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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(jì)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(gè)，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(shí)，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(gè)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(shí)，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(shí)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(gè)部分綜合作用的結(jié)果，這4個(gè)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(shí)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(jià)，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(shí)間測量的重復(fù)性也很差，有時(shí)這種偏差達(dá)到數(shù)倍之多。中國計(jì)量科學(xué)研究院的科研人員完成的這個(gè)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(dòng)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(dòng)化，是交流拖動(dòng)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(dòng)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(shí)，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(dòng)機(jī)能夠調(diào)速。過去由于交流電動(dòng)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(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流小，可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和無級調(diào)速，方便的進(jìn)行加減速控制，是電動(dòng)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(dòng)、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(dòng)機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電動(dòng)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(shí)，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(gè)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(dòng)及其對策

采用變頻器調(diào)速，將產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，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(dòng)機(jī)的各個(gè)部分產(chǎn)生諧振等。

（1）噪聲問題及對策

用變頻器傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，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(dòng)電動(dòng)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(dòng)機(jī)在較低頻的噪聲音量較嚴(yán)重時(shí)，要檢查與軸系統(tǒng)（含負(fù)載）固有頻率的諧振。

（2）振動(dòng)問題及對策

變頻器工作時(shí)，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(dòng)力，策動(dòng)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?dòng)。對振動(dòng)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(shí)有較大的影響。但采用正弦波PWM方式時(shí)，低次的諧波分量小，影響變小。減弱或消除振動(dòng)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(shí)，可改用正弦波PWM方式變頻器，以減小脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。從電動(dòng)機(jī)與負(fù)載相連而成的機(jī)械系統(tǒng)，為防止振動(dòng)，必須使整個(gè)系統(tǒng)不與電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動(dòng)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(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩都比較大，過載時(shí)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(dòng)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(dòng)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(shí)，功率急劇增加，有時(shí)超過電動(dòng)機(jī)變頻器的容量，導(dǎo)致電動(dòng)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(shí)，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(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒功率特性，使用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)與通用變頻器的組合難以適應(yīng)，因此要專門設(shè)計(jì)。

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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