并注意检查兆欧表的高电压是否有可能通变频器上拆下后再进行测量，并注意检查兆欧表的高电压是否有可能通过其他回路施加到变频器上，如有，过其他回路施加到变频器上，如有，则应将有关的连线全部拆下。则应将有关的连线全部拆下。变频器主电路绝缘电阻的测量变频器主电路绝缘电阻的测量 必须把所有必须把所有进线端（进线端（R、S、T）和和出线端（出线端（U、V、W）都连接起来都连接起来后，再测量其绝缘电阻。兆欧表指示值不小于后，再测量其绝缘电阻。兆欧表指示值不小于5M为正常。为正常。控制电路绝缘电阻的测量控制电

18、路绝缘电阻的测量 为防止高压损坏电子元件，一般不要用兆欧表或其他有高电压的仪为防止高压损坏电子元件，一般不要用兆欧表或其他有高电压的仪器进行测量。器进行测量。改用万用表的高阻挡来测量，测量值大于改用万用表的高阻挡来测量，测量值大于1M1M为正常。为正常。 采用谐波分析仪对各次谐波进行分析，然后对系统进行综合分析采用谐波分析仪对各次谐波进行分析，然后对系统进行综合分析判断，判断标准为综合电压畸变率判断，判断标准为综合电压畸变率D，即，即式中式中 U1 基波电压；基波电压； U2 二次谐波电压；二次谐波电压； U3 三次谐波电压。三次谐波电压。变频器的抗干扰及屏蔽措施变频器的抗干扰及屏蔽措施变频器

19、的设计允许它在具有很强电磁干扰的工业环境下运行。变频器的设计允许它在具有很强电磁干扰的工业环境下运行。 如果在运行中遇到问题，可以采取以下措施进行处理：如果在运行中遇到问题，可以采取以下措施进行处理： 1 1、将机柜内的所有设备都用短而粗的接地电缆可靠地连接到、将机柜内的所有设备都用短而粗的接地电缆可靠地连接到公共的星型接地公共的星型接地点或公共的接地母线上。点或公共的接地母线上。2 2、变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。3 3、在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，滤波器的滤波器的组成必须是组成必须是LC型，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的。型，吸收谐波和增大电源或负载的阻