能否用直流电压挡测量变频器的输出交流电压?

有一名徒弟听说有的师傅用万用表的直流电压挡,来测量变频器的交流输出电压,并由此判断逆变模块的好坏,甚至能判断出是哪一只(臂)逆变模块的好坏,更甚至能判断出逆变模块的性能变劣现象,比用交流挡测量,更为直观和有效。

用直流挡测量交流电压,能行吗?会不会烧坏万用表?这位徒弟感到心里没底,于是问自己的师傅:能否用直流电压挡测量变频器的输出电压?

师傅说:你觉得呢?师傅思忖了一会儿,又反问徒弟:假如用直流挡能测交流电压,那为何万用表还要分出直流挡和交流挡呢?师傅这是以问代答。徒弟想想也是,师傅说的有道理,自己反驳不了。但不解其中奥妙,心里还是郁闷着,找自己的师兄弟们商讨,大家七嘴八舌,有的说中,有的说不中,也没个统一意见。

第二天,车间内正好有一台好的变频器,一位师兄拿出自己的MF47型指针万用表,打到直流500V挡位,这样吧,俺当第一个吃螃蟹的人,要是烧坏了我的表,对大家也是个教训,要想知道梨子的滋味,还是应该尝一尝的好。

师弟将变频器接好电源线,师兄将万用表笔搭接到变频器的U、W输出端子上。师弟启动了变频器,启动初始阶段,频率较低,看到万用表的表针来回摆动,随着启动频率的上升,表针的摆动速率加快,摆幅变小,15赫兹以上后,只看出表笔在0V位置极微小的急速小幅摆动,频率再上升时,表针稳在零位,几乎就看不出摆动了。师兄换了测量端子,分别将U、V、W三相输出电压测了一遍,都是这种情况:变频器若处于正常状态,所测直流电压应当为零,而且不会损坏万用表。

师兄弟们继续深思了一番,如果用直流挡所测电压值不为零,则反过来说明,变频器是有故障的了,那么如何据测量结果判断逆变模块的故障呢?这是应该继续深思的一个问题。但眼下的问题是:用直流挡测交流,为何不会烧万用表呢?

带着这个问号,他们又去询问另一位师傅。

 

他们请教的这位师傅为李师傅,李师傅瞅了他们几个一眼:不是我批评你们几个啊。你们只要找出万用表的说明书和电路图仔细看一下分析一下,就知道用直流档测量交流电压,只要是档位适宜,就不会烧坏万用表的。

看来今天李师傅很有些兴致,便继续说到:说到万用表的测量原理,目前应用最多的一种为指针式万用表,一种为数字式万用表。就其基本原理——从表头的基本性质——来说,指针表的表头为一只磁电式直流电流表,一个重要参数为满刻度偏转电流值,一般为1mA以下,从几十uA到几百Ua,表头偏转电流又称为表头灵敏度,其单位为Ω/V或kΩ/V,此值当然是越小越好。表头偏转电流值为50uA的万用表,该表输入50uA直流电流时,表针偏转到满刻度处。灵敏度为20k/V。

在测量中,无论输入多少伏的直流电压或多少安培的直流电流,最后输入表头的只能是0-50uA的直流电流值,超过50uA,即有可能烧坏表头,换句话说,表头偏转电流值为50uA的指针式万用表只能用来测量0-50uA范围内的直流电流,是一块直流电流表。

电压测量是将输入电压信号经限流电阻转化为输入电流,来显示的。那么用来测量几百伏直流高电压时,根据测量值的高低,要在表头回路串接适宜数值的限流电阻,使流过表头的电流仍为50uA以内。如测量100V直流电压值,则表头输出回路的总电阻应为2000kΩ,若测量500V直流电压,则表头输入回路的总电阻值应为10000kΩ。可以明白,用直流电压挡的500V挡,测量变频器的交流输出电压,不管它是否能够测量出来,或测量是否准确,但万用表的测量回路电阻为10MΩ,电阻限制了表头电流,万用表不会被烧的,这一点是毫无疑问的。

还是一种表为数字式万用表,表头系采用电子技术(专用IC芯片)制作的,其测量原理与指针式万用表有了本质上的不同。指针式万用表因需要直流电流驱动,产生电磁力而形成带动指针运动的偏转力,输入回路总会呈现一定的电阻值,并且随挡位变低,输入回路的电阻变小,万用表总要从测量回路吸取一定的电流。数字式万用表,输入回路的电阻较大,理论上可认为其无穷大,不需要从测量回路吸取电流,只是采集一个电压信号而已。数字表表头的基本量程一般为200mV,可将数字表看作是一块200mV量程的直流电压表。

用数字表无论测量多少伏的直流电压,都得串接分压电阻,最后使输入数字表头的信号电压范围为0-200mV。若超出此范围,万用表会显示数值溢出。如果测量直流电流值的大小,利用电流采样电阻,将电流信号转化为0-200mV的电压信号,来进行电流显示的。

 

李师傅讲到这里,相当于给这帮师兄弟们上了一堂万用表的基础课,这些知识其实以前也学过的,但就是没有掌握扎实,心中一直也糊里糊涂的,经李师傅一讲,有些明白。李师傅讲得高兴,也不待徒弟们提问,又自顾自地说了下去(大概李师傅平日里很是寂寞的,难得找到这么几个听众):原则上讲,直流电流表或直流电压表,都仅能测量直流电流和直流电压,测量交流电压和交流电流时,就需要用一个二极管整流电路将输入交流信号整流成直流信号后,再送入显示表头了。既然? 万用表既能测量直流电压,也能测量交流电压,说明交、直流信号有相通的性能,或者二者有共同的东西,一定条件下,交、直流是可以互相转换的,直流可以转变为交流,交流也可以转变为直流的,你们知道交、直流有共同或者说是“共通”的东西吗?

李师傅话锋一转,突然提问起几个徒弟来。

这个嘛,用整流器可以将交流转变为直流,用逆变器可以将直流转变成交流。徒弟小张回答。

李师傅点了点头,显然对这个回答是基本满意的。

但李师傅显然仍旧意犹未尽,又继续滔滔不绝地开讲下去,几位徒弟也听得比较上瘾,围拢着没有散去。

李师傅接过徒弟递过的一杯水,喝了几口,润了下嗓子,有意提高了音量,说:从绝对观念上讲,电就是电,是一个能量生成和耗散的过程,本无交、直流之分!交流电正是由直流的正半波和负半波构成的,将交流电切成若干个时间段,从每一个时间段中再看电流的方向,每个时间段内的电压或电流,恰恰正是直流电!可将交流电认为是分段直流,或瞬时直流电。再看直流电,如果将直流电按一定规律瞬时通断,则成为脉冲直流电,其中有了交流成分。再进一步,从负载端若按一定频率将直流电的方向进行掉换,则负载所得供电电压与电流,则成为交流供电模式。所谓交、直流供电的差别,只是电流方向的固定和电流方向的变化而已。

整流的作用,即是将方向变化的交流电,整流为方向固定的直流电,整流的过程,和一个菜贩子整理大葱的过程十分想似。菜贩子从批发商处批发的大葱,头尾混乱,一捆葱中,葱根和葱叶混混为一端,这好像是交流电的原貌,一个供电端的方向时而为正,时而为负,并不确定。菜贩子的清理工作,是使大葱的罗列有序化,葱根全部朝向一个方向,而葱叶全部朝向一个方向,二者有序而不混杂。现在待售葱捆的样子好像直流电的样子了。

用万用表来测量交流电,是经过整流器对输入信号进入方向性的整理,才输入到显示(表头)电路的。

徒弟们听到这里,对李师傅对整流电路的形象性解释,感到有趣,又问到本文开头所涉及到的问题,那么对直流电压挡测量变频器输出的交流电压,能否测量准确或到底有何意义呢?

 

李师傅点燃了一根烟,深吸了一口,笑了笑说:其实用直流电压挡来测交流电压,是一件“乱步”的事情和非常之举,并非是要求得出交流电压的准确值。以指针式万用表(直流电流表)来说,输入信号为交变电流信号,频率极低时,指针的反应还来得及,随信号电流方向变化,指针来回大幅度摆动,这其实也可看出交流信号中的“直流成分”。当信号频率升高时,指针的机械偏转速度赶不上信号方向变化速度,指针只出现快速抖动,又因为正、反向电流信号方向相反,但幅度相等,使表针的正反向偏转力相等,也可以认为两个方向的“偏转力”相抵消,因而无论所测量交流电压的幅值有多高,但直流电压表表针的位置总在“稳”在0V的位置上。

所以用直流电压挡测量变频器输出交流电压的目的,其实并不是测量交流电压的高低,交流电压的高低用直流挡根本也是测不出来的!如此测量只是为了检测变频器输出交流电压有无偏相、缺相等输出故障。是检测交流电压中直流成分的有无。如上所述,当每相交流电的正、负半波电压幅度相等时,表针能稳在OV位置上,一旦正、负半波电压值不对称,或有正半波而无负半波,则万用表输入信号变为直流电流,即能显示较大值的直流电压值!以此来判断变频器逆变模块或驱动电路故障,非常直观,比用交流挡测量更为有效。

举例来说,如果测量变频器输出端U、V之间直流电压值为0V,但V、W之间有数百伏电压值,且V端为正、W端为负。说明U、V两相的驱动及逆变电路没有问题,故障出在W相驱动或逆变电路上,此为一;根据测量电压的正、负方向,进一步分析,可得出W相上臂IGBT管子(或模块)存在开路、断路或导通性能变劣现象,而下管IGBT管子(或模块)可能正常的故障判断,如果所测电压方向相反,则可判定为W相下臂IGBT管子不良。这一检测步骤为下一步的故障检查提供了方向。此为二;而最妙的是,根据直流电压幅度还可以判断出故障IGBT是断路还是存在导通内阻变大(性能变劣)的故障来。如V、W相间直流电压幅度基本上是满幅的,达500V左右,则证实故障IGBT基本上是断路的,或已呈现开路性损坏,或驱动电路因故障未输出激励电流,使IGBT处于截止状态。若所测直流电压值仅为几十伏或一、二百伏,则说明IGBT已经“导通”,但因导通状态不佳,出现导通内阻变大等器质性损坏,致使W相正、负半波不对称,而指示出直流电压成分!如V、W之间测得直流电压值为80V ,而W相为正电压,则说明W相下臂IGBT性能不良,因负半波电压幅度变小,出现正电压的“直流成分”。其原因,一是逆变模块本身不良,二为驱动电路的电流/功率输出能力降低。此为三。

有此三好处,故使维修者(有的师傅)违反万用表使用常规,偏用直流电压挡来测量变频器的交流输出电压,也就顺理成章了。

徒弟们听李师傅讲罢以上,心下豁然开朗,群情振奋,有人倡议,到酒馆喝上一壶,以示庆祝,于是众人簇拥李师傅,到本地“醉好酒家”喝酒去了。

© 除特别注明外,本站所有文章均为 信息库博客 原创,转载请注明出处来自 https://www.xxko.net/dc-out-a.html
THE END
喜欢就支持以下吧
点赞0赞赏
分享
评论 抢沙发

请登录后发表评论