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（宜昌市自动化研究所，湖北 宜昌 443000）  张燕宾

张燕宾（1937－）

    男，高级工程师，退休于宜昌市自动化研究所，退休前曾任副所长、宜昌市科委深圳联络处主任、宜昌市自动化学会理事长、湖北省自动化学会常务理事等职，退休后从事变频调速技术的推广应用。

1  引言

    抽油机俗称磕头机，是油田中的一种重要采油设备，数量极大，故如能有效节能，将具有重大意义。抽油机的大致构造如图1所示。

    当电动机旋转时，由于曲柄和连杆的作用，使驴头和悬绳作上下运动。悬绳下端，与抽油罐相接。驴头向上运动时，抽油罐提起，把油井中的油抽上来；向下运动时，放下空抽油罐。

    工频运行时，驴头的上下运动约每分钟5次。采用变频调速后，适当调整上提和下放的速度，可增加每次的抽油量，从而提高产量。

    抽油机在实施变频调速后，出现了一些在其他场合不易见到的现象。下文就这些现象进行了分析。

1为驴头；2为游梁；3为悬绳；4为支架；5为扶梯；6为连杆；
7为曲柄；8为减速箱；M为电动机；FU为变频器
图1  抽油机的大致构造

2  电流表读数的差异

    在同为50Hz的情况下，用钳形电流表测量进线电流的结果如下：抽油罐上升时，变频时的电流读数比工频时小；抽油罐下降时，变频时的读数为“0”。

    2.1  变频器的输入电流

    变频器的输入侧是整流和滤波电路，如图2a所示。显然，只有电源的线电压UL大于电容器两端的直流电压UD时，整流桥中才有充电电流。因此，充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近，呈不连续的冲击波形状，如图2b所示。充电电流具有很强的高次谐波成分，有关资料表明，输入电流中，5次谐波和7次谐波的分量是很大的，如图2c所示。

a) 输入电路  b) 电压和电流的波形  c)电流的谐波分析
图2  输入电流的波形及其谐波分析

    2.2  电流互感器的误差

a) 7次谐波电流　b) 副方绕组的旁路电容
图3　互感器的旁路电容

     钳形电流表由电流互感器和交流电流表组合而成。电流互感器在测量高频电流时，误差较大，原因有以下几个方面：

    (1)  高频时，铁心的导磁率下降，导致在原方电流相同的情况下，磁路内的磁通减少，从而传递到互感器副方的磁场能减小；

    (2)  铁心中的磁滞损失和涡流损失都和频率的二次方成正比。因此，高次谐波磁场在传递能量过程中，损失较大，使互感器的副方绕组得到的能量进一步减少；

    (3)  互感器副方绕组的感抗与频率成正比：f↑→XL＝2