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（宜昌市自動(dòng)化研究所，湖北 宜昌 443000）  張燕賓

張燕賓（1937－）

    男，高級(jí)工程師，退休于宜昌市自動(dòng)化研究所，退休前曾任副所長(zhǎng)、宜昌市科委深圳聯(lián)絡(luò)處主任、宜昌市自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、湖北省自動(dòng)化學(xué)會(huì)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(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于曲柄和連桿的作用，使驢頭和懸繩作上下運(yùn)動(dòng)。懸繩下端，與抽油罐相接。驢頭向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，抽油罐提起，把油井中的油抽上來；向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，放下空抽油罐。

    工頻運(yùn)行時(shí)，驢頭的上下運(yùn)動(dòng)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(shí)施變頻調(diào)速后，出現(xiàn)了一些在其他場(chǎng)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(dòng)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(cè)量進(jìn)線電流的結(jié)果如下：抽油罐上升時(shí)，變頻時(shí)的電流讀數(shù)比工頻時(shí)小；抽油罐下降時(shí)，變頻時(shí)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(shí)，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(cè)量高頻電流時(shí)，誤差較大，原因有以下幾個(gè)方面：

    (1)  高頻時(shí)，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(chǎng)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(chǎng)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