变频调速器在测流缆道中的应用

赵长军，赵 威，刘彩虹

（吉林省水文水资源勘测局松原分局，吉林 松原 138000）

缆道测流是我国大多数水文站常用的一种测流方法。即在天然河道上安装一套架空索路，通过动力系统，控制架空索路的升降运行和水平运行，使安装在索路一端的测流仪器放到指定的测流垂线上，来测取水的流速，达到测取全断面流量的目的。为了提高测验精度，安装在测流铅鱼上的流速仪，其上升和下降运动速度应该是可调的。以前，调控电动机运行速度的方法，都是用可控硅调速电磁调速和分级调速等等。

近年来，随着科学技术的发展，新调速技术逐渐取代了老式的调速技术；变频调速技术就是近年发展起来的一门调速技术。目前，有些水文站已经换装了变频调速器。

1 变频器原理特性和基本构成

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源，变换成另一种频率电源的电能转换装置。

变频器是现代最先进的一种异步电动机调速装置，能实现软启动、软停车、无级调整以及特殊要求的增速减速特性等，具有显著的节电效果。它具有过载、过电压、欠电压、短路、接地保护等功能，还具有各种预警、预报信息和状态信息及诊断功能，便于调速和监控，可用于恒转矩、平方转矩和恒功率等各种负载。

变频器是由电子半导体器件（如整流模块、绝缘栅双极晶体管IGBT）电子元器件（集成电路、开关电源、电阻、电容等）和微处理器(CPU)等部分组成，具体包括主电路、检测控制电路、操作显示电路和保护电路4部分。

50周波380V三相交流电输入到变频器R，S，T三个输入端，通过整流堆D整流，经电抗器L和电容C滤波，加至逆变器E。通过软件编程序，将编好的控制程序装入微处理器CPU，CPU通过控制逆变器中的大功率晶体管通断来实现频率变换的。调整可变电阻R5，通过DA转换，可改变输入到微处理器的数据，即可改变逆变器的输出频率。

2 数据设置

一般说来，变频器在出厂时，各种数据都已经设置好，并通过键盘已经装入微处理器中，各项数据已经初始化。但是，原有装入的数据，厂家是按照广大用户多数使用情况设置的，有的不适应水文测流缆道需要。所以，必须对有些数据重新进行设置，以满足测流缆道动力需要。例如；变频器本身最高工作频率为每秒400周，厂家出厂设置的最高工作频率仅为每秒60周波，而水文缆道使用的三相异步电动机，出厂时设计最高工作频率为50写的数据如表1，其它数据按出厂值可以不动。

图1所示是无锡产FRNEIC型变频器键盘和LED显示器外表图型，如需改写数据，请按以下步骤进行。

首先按下PRG键，图面显示数据设置。再按下数据存储键FUNC/DATA，图面显示地址F00。接着按滚动键^或v，将图面上地址滚动至F01。再按下数据存储键FUNC/DATA，将地址存入，图面显示数据0。此时再按滚动键，将数据改写成1，地址F01的数据改写就完成了。最后将数据1用FUNC/DATA键再次存入存储器当中，图面显示地址F02。如需要改写F02地址中数据，重复以上步骤，以此类推，将表1中需要改写的数据依次完成。如果数据中有小数点部分，请按SHIFT/＞＞键移动小数点。

表1 各项数据改正表

表2 各操作键功能表

3 变频器的选择与使用

使用变频器，有以调速为目的，也有以节能为目的，应视负载性质及用途而定。水文系统作为缆道测流所使用的电动机，一般日使用时间不会超过几个小时。为了提高测验精度，测量时只考虑变速运行，节能可以不考虑。所以，是以调速为主要目的。

选择变频器的关键是：在负载最低速度的情况下，变频器能有足够的功率输出。需要指出，是否能满足调速范围和最低速度运行条件下的转矩要求，不但要求变频器的性能，也要求电动机在最低频率的机械特性。如果电动机厂家能准确提供调速电动机转矩—速度特性曲线和相关数据，就能选择一个合适的接近理想的变频器。

我国生产的电动机，只有在额定频率50周波下，电动机才有可能达到输出最大转矩。大于或小于额定频率下调速时，电动机的转矩都不可能达到最大。例如；当频率调到每秒20周波时，电动机的输出转矩约为额定转矩的80%；当频率降到每秒10周波时，输出转矩约为额定频率的50%；频率降到每秒6周波时，一般电动机的输出转矩更小。

图1 FRENIC型变频器外形图

水文部门电动缆道测流采沙动力使用的电动机，其满载负荷不是很高，能满足索路的爬坡运行和升降起重运行就可以了。一般来说，100kg左右的铅鱼，驱动电机选择2.2kW的就足够了。小于100kg的铅鱼，选1.5kW的就可以了。选择变频器时；为了防止变频器过负荷运行产生自动跳闸现象，一般选用1.5至2倍电机容量的变频器即可。

使用变频器控制动力系统的调速装置，既节约了电能，又能提高测验精度。它具有安装线路简单，技术先进，调速方便，易于掌握等优点。因此，测流纜道适合采用此种调速方式。