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摘要：电气设备是生产线的关键设备，其稳定运行是生产产量和质量的保证，本文通过分析黏胶生产线的纺丝机电气控制设备现存的问题及原因，提出了相应的改进措施，以使设备稳定运行，降低维护成本。
关键词：熔断器；变频器；高次谐波；无源滤波器；光耦
1.纺丝机电气控制设备现存问题及原因分析
纺丝机是我厂黏胶生产线的关键设备，它的稳定运行是生产产量和质量的保证，纺丝机共分纺丝计量泵、导丝辊、牵伸辊，它们出故障时都可能造成丝的直接落锭或反弹落锭，影响生产，它们都由变频器控制。但是现存在的电气设备存在的主要问题有：①，变频器上口熔断器座频繁（如图一QS1）发热。②，变频器故障多。③，微型继电器（如图一KA1）触点接触不实或继电器底座插接不实。以上三个问题都可能造成计量泵、导丝辊、牵伸辊停车，影响生产，同时上述电气设备出问题时需要更换备件，造成很大的备件消耗。
造成出现上述问题的原因是：①变频器上口熔断器座易发热，熔断器座使用的是125A的兩联的 导轨式翻盖熔断器底座，熔芯用的是RS17（22X58）圆柱形瓷管快速式熔芯，由于每次设备停车检修都要拉开熔断器座给设备断电，要频繁的拉合熔断器座，熔断器座通过里面的夹持片与熔芯接触，容易使熔断器座与熔芯接触不实，引起发热。同时因MCC室环境中有腐蚀性气体对熔芯的镀锡铜帽腐蚀严重，造成熔断器座与熔芯的接触电阻增大也会引起发热。再有在使用过程中发现刚换上新的熔断器座及熔芯时间不长就会有较高的温升，且125A的熔断器座80A的熔芯但实际通过的电流只有十几安不应该有如此大的温升，分析熔断器通过的电流有高次谐波，高次谐波会使熔断器座和熔芯接触部分的导体的集肤效应与损耗增加而引起发热。纺丝机整个电气控制系统中有一套整流单元（输入400VAC 50HZ，输出540VDC）的输出直流通过各回路的熔断器直接接入计量泵、导丝辊、牵伸辊的变频器的直流中间回路，形成直流母线共享的再生能量回馈系统，变频器只做逆变器使用。
在这套供电系统中直流母线的电流应该不会有较多的3、5、7次的高次谐波，为了知道直流母线电流的谐波分量，用FLUKE 125B型示波测试仪对直流母线电流进行了谐波分量测试，对远达纺练六线6线纺丝A面直流母线进行了测试：测直流母线直流电流173A，交流成分共为54.7A.测试各高次谐波分量如下：
通过测试数据发现直流母线流过直流时会存在直流31%的交流分量，数据显示直流母线流过的直流中存在着大量的高次谐波，这也是引起熔断器座发热的主要因素之一。②变频器故障多问题，通过一定时间的统计发现变频器直流回路中的滤波电容损坏及并联的滤波电容有放电痕迹的占很大部分，这应该也与从直流母线输入的直流电流中存在很多高次谐波有关系，因电容的容抗和频率呈反比关系，在高次谐波的作用下电容会产生谐波电流，通过测试的数据显示直流母线存在的谐波电流的占比还是很大的，电容比较大的谐波电流会使电容温度升高，严重的会导致电容过热，从而降低电容的使用寿命或者使电容损坏，同时叠加在电容直流电压上的谐波电压不但增大了电容运行的电压有效值，可能是峰值电压大大增加，导致电容在运行中出现局部放电，造成变频器直流回路短路，使变频器损坏。③，微型继电器触点接触不良及微型继电器与其底座插接不实的问题，由于微型继电器触点接的是24VDC低电压弱电、极小电流信号，且因环境有硫化氢腐蚀性气体使触点有一层腐蚀，很容易造成触点接触不良，微型继电器与其底座插接使用一定时间后其压接片会出现回力情况造成插接不实，同时继电器与其底座插接部分也很容易被腐蚀性气体腐蚀造成接触不好。
2.针对纺丝机电气控制设备问题采取的解决措施
①使用谐波滤波装置消除直流母线电流存在高次谐波，谐波滤波装置通常有无源滤波和有源滤波装置，无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，无源滤波装置其成本低，但滤波效果差一些，一般低压系统大多数采用无源滤波。有源谐波装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，其制作也较之无源滤波装置复杂，因此成本较高。由于纺丝机电气控制系统中整流单元后的直流母线存在的高次谐波电流主要是300HZ的谐波，滤波装置主要任务就是滤掉300HZ的谐波，至于滤波效果只要把大部分300HZ的谐波滤掉能够解决问题就可。
②针对125A的两联的 导轨式翻盖熔断器底座频繁拉合接触不良及原著型熔芯帽易腐蚀的问题，将原来导轨式翻盖熔断器底座取消用断路器和螺栓固定式熔断器座替代就可以。
③针对微型继电器触点接触不良及微型继电器与其底座插接不实的问题，可取消微型继电器有光耦来代替，如图四所示，光耦亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。它可以替代微型继电器传递我们需要的弱电控制信号，且光耦工作稳定，无插接件，内部电子线路板加有防腐涂层可以防止腐蚀性气体腐蚀。完全克服了微型继电器插接件接触不良，触点有腐蚀层传递弱电信号不好的问题，使问题得到了解决。
结束语
通过对纺丝机电气控制系统的直流母线谐波的消除治理，降低了易发热电气设备的温度，降低变频器故障率。断路器加螺栓固定式熔断器代替导轨式翻盖熔断器底座很好解决了翻盖熔断器座经常拉合接触不良的问题，光耦代替微型接触器也很好的解决了原来的问题，以上对问题的解决都是比较有针对性的，消除了事故隐患，降低了事故率，经过一段时间的运行，效果也是非常明显的，使纺丝机电气控制稳定性得到了很大的提升。
参考文献：
[1]陆承康、兰春林，《谐波对电容器的危害及控制措施》，《科技风》，2011年01期
关键词：熔断器；变频器；高次谐波；无源滤波器；光耦
1.纺丝机电气控制设备现存问题及原因分析
纺丝机是我厂黏胶生产线的关键设备，它的稳定运行是生产产量和质量的保证，纺丝机共分纺丝计量泵、导丝辊、牵伸辊，它们出故障时都可能造成丝的直接落锭或反弹落锭，影响生产，它们都由变频器控制。但是现存在的电气设备存在的主要问题有：①，变频器上口熔断器座频繁（如图一QS1）发热。②，变频器故障多。③，微型继电器（如图一KA1）触点接触不实或继电器底座插接不实。以上三个问题都可能造成计量泵、导丝辊、牵伸辊停车，影响生产，同时上述电气设备出问题时需要更换备件，造成很大的备件消耗。
造成出现上述问题的原因是：①变频器上口熔断器座易发热，熔断器座使用的是125A的兩联的 导轨式翻盖熔断器底座，熔芯用的是RS17（22X58）圆柱形瓷管快速式熔芯，由于每次设备停车检修都要拉开熔断器座给设备断电，要频繁的拉合熔断器座，熔断器座通过里面的夹持片与熔芯接触，容易使熔断器座与熔芯接触不实，引起发热。同时因MCC室环境中有腐蚀性气体对熔芯的镀锡铜帽腐蚀严重，造成熔断器座与熔芯的接触电阻增大也会引起发热。再有在使用过程中发现刚换上新的熔断器座及熔芯时间不长就会有较高的温升，且125A的熔断器座80A的熔芯但实际通过的电流只有十几安不应该有如此大的温升，分析熔断器通过的电流有高次谐波，高次谐波会使熔断器座和熔芯接触部分的导体的集肤效应与损耗增加而引起发热。纺丝机整个电气控制系统中有一套整流单元（输入400VAC 50HZ，输出540VDC）的输出直流通过各回路的熔断器直接接入计量泵、导丝辊、牵伸辊的变频器的直流中间回路，形成直流母线共享的再生能量回馈系统，变频器只做逆变器使用。
在这套供电系统中直流母线的电流应该不会有较多的3、5、7次的高次谐波，为了知道直流母线电流的谐波分量，用FLUKE 125B型示波测试仪对直流母线电流进行了谐波分量测试，对远达纺练六线6线纺丝A面直流母线进行了测试：测直流母线直流电流173A，交流成分共为54.7A.测试各高次谐波分量如下：
通过测试数据发现直流母线流过直流时会存在直流31%的交流分量，数据显示直流母线流过的直流中存在着大量的高次谐波，这也是引起熔断器座发热的主要因素之一。②变频器故障多问题，通过一定时间的统计发现变频器直流回路中的滤波电容损坏及并联的滤波电容有放电痕迹的占很大部分，这应该也与从直流母线输入的直流电流中存在很多高次谐波有关系，因电容的容抗和频率呈反比关系，在高次谐波的作用下电容会产生谐波电流，通过测试的数据显示直流母线存在的谐波电流的占比还是很大的，电容比较大的谐波电流会使电容温度升高，严重的会导致电容过热，从而降低电容的使用寿命或者使电容损坏，同时叠加在电容直流电压上的谐波电压不但增大了电容运行的电压有效值，可能是峰值电压大大增加，导致电容在运行中出现局部放电，造成变频器直流回路短路，使变频器损坏。③，微型继电器触点接触不良及微型继电器与其底座插接不实的问题，由于微型继电器触点接的是24VDC低电压弱电、极小电流信号，且因环境有硫化氢腐蚀性气体使触点有一层腐蚀，很容易造成触点接触不良，微型继电器与其底座插接使用一定时间后其压接片会出现回力情况造成插接不实，同时继电器与其底座插接部分也很容易被腐蚀性气体腐蚀造成接触不好。
2.针对纺丝机电气控制设备问题采取的解决措施
①使用谐波滤波装置消除直流母线电流存在高次谐波，谐波滤波装置通常有无源滤波和有源滤波装置，无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，无源滤波装置其成本低，但滤波效果差一些，一般低压系统大多数采用无源滤波。有源谐波装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，其制作也较之无源滤波装置复杂，因此成本较高。由于纺丝机电气控制系统中整流单元后的直流母线存在的高次谐波电流主要是300HZ的谐波，滤波装置主要任务就是滤掉300HZ的谐波，至于滤波效果只要把大部分300HZ的谐波滤掉能够解决问题就可。
②针对125A的两联的 导轨式翻盖熔断器底座频繁拉合接触不良及原著型熔芯帽易腐蚀的问题，将原来导轨式翻盖熔断器底座取消用断路器和螺栓固定式熔断器座替代就可以。
③针对微型继电器触点接触不良及微型继电器与其底座插接不实的问题，可取消微型继电器有光耦来代替，如图四所示，光耦亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。它可以替代微型继电器传递我们需要的弱电控制信号，且光耦工作稳定，无插接件，内部电子线路板加有防腐涂层可以防止腐蚀性气体腐蚀。完全克服了微型继电器插接件接触不良，触点有腐蚀层传递弱电信号不好的问题，使问题得到了解决。
结束语
通过对纺丝机电气控制系统的直流母线谐波的消除治理，降低了易发热电气设备的温度，降低变频器故障率。断路器加螺栓固定式熔断器代替导轨式翻盖熔断器底座很好解决了翻盖熔断器座经常拉合接触不良的问题，光耦代替微型接触器也很好的解决了原来的问题，以上对问题的解决都是比较有针对性的，消除了事故隐患，降低了事故率，经过一段时间的运行，效果也是非常明显的，使纺丝机电气控制稳定性得到了很大的提升。
参考文献：
[1]陆承康、兰春林，《谐波对电容器的危害及控制措施》，《科技风》，2011年01期