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3.6 测量方法细思考
3.6.1 输出电压整流表
3.6.1.1 电磁式仪表
电磁式仪表是工厂里最常用的测量仪表，其基本结构如图3-31(a)所示，图中，①是线圈，用于通入被测电流IX;②是铁心，当线圈中通入电流后，铁心将被吸入;③是指针，与铁心同轴，其偏转角取决于铁心的吸入程度。
式中, IIN—变频器的输入电流，A;
I1—输入电流中的基波电流，A;
I5、I7、……—输入电流中的5次谐波电流、7次谐波电流等，A。
而电流互感器在测量频率较高的电流时，误差是比较大的。以测量7次谐波电流为例，说明如下:
(1) 铁心的导磁率
f7↑→μ↓
这里，f7—7次谐波电流的频率，Hz;
μ—导磁率。
(2) 铁心中的功率损失
pFe7∝f72
∴ f7↑→P7↓
这里，pFe7—7次谐波电流产生的铁损，kW;
P7—互感器副方的7次谐波电流功率，kW。
(3) 互感器绕组和仪表绕组的感抗
XL＝2πfL
∴ f7↑→XL7↑→I7′↓
这里, L—互感器绕组和仪表绕组的电感，H;
XL—互感器绕组和仪表绕组的感抗，Ω;
XL7—互感器绕组和仪表绕组的与7次谐波频率对应的感抗，Ω;
I7′—互感器副方的7次谐波电流，A。
(4) 绕组分布电容的分流作用加大
f7↑→IC7↑
这里，IC7—被旁路电容分流的7次谐波电流，A。
所以，互感器副方测得的电流为:
(3-20)
式中，I5′、I7′、……—互感器副方测得的5次谐波电流、7次谐波电流、等，A。
由于各高次谐波电流小于实际的高次谐波电流:
I5′＜I5、I7′＜I7、I11′＜I11……
所以，用电流互感器(包括钳形电流表)测量变频器的输入电流时，所得的电流读数小于实际值。
6.3.3 输入功率三表要
6.3.3.1 功率表的结构与原理
测量电功率通常采用电动式仪表，如图3-35(a)所示。图3-35中，①是静止线圈，通常用来作为电压线圈;②是活动线圈，通常用来作为电流线圈;③是指针，与活动线圈相联接。
图3-37 常见的传动机构
图(a)所示是联轴器传动，联轴器是把电动机和负载的轴直接相联，两者之间并无减速环节。常用于风机和水泵等负载。
图(b)所示是皮带传动，有一定的减速比。皮带传动由于对联接的精度要求较低，故常用于种种机械的第一级传动。
图(c)是齿轮传动，齿轮传动具有较大的减速比，主要用于对精度要求较高的传动系统中。
3.7.2 传动前后功率齐
3.7.2.1 传动比
传动机构的输入轴和输出轴之间的转速比，称为传动比:
(3-21)
式中, λ—传动比;
nM—电动机的转速，通常是传动机构输入轴的转速，r/min;
nL—负载的转速，通常是传动机构输出轴的转速，r/min。
由式(3-21)知:
(3-22)
根据输能量守恒的原则，有:
(3-23)
式(3-22)和式(3-23)说明，经过传动机构减速以后，负载侧的转速比电动机侧减小了λ倍，而负载侧所得到的转矩则比电动机侧增大了λ倍。
3.7.2.2 转矩与转速的折算
(1) 折算的必要性
在分析电动机能否带得动负载时，需要对电动机的转矩和负载转矩在同一个坐标系内进行比较，但当传动机构的传动比不等于1时，比较时出现了麻烦。举例说明如下:
假设:电动机轴上的转矩为TM＝35N·m，转速为nM＝1500r/min，如图3-38(a)所示。则在坐标系内的工作点为Q1(50，1440);
式(3-25)的物理意义是:经过传动机构减速后，电动机轴上的负载“变轻”了。
飞轮力矩的折算
(3-26)
式(3-26)表明，经过传动机构减速后，电动机轴上的飞轮力矩将大为减小，这十分有利于电动机的起动。
3.7.3 遇事常想传动比
在实际工作中，经常遇到的一个问题是:电动机能否带得动负载，以及能否顺利起动？在解决这些问题时，一方面，要注意调整变频器的功能预置;另一方面，就是要注意调整传动机构的传动比。今举几个实例如下:
实例1:某电动机，带重物作园周运动，如图3-39所示。运行时，到达A点后电动机开始过载，到达B点时容易堵转，怎样解决？(上限频率为45Hz)
(2) 负载转矩
由于电动机的负荷率σA≈100%，又因为λ＝5，故:
TL＝TMN·λ＝36.5×5＝182.5N·m
(3) 加大传动比及效果
如将传动比增大为λ′=6，则负载转矩的折算值为:
电动机轴上的负荷率为:
显然，可以减轻电动机的负载。
(4) 修正上限频率
这时，上限工作频率应修正为:
即，加大传动比后的工作频率的范围是:25.2~50.4Hz。
图3-40 锯片磨床示意图
实例3:某锯片磨床，卡盘直径为2m，传动机构是齿轮箱，传动比λ=5，电动机的容量为3.7kW。
存在问题:
由于卡盘的惯性很大，故起动较困难，加、减速时间太长，必须预置为:
tR＝tD≥20s
解决办法:
由式(3-26)知，拖动系统的飞轮力矩(GD2)与传动比的二次方成反比。如加大传动比，则飞轮力矩(GD2)将大为减小。
今将传动比增大为λ＝7.5，可使折算到电动机轴上的飞轮力矩减小为原来的44%。
结果，卡盘可以在5s内起动起来