利用Fluke 87V數(shù)字多用表測量調(diào)速馬達(dá)(圖)
關(guān)鍵字:ad7671;高精度;dsp;數(shù)據(jù)采集
---在過去,馬達(dá)的維修一般是指處理傳統(tǒng)的三相馬達(dá)故障,這些故障主要是由進(jìn)水、灰塵、油脂、軸承損壞、馬達(dá)軸心偏離,或者僅僅是由正常老化造成的。但是,隨著電子馬達(dá)的使用,馬達(dá)的維修已經(jīng)發(fā)生了很大變化,更多的是對調(diào)速馬達(dá)驅(qū)動(asd)進(jìn)行維修。這些驅(qū)動有許多特殊的測量問題,就連經(jīng)驗豐富的專家也會對此感到頭疼。
---隨著新技術(shù)的涌現(xiàn),現(xiàn)在已經(jīng)可以在第一次安裝和維護(hù)驅(qū)動期間利用數(shù)字多用表對其進(jìn)行精確的電氣測量,并診斷損壞的元器件以及其他可能會引起早期故障的因素。
排障方法
---技術(shù)人員會采用許多不同的方法來診斷電路故障,縮短排障時間的技巧就在于快速地跟蹤故障,并將因此造成的停機(jī)時間降至最低。最有效的排障程序是首先從馬達(dá)開始,然后順藤摸瓜一直到電源電路,首先查找最明顯的問題。對于連接松動導(dǎo)致的故障,則需要更換工況良好的器件。
---選擇正確的測試工具來進(jìn)行驅(qū)動、馬達(dá)和和連接的排障是至關(guān)重要的,尤其是在測量馬達(dá)驅(qū)動輸出信號的電壓、頻率和電流時。福祿克新型的fluke 87v數(shù)字多用表集成有可選的低通濾波器,可以精確地測量驅(qū)動的輸出信號,其測試結(jié)果和馬達(dá)驅(qū)動控制器的顯示保持一致。技術(shù)人員再不必猜測驅(qū)動是否工作正常,直接可測得給定的控制設(shè)備的電壓、電流或頻率的準(zhǔn)確值。
驅(qū)動測量
---輸入端的測量
---任何高質(zhì)量的真有效值多用表均可測量輸入到asd的功率。在不帶負(fù)載測量相-相電壓時,輸入電壓讀數(shù)的準(zhǔn)確度應(yīng)該在2%范圍之內(nèi)。明顯的負(fù)載失衡會導(dǎo)致馬達(dá)工作異常,一旦發(fā)現(xiàn),應(yīng)立即糾正。
---輸出端測量
---反過來說,由于asd向馬達(dá)端子上輸出的是脈寬調(diào)制(pwm)的非正弦電壓信號,所以一般的真有效值多用表不能夠可靠地測量脈寬調(diào)制(pwm)馬達(dá)驅(qū)動輸出端的信號。一般的真有效值數(shù)字多用表測得的是加到馬達(dá)上的非正弦信號的熱效應(yīng)值,而馬達(dá)控制器的輸出電壓讀數(shù)僅顯示基波成分(一般從30~60hz)的真有效值。
---產(chǎn)生這種矛盾的原因就在于帶寬和屏蔽?,F(xiàn)在許多真有效值數(shù)字多用表的帶寬達(dá)20khz或更寬,使其不但能夠響應(yīng)基波成分(這是馬達(dá)真正響應(yīng)的成分),而且會響應(yīng)脈寬調(diào)制驅(qū)動產(chǎn)生的高頻成分,并且如果數(shù)字多用表沒有屏蔽掉高頻噪聲的話,驅(qū)動控制器的高頻噪聲電平就會造成測量結(jié)果的更大偏差。就是采取了帶寬和屏蔽措施,許多真有效值多用表所顯示的讀數(shù)仍然會比驅(qū)動控制器所顯示的值高出20%~30%。
---福祿克的新型87v多用表采用了可選的低通濾波器,在排障時,可在驅(qū)動本身或馬達(dá)端子上精確測量驅(qū)動輸出側(cè)的電壓、電流和頻率。利用濾波器,87v多用表讀出的電壓和頻率(馬達(dá)速率)應(yīng)該和相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動控制顯示屏的顯示(如果有的話)相一致。當(dāng)驅(qū)動沒有顯示屏可供觀察時,在馬達(dá)的位置進(jìn)行這些測量是非常有用的。
---安全地測量
---在進(jìn)行任何電氣測量之前,應(yīng)該掌握相關(guān)的安全知識。如果使用不當(dāng),任何儀器都不能保證絕對安全,并且許多設(shè)備根本就不適合測量調(diào)速馬達(dá)。另外,在特殊的工作環(huán)境和進(jìn)行特殊的測量時還要使用必要的個人防護(hù)用品。如果可能的話,盡量不要一個人單獨工作。
---電氣測試設(shè)備的安全等級
---美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ansi)和國際電工委員會(iec)是為測試設(shè)備制造商定義安全標(biāo)準(zhǔn)的主要獨立機(jī)構(gòu)。iec 61010標(biāo)準(zhǔn)第二版為測試設(shè)備的安全規(guī)定了兩個基本參數(shù):額定電壓和測量種類級別,額定電壓是設(shè)備能夠進(jìn)行測量的最大連續(xù)工作電壓,種類級別描述了給定種類的測量環(huán)境。大多數(shù)三相asd裝置應(yīng)該被認(rèn)為屬于cat iii類測量環(huán)境,使用480v或600v配電系統(tǒng)提供電源。在使用數(shù)字多用表對這些高能系統(tǒng)進(jìn)行測量時,應(yīng)確保其至少滿足cat iii 600v的要求,最好滿足cat iv 600v/cat iii 1000v的要求。種類級別和電壓極限一般會在前面板的輸入端子上查到。新型的fluke 87v同時滿足cat iv 600v 和cat iii 1000v的要求,可確保操作人的人身安全。
進(jìn)行測量
---以下的測量程序都是針對利用87v多用表在控制板的端子板上測量480v的三相驅(qū)動裝置而設(shè)計的。這些程序同樣適用于由單相或三相電源供電的較低電壓的三相驅(qū)動。在進(jìn)行這些測試時,馬達(dá)運(yùn)行于50hz的頻率下。
---輸入電壓
---在驅(qū)動處測量連接到驅(qū)動輸入端的交流電壓。
---(1)選擇87v多用表的交流電壓功能;
---(2)將黑色探頭連接至其中一個三相輸入端子,該端將作為參考相;
---(3)將紅色探頭連接至剩下兩相的其中一相的輸入端子,記錄讀數(shù);
---(4)保留黑色探頭不動,將紅色探頭連接至第三相輸入端子,記錄讀數(shù);
---(5)確保這兩個讀數(shù)之差不超過2%。
---輸入電流
---在測量輸入電流時一般都需要一個電流鉗附件。在大多數(shù)情況下,不是輸入電流超過87v多用表可測量的最大電流,就是不能夠“斷開電路”進(jìn)行串聯(lián)地測量電流。無論電流鉗屬于哪種類型,要確保所有讀數(shù)之間的差異不超過3%,以保證適當(dāng)?shù)钠胶狻?BR>--- ● 交流電流鉗(i200、80i-400、80i-600a)
---(1)將電流鉗連接至87v多用表的公共端和400ma輸入插孔;
---(2)選擇ma/a ac(交流電流)功能;
---(3)依次用電流鉗夾住每一輸入電源的相線,并記錄各自的讀數(shù)。由于這些電流鉗在每1a的電流下輸出1ma的電流,所以87v多用表上顯示的毫安讀數(shù)值即為以安培為單位的實際相電流值。
---● 霍爾效應(yīng)型(ac/dc)電流鉗(i410、i-1010)
---(1)將電流鉗連接至87v多用表的公共端和v/ω輸入插孔;
---(2)選擇87v多用表的交流電壓功能;
---(3)按下黃色的按鈕,使用低通濾波器。這樣,多用表即可抑制驅(qū)動控制器產(chǎn)生的所有高頻噪聲。一旦使用了低通濾波器,多用表即處于600mv手動量程模式下;
---(4)依次用電流鉗夾住每一輸入電源的相線,并記錄各自的讀數(shù)。由于這些電流鉗在每1a的電流下輸出1mv的電壓,所以多用表上顯示的毫伏讀數(shù)值即為以安培為單位的實際相電流值。
---輸出電壓
---在驅(qū)動上或馬達(dá)端子上測量交流輸出電壓。
---(1)將黑色測試線插入到公共插孔,紅色測試線插入到v/ω插孔;
---(2)選擇87v的交流電壓功能;
---(3)將黑色探頭連接至其中一個三相輸出電壓或馬達(dá)端子,該端將作為參考相;
---(4)將紅色探頭連接至剩下兩相的其中一相的輸出電壓或馬達(dá)端子;
---(5)按下黃色按鈕,使用低通濾波器,記錄下讀數(shù);
---(6)保留黑色探頭不動,將紅色探頭連接至第三相輸出電壓或馬達(dá)端子,記錄讀數(shù);
---(7)確保這兩個讀數(shù)之差不超過2%,參見圖3。讀數(shù)應(yīng)該和控制器顯示屏(如果有的話)顯示的值一致;
---(8)如果不使用低通濾波器,多用表測得的輸出電壓讀數(shù)將會高出10%~30%,和普通的數(shù)字多用表測量結(jié)果一樣,參見圖4。
---馬達(dá)速率
---測量馬達(dá)速率時,將電壓作為參考測量輸出頻率,僅需在使用低通濾波器時進(jìn)行頻率測量即可,可以在任意兩個相電壓或馬達(dá)端子之間進(jìn)行測量。
---(1)將黑色測試線插入到公共插孔,將紅色測試線插入到v/ω插孔;
---(2)選擇87v多用表的交流電壓功能;
---(3)將黑色探頭連接至其中一個三相輸出電壓或馬達(dá)端子,該端將作為參考相;
---(4)將紅色探頭連接至剩下兩相的其中一相的輸出電壓或馬達(dá)端子;
---(5)按下黃色按鈕,使用低通濾波器;
---(6)按下hz(赫茲)按鈕,以hz為單位顯示的讀數(shù)即是馬達(dá)的速率,參見圖5。如果沒有87v多用表的低通濾波器,則不可能正確地進(jìn)行測量,參見圖6。
輸出電流
---像測量輸入電流一樣,測量輸出電流通常也需要電流鉗附件。
---● 交流電流鉗(i200、80i-400、80i-600a)
---(1)將電流鉗連接至87v多用表的公共端和400ma輸入插孔;
---(2)選擇ma/a ac(交流電流)功能;
---(3)依次用電流鉗夾住每一輸出相線,并記錄各自的讀數(shù)。由于這些電流鉗在每1a的電流下輸出1ma的電流,所以多用表上顯示的毫安讀數(shù)值即為以安培為單位的實際相電流值。
---● 霍爾效應(yīng)型(ac/dc)電流鉗(i410、i-1010)
---(1)將電流鉗連接至多用表的公共端和v/ω輸入插孔;
---(2)選擇87v多用表的交流電壓功能;
---(3)按下黃色的按鈕,使用低通濾波器,這樣多用表即可抑制驅(qū)動控制器產(chǎn)生的所有高頻噪聲。一旦使用了低通濾波器,多用表即處于600mv手動量程模式下;
---(4)依次用電流鉗夾住每一輸入電源的相線,并記錄各自的讀數(shù),參見圖7。由于這些電流鉗在每1a的電流下輸出1mv的電壓,所以87v多用表上顯示的毫伏讀數(shù)值即為以安培為單位的實際相電流值。如果沒有87v的低通濾波器,則不可能正確地進(jìn)行測量,參見圖8。
---對于那些至少需要20a工作電流的馬達(dá),通過使用電流鉗測量頻率即可確定馬達(dá)速率。直到現(xiàn)在,噪聲一直是影響使用霍爾效應(yīng)型電流鉗測量電流的準(zhǔn)確度的因素。以下介紹如何使用低通濾波器進(jìn)行精確測量的方法。
---● 用霍爾效應(yīng)型(ac/dc)電流鉗測量馬達(dá)速度(i410、i-1010)
---(1)將電流鉗連接至87v多用表的公共端和v/ω輸入插孔;
---(2)選擇多用表的交流電壓功能;
---(3)按下黃色的按鈕,使用低通濾波器;
---(4)用電流鉗夾住其中一根輸出相線,確認(rèn)87v多用表的電流讀數(shù)至少為20a(顯示的為20mv);
---(5)按下hz(赫茲)按鈕,現(xiàn)在讀數(shù)將馬達(dá)速率顯示為頻率測量的結(jié)果。
---● 用交流電流鉗測量馬達(dá)速率(i200、80i-400、80i-600a)
---(1)將電流鉗連接至87v的公共端和400ma輸入插孔;
---(2)選擇ma/a ac(交流電流)功能;
---(3)用電流鉗夾住其中一根輸出相線,確認(rèn)87v多用表的電流讀數(shù)至少為20a(顯示的為20ma)。
---(4)按下hz(赫茲)按鈕,現(xiàn)在讀數(shù)將馬達(dá)速率顯示為頻率測量的結(jié)果。
---直流母線測量
---要實現(xiàn)馬達(dá)驅(qū)動的正常工作,直流母線必需足夠可靠。如果母線電壓不正確或不穩(wěn)定,變壓器二極管或電容就可能被損壞。直流母線的電壓應(yīng)該大約為相-相輸入電壓的1.414倍。對于480v的輸入來說,直流母線的電壓應(yīng)該接近679vdc。在驅(qū)動端子板上,直流母線一般被標(biāo)以dc+、dc-或b+、b-。按以下步驟測量直流母線。
---(1)選擇87v的直流電壓功能;
---(2)將黑色的探頭連接至dc-或b-端子;
---(3)將紅色的探頭連接至dc+或b+端子。
---母線電壓應(yīng)該和上述例子中提到的電壓相一致,并且相對穩(wěn)定。為了檢查母線上交流紋波的總量,將87v多用表的功能切換至交流電壓功能。對于一些小型的驅(qū)動,只有將驅(qū)動拆開,才可測量母線。如果接觸不到母線,則可以利用87v多用表的最小/最大峰值功能通過輸出電壓信號測量直流母線的電壓。
---(1)將黑色測試線插入到公共插孔,將紅色測試線插入到v/ω插孔;
---(2)選擇87v多用表的交流電壓功能;
---(3)將黑色探頭連接至其中一個三相輸出電壓或馬達(dá)端子,該端將作為參考相;
---(4)將紅色探頭連接至剩下兩相的其中一相的輸出電壓或馬達(dá)端子;
---(5)按下min max(最小值/最大值)按鈕;
---(6)按下(最小/最大峰值)按鈕;
---(7)在最小/最大峰值功能下顯示的讀數(shù)即為直流母線電壓值。
準(zhǔn)確度和安全
---調(diào)速馬達(dá)驅(qū)動(asd)為工業(yè)帶來了很大的好處,可節(jié)省能源、實現(xiàn)更精確地控制、延長馬達(dá)和設(shè)備的使用壽命。使用87v多用表所帶的濾波器,技術(shù)人員可以精確地測量asd馬達(dá)的電壓和頻率,并確保其工作正常。
---除了可以精確地測量asd外,fluke 87v多用表還具有新型的溫度計功能,滿足cat iv 6000vh和cat iii 1000v環(huán)境使用的要求,可以承受高達(dá)8kv的電壓脈沖,大大降低了浪涌和擊穿的危險。
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