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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、宜昌市科委深圳聯絡處主任、宜昌市自動化學會理事長、湖北省自動化學會常務理事等職，退休后從事變頻調速技術的推廣應用。
1 引言
抽油機俗稱磕頭機，是油田中的一種重要采油設備，數量極大，故如能有效節能，將具有重大意義。抽油機的大致構造如圖1所示。
當電動機旋轉時，由于曲柄和連桿的作用，使驢頭和懸繩作上下運動。懸繩下端，與抽油罐相接。驢頭向上運動時，抽油罐提起，把油井中的油抽上來；向下運動時，放下空抽油罐。
工頻運行時，驢頭的上下運動約每分鐘5次。采用變頻調速后，適當調整上提和下放的速度，可增加每次的抽油量，從而提高產量。
抽油機在實施變頻調速后，出現了一些在其他場合不易見到的現象。下文就這些現象進行了分析。
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；FU為變頻器
圖1 抽油機的大致構造
2 電流表讀數的差異
在同為50Hz的情況下，用鉗形電流表測量進線電流的結果如下：抽油罐上升時，變頻時的電流讀數比工頻時小；抽油罐下降時，變頻時的讀數為“0”。
2.1 變頻器的輸入電流
變頻器的輸入側是整流和濾波電路，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，充電電流總是出現在電源電壓的振幅值附近，呈不連續的沖擊波形狀，如圖2b所示。充電電流具有很強的高次諧波成分，有關資料表明，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，鐵心的導磁率下降，導致在原方電流相同的情況下，磁路內的磁通減少，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