趙長(zhǎng)軍，趙 威，劉彩虹

（吉林省水文水資源勘測(cè)局松原分局，吉林 松原 138000）

纜道測(cè)流是我國(guó)大多數(shù)水文站常用的一種測(cè)流方法。即在天然河道上安裝一套架空索路，通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)，控制架空索路的升降運(yùn)行和水平運(yùn)行，使安裝在索路一端的測(cè)流儀器放到指定的測(cè)流垂線上，來(lái)測(cè)取水的流速，達(dá)到測(cè)取全斷面流量的目的。為了提高測(cè)驗(yàn)精度，安裝在測(cè)流鉛魚(yú)上的流速儀，其上升和下降運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)該是可調(diào)的。以前，調(diào)控電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度的方法，都是用可控硅調(diào)速電磁調(diào)速和分級(jí)調(diào)速等等。

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新調(diào)速技術(shù)逐漸取代了老式的調(diào)速技術(shù)；變頻調(diào)速技術(shù)就是近年發(fā)展起來(lái)的一門調(diào)速技術(shù)。目前，有些水文站已經(jīng)換裝了變頻調(diào)速器。

1 變頻器原理特性和基本構(gòu)成

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源，變換成另一種頻率電源的電能轉(zhuǎn)換裝置。

變頻器是現(xiàn)代最先進(jìn)的一種異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置，能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停車、無(wú)級(jí)調(diào)整以及特殊要求的增速減速特性等，具有顯著的節(jié)電效果。它具有過(guò)載、過(guò)電壓、欠電壓、短路、接地保護(hù)等功能，還具有各種預(yù)警、預(yù)報(bào)信息和狀態(tài)信息及診斷功能，便于調(diào)速和監(jiān)控，可用于恒轉(zhuǎn)矩、平方轉(zhuǎn)矩和恒功率等各種負(fù)載。

變頻器是由電子半導(dǎo)體器件（如整流模塊、絕緣柵雙極晶體管IGBT）電子元器件（集成電路、開(kāi)關(guān)電源、電阻、電容等）和微處理器(CPU)等部分組成，具體包括主電路、檢測(cè)控制電路、操作顯示電路和保護(hù)電路4部分。

50周波380V三相交流電輸入到變頻器R，S，T三個(gè)輸入端，通過(guò)整流堆D整流，經(jīng)電抗器L和電容C濾波，加至逆變器E。通過(guò)軟件編程序，將編好的控制程序裝入微處理器CPU，CPU通過(guò)控制逆變器中的大功率晶體管通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率變換的。調(diào)整可變電阻R5，通過(guò)DA轉(zhuǎn)換，可改變輸入到微處理器的數(shù)據(jù)，即可改變逆變器的輸出頻率。

2 數(shù)據(jù)設(shè)置

一般說(shuō)來(lái)，變頻器在出廠時(shí)，各種數(shù)據(jù)都已經(jīng)設(shè)置好，并通過(guò)鍵盤已經(jīng)裝入微處理器中，各項(xiàng)數(shù)據(jù)已經(jīng)初始化。但是，原有裝入的數(shù)據(jù)，廠家是按照廣大用戶多數(shù)使用情況設(shè)置的，有的不適應(yīng)水文測(cè)流纜道需要。所以，必須對(duì)有些數(shù)據(jù)重新進(jìn)行設(shè)置，以滿足測(cè)流纜道動(dòng)力需要。例如；變頻器本身最高工作頻率為每秒400周，廠家出廠設(shè)置的最高工作頻率僅為每秒60周波，而水文纜道使用的三相異步電動(dòng)機(jī)，出廠時(shí)設(shè)計(jì)最高工作頻率為50寫的數(shù)據(jù)如表1，其它數(shù)據(jù)按出廠值可以不動(dòng)。

圖1所示是無(wú)錫產(chǎn)FRNEIC型變頻器鍵盤和LED顯示器外表圖型，如需改寫數(shù)據(jù)，請(qǐng)按以下步驟進(jìn)行。

首先按下PRG鍵，圖面顯示數(shù)據(jù)設(shè)置。再按下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)鍵FUNC/DATA，圖面顯示地址F00。接著按滾動(dòng)鍵^或v，將圖面上地址滾動(dòng)至F01。再按下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)鍵FUNC/DATA，將地址存入，圖面顯示數(shù)據(jù)0。此時(shí)再按滾動(dòng)鍵，將數(shù)據(jù)改寫成1，地址F01的數(shù)據(jù)改寫就完成了。最后將數(shù)據(jù)1用FUNC/DATA鍵再次存入存儲(chǔ)器當(dāng)中，圖面顯示地址F02。如需要改寫F02地址中數(shù)據(jù)，重復(fù)以上步驟，以此類推，將表1中需要改寫的數(shù)據(jù)依次完成。如果數(shù)據(jù)中有小數(shù)點(diǎn)部分，請(qǐng)按SHIFT/＞＞鍵移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)。

表1 各項(xiàng)數(shù)據(jù)改正表

表2 各操作鍵功能表

3 變頻器的選擇與使用

使用變頻器，有以調(diào)速為目的，也有以節(jié)能為目的，應(yīng)視負(fù)載性質(zhì)及用途而定。水文系統(tǒng)作為纜道測(cè)流所使用的電動(dòng)機(jī)，一般日使用時(shí)間不會(huì)超過(guò)幾個(gè)小時(shí)。為了提高測(cè)驗(yàn)精度，測(cè)量時(shí)只考慮變速運(yùn)行，節(jié)能可以不考慮。所以，是以調(diào)速為主要目的。

選擇變頻器的關(guān)鍵是：在負(fù)載最低速度的情況下，變頻器能有足夠的功率輸出。需要指出，是否能滿足調(diào)速范圍和最低速度運(yùn)行條件下的轉(zhuǎn)矩要求，不但要求變頻器的性能，也要求電動(dòng)機(jī)在最低頻率的機(jī)械特性。如果電動(dòng)機(jī)廠家能準(zhǔn)確提供調(diào)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩—速度特性曲線和相關(guān)數(shù)據(jù)，就能選擇一個(gè)合適的接近理想的變頻器。

我國(guó)生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，只有在額定頻率50周波下，電動(dòng)機(jī)才有可能達(dá)到輸出最大轉(zhuǎn)矩。大于或小于額定頻率下調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩都不可能達(dá)到最大。例如；當(dāng)頻率調(diào)到每秒20周波時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的80%；當(dāng)頻率降到每秒10周波時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩約為額定頻率的50%；頻率降到每秒6周波時(shí)，一般電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩更小。

圖1 FRENIC型變頻器外形圖

水文部門電動(dòng)纜道測(cè)流采沙動(dòng)力使用的電動(dòng)機(jī)，其滿載負(fù)荷不是很高，能滿足索路的爬坡運(yùn)行和升降起重運(yùn)行就可以了。一般來(lái)說(shuō)，100kg左右的鉛魚(yú)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇2.2kW的就足夠了。小于100kg的鉛魚(yú)，選1.5kW的就可以了。選擇變頻器時(shí)；為了防止變頻器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行產(chǎn)生自動(dòng)跳閘現(xiàn)象，一般選用1.5至2倍電機(jī)容量的變頻器即可。

使用變頻器控制動(dòng)力系統(tǒng)的調(diào)速裝置，既節(jié)約了電能，又能提高測(cè)驗(yàn)精度。它具有安裝線路簡(jiǎn)單，技術(shù)先進(jìn)，調(diào)速方便，易于掌握等優(yōu)點(diǎn)。因此，測(cè)流纜道適合采用此種調(diào)速方式。