利用Fluke 87V數字多用表測量調速馬達
發布時間：2010-6-8 14:19
發布者：zealot
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概述 在過去，馬達的維修一般是指處理傳統的三相馬達故障，這些故障主要是由進水、灰塵、油脂、軸承損壞、馬達軸心偏離，或者僅僅是由正常老化造成的。但是，隨著電子馬達的使用，馬達的維修已經發生了很大變化，更多的是對調速馬達驅動(ASD)進行維修。這些驅動有許多特殊的測量問題，就連經驗豐富的專家也會對此感到頭疼。 隨著新技術的涌現，現在已經可以在第一次安裝和維護驅動期間利用數字多用表對其進行精確的電氣測量，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時間降至最低。最有效的排障程序是首先從馬達開始，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行驅動、馬達和和連接的排障是至關重要的，尤其是在測量馬達驅動輸出信號的電壓、頻率和電流時。福祿克新型的Fluke 87V數字多用表集成有可選的低通濾波器，可以精確地測量驅動的輸出信號，其測試結果和馬達驅動控制器的顯示保持一致。技術人員再不必猜測驅動是否工作正常，直接可測得給定的控制設備的電壓、電流或頻率的準確值。 驅動測量 輸入端的測量 任何高質量的真有效值多用表均可測量輸入到ASD的功率。在不帶負載測量相-相電壓時，輸入電壓讀數的準確度應該在2%范圍之內。明顯的負載失衡會導致馬達工作異常，一旦發現，應立即糾正。 輸出端測量 反過來說，由于ASD向馬達端子上輸出的是脈寬調制(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制(PWM)馬達驅動輸出端的信號。一般的真有效值數字多用表測得的是加到馬達上的非正弦信號的熱效應值，而馬達控制器的輸出電壓讀數僅顯示基波成分(一般從30～60Hz)的真有效值。 產生這種矛盾的原因就在于帶寬和屏蔽�，F在許多真有效值數字多用表的帶寬達20kHz或更寬，使其不但能夠響應基波成分(這是馬達真正響應的成分)，而且會響應脈寬調制驅動產生的高頻成分，并且如果數字多用表沒有屏蔽掉高頻噪聲的話，驅動控制器的高頻噪聲電平就會造成測量結果的更大偏差。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仍然會比驅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，可在驅動本身或馬達端子上精確測量驅動輸出側的電壓、電流和頻率。利用濾波器，87V多用表讀出的電壓和頻率(馬達速率)應該和相關聯的驅動控制顯示屏的顯示(如果有的話)相一致。當驅動沒有顯示屏可供觀察時，在馬達的位置進行這些測量是非常有用的。 安全地測量 在進行任何電氣測量之前，應該掌握相關的安全知識。如果使用不當，任何儀器都不能保證絕對安全，并且許多設備根本就不適合測量調速馬達。另外，在特殊的工作環境和進行特殊的測量時還要使用必要的個人防護用品。如果可能的話，盡量不要一個人單獨工作。 電氣測試設備的安全等級 美國國家標準協會(ANSI)和國際電工委員會(IEC)是為測試設備制造商定義安全標準的主要獨立機構。IEC 61010標準第二版為測試設備的安全規定了兩個基本參數：額定電壓和測量種類級別，額定電壓是設備能夠進行測量的最大連續工作電壓，種類級別描述了給定種類的測量環境。大多數三相ASD裝置應該被認為屬于CAT III類測量環境，使用480V或600V配電系統提供電源。在使用數字多用表對這些高能系統進行測量時，應確保其至少滿足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的三相驅動裝置而設計的。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動。在進行這些測試時，馬達運行于50Hz的頻率下。 輸入電壓 在驅動處測量連接到驅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； (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； (5)確保這兩個讀數之差不超過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”進行串聯地測量電流。無論電流鉗屬于哪種類型，要確保所有讀數之間的差異不超過3%，以保證適當的平衡。 ● 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。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值即為以安培為單位的實際相電流值。 ● 霍爾效應型(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，多用表即可抑制驅動控制器產生的所有高頻噪聲。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。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值即為以安培為單位的實際相電流值。 輸出電壓 在驅動上或馬達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端子； (5)按下黃色按鈕，使用低通濾波器，記錄下讀數； (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端子，記錄讀數； (7)確保這兩個讀數之差不超過2%，參見圖3。讀數應該和控制器顯示屏(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將會高出10%～30%，和普通的數字多用表測量結果一樣，參見圖4。 馬達速率 測量馬達速率時，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行頻率測量即可，可以在任意兩個相電壓或馬達端子之間進行測量。 (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為單位顯示的讀數即是馬達的速率，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。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值即為以安培為單位的實際相電流值。 ● 霍爾效應型(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動控制器產生的所有高頻噪聲。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，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，則不可能正確地進行測量，參見圖8。 對于那些至少需要20A工作電流的馬達，通過使用電流鉗測量頻率即可確定馬達速率。直到現在，噪聲一直是影響使用霍爾效應型電流鉗測量電流的準確度的因素。以下介紹如何使用低通濾波器進行精確測量的方法。 ● 用霍爾效應型(AC/DC)電流鉗測量馬達速度(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87V多用表的電流讀數至少為20A(顯示的為20mV)； (5)按下Hz(赫茲)按鈕，現在讀數將馬達速率顯示為頻率測量的結果。 ● 用交流電流鉗測量馬達速率(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87V多用表的電流讀數至少為20A(顯示的為20mA)。 (4)按下Hz(赫茲)按鈕，現在讀數將馬達速率顯示為頻率測量的結果。 直流母線測量 要實現馬達驅動的正常工作，直流母線必需足夠可靠。如果母線電壓不正確或不穩定，變壓器二極管或電容就可能被損壞。直流母線的電壓應該大約為相-相輸入電壓的1.414倍。對于480V的輸入來說，直流母線的電壓應該接近679VDC。在驅動端子板上，直流母線一般被標以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。 母線電壓應該和上述例子中提到的電壓相一致，并且相對穩定。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。對于一些小型的驅動，只有將驅動拆開，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即為直流母線電壓值。 準確度和安全 調速馬達驅動(ASD)為工業帶來了很大的好處，可節省能源、實現更精確地控制、延長馬達和設備的使用壽命。使用87V多用表所帶的濾波器，技術人員可以精確地測量ASD馬達的電壓和頻率，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環境使用的要求，可以承受高達8kV的電壓脈沖，大大降低了浪涌和擊穿的危險。 |
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