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鑒別抗紫外織物的測試方法

人們在躲避紫外輻射傷害的研究中，除了開發(fā)護(hù)膚產(chǎn)品以外，還在不斷開發(fā)功能性織物，預(yù)防紫外線的輻射。目前，市場上出現(xiàn)許多標(biāo)稱抗紫外輻射的織物及其制成品。于是，對這些織物功能的測試，就提到了議事日程。

經(jīng)過幾年的研究，中國計量科學(xué)研究院的科技人員終于完成了織物抗紫外特性的測試研究課題，并于2002年12月通過了由國家質(zhì)檢總局組織的鑒定。這一課題的完成，解決了市場上抗紫外織物性能測量的難題，填補(bǔ)了國內(nèi)的空白。

目前市場上的抗紫外織物大致可以分為三類：一類是在織物表面鍍膜；一類是在織物中混紡攙雜有抗紫外材料的化纖，還有一類是對織物進(jìn)行抗紫外漂染、整理。無論采取哪種手段對織物進(jìn)行處理，目的都是一個，即希望提高織物遮擋紫外線的能力。

國外標(biāo)準(zhǔn)中以UPF（英文Ul-trovioletProtectionFactor縮寫，譯作紫外遮擋系數(shù)）來表示織物遮擋紫外線的能力。

當(dāng)紫外線照射到織物時，會產(chǎn)生下面5種情況：紫外線直接從織物的空隙中透過；紫外線穿透織物，而且其傳播方向與入射方向相同；紫外線穿過織物纖維，但其傳播的方向發(fā)生了變化；紫外線穿過織物纖維的間隙，經(jīng)織物纖維表面的反射而達(dá)到織物的另一側(cè)；紫外線被織物纖維表面反射回入射的一側(cè)。研究人員認(rèn)為，只有充分考慮到紫外對織物輻射的各個角度，才能測量到真實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。他們指出，當(dāng)只分析織物抗紫外特性時，第二、三兩種情況是分析的關(guān)鍵。因?yàn)樗从沉丝椢镒贤鈪^(qū)直透射和漫透射的綜合特性。

在測量織物布樣的時候，測量結(jié)果實(shí)際上是上面提到的5種情況中的前4個部分綜合作用的結(jié)果，這4個部分綜合作用的結(jié)果，真實(shí)地反映了布樣遮擋紫外線的能力。

科研人員在課題研究中充分考慮到測量時的幾何條件等方方面面的因素。過去對織物防紫外性能測試的工作開展的較少，對國外測量的情況了解得也不多。很多印染、紡織和成衣制造部門采用一種不規(guī)范的簡單方法進(jìn)行測量，帶來諸如測量條件不一致（包括光源條件、探測器條件和測量的幾何條件）等問題，影響了對織物的抗紫外特性的客觀評價，因此不同單位測量的結(jié)果很難有滿意的可比性，甚至同一單位對同一塊樣品在不同時間測量的重復(fù)性也很差，有時這種偏差達(dá)到數(shù)倍之多。中國計量科學(xué)研究院的科研人員完成的這個課題，就解決了對抗紫外織物特性測量的問題，此項(xiàng)成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

變頻器運(yùn)行中存在的問題及對策

隨著變頻技術(shù)的提高，交流電動機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，采用變頻調(diào)速可以提高生產(chǎn)機(jī)械的控制精度、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，是交流拖動系統(tǒng)具有優(yōu)良的控制性能，而且在許多生產(chǎn)場合具有顯著的節(jié)能效果。

變頻器的應(yīng)用

我國的電動機(jī)用電量占全國發(fā)電量的60%~70%，風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備年耗電量占全國電力消耗的1/3。造成這種狀況的主要原因是：風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，大量的能源消耗在擋板、閥門地截流過程中。由于風(fēng)機(jī)、水泵類大多為平房轉(zhuǎn)矩負(fù)載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當(dāng)風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速下降時，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量，應(yīng)用變頻器節(jié)電率為20%~50%，效益顯著。

許多機(jī)械由于工藝需要，要求電動機(jī)能夠調(diào)速。過去由于交流電動機(jī)調(diào)速困難，調(diào)速性能要求高的場合都采用直流調(diào)速，而直流電冬季結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，維修困難，因此隨著變頻調(diào)速技術(shù)的成熟，交流調(diào)速正逐步取代直流調(diào)速，往往需要進(jìn)行是量和直接轉(zhuǎn)矩控制，來滿足各種工藝要求。

利用變頻器拖動電動機(jī)，起動電流小，可以實(shí)現(xiàn)軟起動和無級調(diào)速，方便的進(jìn)行加減速控制，是電動機(jī)獲得高性能，大幅度地節(jié)約電能，因而變頻器在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

存在的問題及對策

隨著變頻器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，運(yùn)行中出現(xiàn)的問題也越來越多，主要表現(xiàn)為：高次諧波、噪聲與振動、負(fù)載匹配、發(fā)熱等問題。本文針對以上問題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)措施。

諧波問題及對策

通用變頻器的主電路形式一般由整流、逆變和濾波三部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，中間濾波部分采用大電容作為濾波器，逆變部分為IGBT三項(xiàng)橋式逆變器，且輸入為PWM波形。輸出電壓中含有除基波以外的其它諧波，較低次諧波通常對電動機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動；而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電動機(jī)出力不足，因此變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制，可以采用以　下方法抑制諧波。

（1）增加變頻器供電電源內(nèi)阻抗通常電源設(shè)備的內(nèi)阻抗可以器到緩沖變頻器直流濾波電容的無功功率的作用，內(nèi)阻抗越大，諧波含量越小，這種內(nèi)阻抗就是變壓器的短路阻抗。因此選擇變頻器供電電源時，最好選擇短路阻抗大的變壓器。

（2）安裝電抗器

在變頻器的輸入端與輸出端串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，濾波器的組成為LC型，吸收諧波和增大電源或負(fù)載阻抗，達(dá)到抑制目的。

（3）采用變壓器多項(xiàng)運(yùn)行

通用變頻器為六脈波整流器，因此產(chǎn)生的諧波較大。如果采用變壓器多相運(yùn)行，使相位角互差30°，如Y-△、△-△組合的變壓器構(gòu)成12脈波的效果，可減小低次諧波電流，很好的抑制了諧波。

（4）設(shè)置專用諧波

設(shè)置專用濾波器用來檢測變頻器和相位，并產(chǎn)生一個與諧波電流的幅值相同且相位正好相反的電流，通到變頻器中，從而可以有效的吸收諧波電流。

噪聲與振動及其對策

采用變頻器調(diào)速，將產(chǎn)生噪聲和振動，這是變頻器輸出波形中含有高次諧波分量所產(chǎn)生的影響。隨著運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的變化，基波分量、高次諧波分量都在大范圍內(nèi)變化，很可能引起與電動機(jī)的各個部分產(chǎn)生諧振等。

（1）噪聲問題及對策

用變頻器傳動電動機(jī)時，由于輸出電壓電流中含有高次諧波分量，氣隙的高次諧波磁通增加，故噪聲增大。電磁噪聲由以下特征：由于變頻器輸出中的低次諧波分量與轉(zhuǎn)子固有機(jī)械頻率諧振，則轉(zhuǎn)子固有頻率附近的噪聲增大。變頻器輸出中的高次諧波分量與鐵心機(jī)殼軸承架等諧振，在這些部件的各自固有頻率附近處的噪聲增大。變頻器傳動電動機(jī)產(chǎn)生的噪聲特別是刺耳的噪聲與PWM控制的開關(guān)頻率有關(guān)，尤其在低頻區(qū)更為顯著。一般采用以下措施平抑和減小噪聲：在變頻器輸出側(cè)連接交流電抗器。如果電磁轉(zhuǎn)矩有余量，可將U / f定小些。采用特殊電動機(jī)在較低頻的噪聲音量較嚴(yán)重時，要檢查與軸系統(tǒng)（含負(fù)載）固有頻率的諧振。

（2）振動問題及對策

變頻器工作時，輸出波形中的高次諧波引起的磁場對許多機(jī)械部件產(chǎn)生電磁策動力，策動力的頻率總能與這些機(jī)械部件的固有頻率相近或重合，造成電磁原因?qū)е碌恼駝?。對振動影響大的高次諧波主要是較低次的諧波分量，在PAM方式和方波PWM方式時有較大的影響。但采用正弦波PWM方式時，低次的諧波分量小，影響變小。減弱或消除振動的方法，可以在變頻器輸出側(cè)接入交流電抗器以吸收變頻器輸出電流中的高次諧波電流成分。使用PAM方式或方波PWM方式變頻器時，可改用正弦波PWM方式變頻器，以減小脈動轉(zhuǎn)矩。從電動機(jī)與負(fù)載相連而成的機(jī)械系統(tǒng)，為防止振動，必須使整個系統(tǒng)不與電動機(jī)產(chǎn)生的電磁力諧波。

負(fù)載匹配及對策

生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉(zhuǎn)矩特性不同，因此應(yīng)用變頻器前首先要搞清電動機(jī)所帶負(fù)載的性質(zhì)，即負(fù)載特性，然后再選擇變頻器和電動機(jī)。負(fù)載有三種類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。不同的負(fù)載類型，應(yīng)選不同類型的變頻器。

（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為摩擦類負(fù)載和位能式負(fù)載。

摩擦類負(fù)載的起動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的100%左右，所以變頻器應(yīng)選擇具有恒定轉(zhuǎn)矩特性，而且起動和制動轉(zhuǎn)矩都比較大，過載時間和過載能力大的變頻器，如FR-A540系列。

位能負(fù)載一般要求大的起動轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能夠快速實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，變頻器應(yīng)選擇具有四象限運(yùn)行能力的變頻器，如FR-A241系列。

（2）風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載

風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載是典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，低速下負(fù)載非常小，并與轉(zhuǎn)速平方成正比，通用變頻器與標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的組合最合適。這類負(fù)載對變頻器的性能要求不高，只要求經(jīng)濟(jì)性和可靠性，所以選擇具有U/f=const控制模式的變頻器即可，如FR-A540（L）。如果將變頻器輸出頻率提高到工頻以上時，功率急劇增加，有時超過電動機(jī)變頻器的容量，導(dǎo)致電動機(jī)過熱或不能運(yùn)轉(zhuǎn)，故對這類負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不要輕易將頻率提高到工頻以上。

（3）恒功率負(fù)載

恒功率負(fù)載指轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，但功率保持恒定的負(fù)載，如卷取機(jī)、機(jī)床等。對恒功率特性的負(fù)載配用變頻器時，應(yīng)注意的問題：在工頻以上頻率范圍內(nèi)變頻器輸出電壓為定值控制，，所以電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒功率特性，使用標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)與通用變頻器的組合沒有問題。而在工頻以下頻率范圍內(nèi)為U/f定值控制，電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩又相反傾向，標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)與通用變頻器的組合難以適應(yīng)，因此要專門設(shè)計。

發(fā)熱問題及對策

變頻器發(fā)熱是由于內(nèi)部的損耗而產(chǎn)生的，以主電路為主，約占98%，控制電路占2%。為保證變頻器正常可靠運(yùn)行，必須對變頻器進(jìn)行散熱。主要方法有：

（1）采用風(fēng)扇散熱：變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇可將變頻器箱體內(nèi)部散熱帶走。

（2）環(huán)境溫度：變頻器是電子裝置，內(nèi)含電子元件機(jī)電解電容等，所以溫度對其壽命影響較大。通用變頻器的環(huán)境運(yùn)行溫度一般要求-10℃~+50℃，如果能降低變頻器運(yùn)行溫度，就延長了變頻器的使用壽命，性能也穩(wěn)定。

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