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案例頻道（宜昌市自動化研究所，湖北 宜昌 443000） 張燕賓
張燕賓（1937－）
男，高級工程師，退休于宜昌市自動化研究所，退休前曾任副所長、宜昌市科委深圳聯(lián)絡(luò)處主任、宜昌市自動化學(xué)會理事長、湖北省自動化學(xué)會常務(wù)理事等職，退休后從事變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用。
1 引言
抽油機(jī)俗稱磕頭機(jī)，是油田中的一種重要采油設(shè)備，數(shù)量極大，故如能有效節(jié)能，將具有重大意義。抽油機(jī)的大致構(gòu)造如圖1所示。
當(dāng)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，由于曲柄和連桿的作用，使驢頭和懸繩作上下運(yùn)動。懸繩下端，與抽油罐相接。驢頭向上運(yùn)動時，抽油罐提起，把油井中的油抽上來；向下運(yùn)動時，放下空抽油罐。
工頻運(yùn)行時，驢頭的上下運(yùn)動約每分鐘5次。采用變頻調(diào)速后，適當(dāng)調(diào)整上提和下放的速度，可增加每次的抽油量，從而提高產(chǎn)量。
抽油機(jī)在實施變頻調(diào)速后，出現(xiàn)了一些在其他場合不易見到的現(xiàn)象。下文就這些現(xiàn)象進(jìn)行了分析。
1為驢頭；2為游梁；3為懸繩；4為支架；5為扶梯；6為連桿；
7為曲柄；8為減速箱；M為電動機(jī)；FU為變頻器
圖1 抽油機(jī)的大致構(gòu)造
2 電流表讀數(shù)的差異
在同為50Hz的情況下，用鉗形電流表測量進(jìn)線電流的結(jié)果如下：抽油罐上升時，變頻時的電流讀數(shù)比工頻時小；抽油罐下降時，變頻時的讀數(shù)為“0”。
2.1 變頻器的輸入電流
變頻器的輸入側(cè)是整流和濾波電路，如圖2a所示。顯然，只有電源的線電壓UL大于電容器兩端的直流電壓UD時，整流橋中才有充電電流。因此，充電電流總是出現(xiàn)在電源電壓的振幅值附近，呈不連續(xù)的沖擊波形狀，如圖2b所示。充電電流具有很強(qiáng)的高次諧波成分，有關(guān)資料表明，輸入電流中，5次諧波和7次諧波的分量是很大的，如圖2c所示。
a) 輸入電路 b) 電壓和電流的波形 c)電流的諧波分析
圖2 輸入電流的波形及其諧波分析
2.2 電流互感器的誤差
a) 7次諧波電流 b) 副方繞組的旁路電容
圖3 互感器的旁路電容
鉗形電流表由電流互感器和交流電流表組合而成。電流互感器在測量高頻電流時，誤差較大，原因有以下幾個方面：
(1) 高頻時，鐵心的導(dǎo)磁率下降，導(dǎo)致在原方電流相同的情況下，磁路內(nèi)的磁通減少，從而傳遞到互感器副方的磁場能減小；
(2) 鐵心中的磁滯損失和渦流損失都和頻率的二次方成正比。因此，高次諧波磁場在傳遞能量過程中，損失較大，使互感器的副方繞組得到的能量進(jìn)一步減少；
(3) 互感器副方繞組的感抗與頻率成正比：f↑→XL＝2
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號