电机管理系统

电机管理系统（共12篇）

电机管理系统 篇1

0 引言

电机是陀螺的核心部件之一,对于航空生产单位每年需完成千余套电机生产,并产生大量产品性能参数文件。这种单纯的文件管理模式,每一套产品各自建立独立的记录文件均需要手工录入完成,数据处于一种分散状态,难以实现集中控制和数据资源共享,严重制约了信息的查询、汇总及数据的分析。随着产品数量的逐年积累,存档文件的保存、管理和检索工作量越来越大。

电机的生产过程在装配前需要对多个尺寸进行反复尺寸预选配以保证质量,参与选配的零件通常批量较大,一般数十至上百不等,且机械加工后的匹配尺寸一致性较差,以手工进行尺寸收集、整理并反复对比、筛选的方式进行预选配的操作非常繁琐、耗时费力,加之随参选数量增加而可能无限扩大的操作难度导致根本无法对库存的千余个零件进行再利用,很难达到最佳的选配合套率,资源浪费严重。因此,提高选配效率、选配合套率和信息管理质量,研制一套高效、可靠的电机信息管理系统,实现电机生产相关信息的录入、维护、检索、查询及选配等信息管理自动化,对电机的生产装配有重要意义。

1 系统的功能结构

基于数据库技术的电机信息管理系统采用模块化设计原则,主要由五个模块组成:零件信息模块、零件选配模块、选配参数设置模块、信息查询及报表打印模块、工序模块。

1.1 零件信息模块

零件信息模块由电机信息、零件信息管理等几个子模块组成,每个子模块可独立完成各相关信息的录入、修改、删除、检索及数据有效性控制。为各模块提供开放的编辑模式,可随时定制和扩充已有的资源,进而保证随着生产的持续扩大其可容到整个生产过程中。

1.2 零件选配模块

本模块实现电机零件装配尺寸的选配。

(1)实现对待装电机进行两个端盖、一个壳体的选配操作,并实时更新关联零件数据表相应记录的选配状态以充分保证选配操作的有效性。内容包括分批量选配、单项选配两种操作模式。

(1)分批量选配:提供多种选配算法,用户可根据各批次待选产品尺寸参数的特点,灵活地进行选配操作以寻求最佳的匹配状态。系统会根据装配尺寸公差带实时地给出数据选择最近最优、中值最优、全匹配量三种选配算法,完成批量产品预选配。

(2)单项选配:读取系统选配参数自动检索待装配零件的预选状态,并汇总所有可选零件的匹配信息,双击选中后可建立单个电机的选配关系。

(2)对因各种原因需要进行选配关系更改的电机提供取消选配关系功能,并同时更新关联零件数据表相应记录的选配状态。

(3)选配操作权限控制。

1.3 信息查询及报表打印模块

此模块提供各类电机信息的查询、汇总和报表打印,包括各数据表关键字段、批次电机配套关系、详细选配信息、典型性能参数、测试数据、选配合套率等的实时查询、汇总及报表打印,为实际生产中高频的信息检索需求提供联合查询汇总功能。

1.4 选配参数设置模块

此模块为零件选配提供匹配要求范围的依据。“选配参数”各独立成字段,以提供由于各种原因导致的参数修改,比如设计参数的更改,或为了保证适合的装配增加工艺性参数。

1.5 工序模块

对电机生产过程中涉及的工序信息进行维护,包括工序序号、名称、是否为正常工序、生产周期等。在电机数据表填入相应的工序信息后,即可进行诸如批次产品生产进度及结束时间等各类信息的查询、汇总,可便于及时、直观地掌控生产进度、辅助组织生产。

2 系统模式设计

2.1 系统逻辑模型建立

对电机信息及其操作进行系统、全面的分析,建立合理、完整的系统逻辑模型,为信息的记录、更新、联合查询汇总和选配处理构筑良好的数据环境。

从信息资源管理的观点出发,分析不同活动内容及相互间的联系,形成数据流和处理器,绘制数据流图以描绘系统逻辑模型。

对具有事务操作的数据流,根据其数据来源按关联程度进行系统的划分形成相应的数据表,将各类信息对应地抽象为属性唯一的数据项,并为其确定合理的数据结构。

规范各数据项录入内容及相应的数据表达式,使之能够在不同的管理活动中共享;规范事物运行中有关联信息的处理,比如电机数据表和各零件数据表中零件编号及选配状态改变后各相关标志位的置位值。置位条件的统一,为数据流和事务实现准确的程序化控制提供可靠的依据。

2.2 数据库的实现

根据以上分析中确定的系统功能,进行系统信息关联分析以及其他电机信息的建模分析后,对各种结构进行综合划分和整理,建立相应的数据库。

数据的储存独立于它的使用程序,本数据库的建立是基于SQL的数据库管理系统,使用时只要适当改变应用程序的初始化文件参数即可。选用SQL Sever系列的DBMS作为绑定的数据库,数据的安全性、可靠性会更强,系统将更适合基于网络运行。

2.3 输入/输出设计

输入数据的正确性、时效性和完整性对整个系统的质量与功能具有决定性作用,在程序的实现过程中尽可能采用了保证系统运行时输入格式正确性的校验以及许多数据的自动记录、更新,保证了数据的正确、及时和有效。输出设计是面向用户的,因此无论屏幕显示还是报表输出,本系统都尽可能采用用户所熟悉的习惯方式。

3 典型模块的程序控制要点

3.1 各类信息的维护

(1)对数据项录入、修改、删除的有效性进行控制,如检测录入信息的数据类型、容量及取值范围等,以实现程序准确控制,诸如电机表中录入的轴承编号在同一定子、不同定子的唯一性等等,并实时给出各类操作进行的步骤、注意事项及产生结果等相关的明确提示。

(2)对数据进行严格的一致性检查和控制,以确保数据的安全性、可靠性和可维护性,如电机及各零件编号的删改操作会释放与之匹配的所有零件的选配关系并更新选配状态。

(3)为提高数据库的维护效率,提供批次电机选配状态确认等批量信息操作。

3.2 零部件的批量选配

(1)对所有待选元件记录进行匹配筛选。编写算法,对所有未选配的定子、端盖、壳体,以一一对应的方式依次进行各记录预匹配情况的检索、对比,筛选出所有满足全部选配参数要求的对应匹配关系。简易流程如图一所示。

(2)对满足筛选条件的记录进行选配及选配优化

(1)综合分析各选配影响因素,编写有效算法(如图二所示),使能够成功选配的端盖、壳体尽量多。

(2)对应的定子的匹配信息,以供随时检验选配结果是否满意,选择保存或取消选配结果。

(3)选配优化:提供最近优化、中值优化、全匹配量三种选配算法进行预选,同时统计选配合套率。

(4)实时根据各操作步骤自动置位所有零件选配状态。

3.3 零部件的单项选配

为能够覆盖所有可能发生的选配情况,提供单项自动选配模式,以供小批量调整。选中待选定子记录:检查定子选配状态,如未选配端盖I则显示所有可与轴承A匹配的端盖信息,双击某一端盖信息,双击某一端盖建立选配关系。端盖B与壳体的选配与此相同。直接双击选中的端盖:自动检索匹配尺寸范围并给出匹配信息提示,满足待选端轴承则选配,不满足待选配一端轴承,而已选配的一端端盖又可以满足待选配的轴承,可自动调整两端选配的端盖位置。可选零件信息显示包括零件编号、与待配零件过盈量、与所有库存零件可匹配数量,并按可匹配量升序显示。

4 系统的实现

系统采用基于客户/服务器的体系结构,数据库应用软件功能的扩充和完善完全独立于数据库内容。其应用程序采用PowerBuilder语言开发。

5 程序测试

编写测试程序,通过大量有效的数据验证选配算法效率。

(1)任取多组具有完整配套关系的电机记录30～50套,恢复为独立的未选配元件进行逆推测试检测算法选配效率,其选配合套率大于88%。

(2)任选多批次实际产品进行模拟选配,各批次一次选配合套率71%～84%,一般的全匹配量≥最近最优≥中值最优。

(3)由于选配算法不可能达到100%的有效率,一般可在一次选配后进行第二轮补选,其选配合套率可提高3%～7%,但第三轮补选则基本无效。

(4)由于选配质量包括尽量高的选配合套率和尽量好的匹配参数,待选原件尺寸数据很好时,可采用例如中值最优以获得最好的装配质量。

6 运行情况及结论

电机信息管理系统的研制与使用,实现了全部电机零件的自动化选配及相关信息资源的综合开发、利用,创造性地解决了生产中的实际问题,充分发挥了计算机在生产过程中的强大效益。本设计应用于实际生产后,以完成200套电机的选配,入库端盖500多、壳体700多。

(1)全部零件及其尺寸、匹配关系、性能参数等实时、准确的跟踪和汇总,充分提高了数据信息管理的效率和质量。

(2)充分提高了选配效率和选配套率。由于每批次选配时均可对全部库存为选配零件进行筛选再选配,其零件利用率可无限接近100%,使库存降至最低。

(3)可方便进行选配优化,以适应于不同尺寸特点的批产品选配。

(4)最大限度地避免了手工操作的不完整性、主观随意性,处理效果不受产品批量和加工尺寸的影响,选配操作更加稳定、可靠。

(5)放宽了零件加工尺寸要求,产品的机加效率和合格率也明显提高。

(6)实现了信息的集成和共享,对其有效整合和利用,充分简化了生产管理流程。

摘要：本文依赖于科学的信息管理模式和先进的计算机应用技术,建立电机信息管理系统,实现电机信息资源获取、存储、处理、利用、更新的有效控制,充分发挥信息价值;利用现代化信息技术有助于改善企业管理,提高竞争力和经济效益。

关键词：信息管理模式,计算机应用技术,信息管理系统

参考文献

[1]张开.SQL Server2000数据库管理系统使用手册[M].北京:电子工业出版社.

[2]李匀,严苏娅,.PowerBuilder10.0用户参考手册[M].北京:电子科技大学出版社.

电机管理系统 篇2

1、目的

为了进一步规范高、低压电动机的维护和维修，增强操作人员和维修人员的责任心，避免工作的重复和遗漏，特制定本办法。

2、适用范围

本办法适用于电动机的维护、维修管理。

3、维护、维修管理办法

3.1、本办法的维护、维修设备主要包括：所有的低压电动机、所有的高压电动机及其配套附属设施。

3.2、电动机维护周期：(建议含30KW以下的周期翻倍)3.2.1、电动机滚动轴承加油周期三个月，各区域维修班负责。3.2.2、电动机滚动轴承润滑脂排放、清洗并重新给予轴承加润滑脂，如果发现轴承有异常情况，则应检查、更换轴承，周期十二个月，各区域维修班负责。

3.2.3、电动机滑动轴承润滑油更换、滤油器滤芯清洗及更换，周期十二个月，各区域维修班负责。

3.2.4、电动机滑动轴承检查、修刮，周期十二个月，各区域维修班负责。

3.2.5、电动机灰尘清扫、接线端子紧固，周期三个月，各区域维修班负责。

3.2.6、绕线式高压电动机集电环和刷架上灰尘和油污清扫、碳刷检查更换、碳刷压力检查，周期三个月，各区域维修班负责。3.2.7、高压电动机水电阻启动柜水位检查及补水，周期一个月，各区域维修班负责。

3.2.8、75kW以上低压电机定转子绕组的绝缘电阻值及直流电阻值，周期六个月。75kW以下低压电机定转子绕组的绝缘电阻值及直流电阻值，周期十二个月。高压电动机的定转子绕组的绝缘电阻值及直流电阻值，周期三个月，各区域维修班负责。

3.2.9、测量高压电动机绝缘的轴承或座与钢的基础之间的绝缘电阻，周期十二个月，各区域维修班负责。

3.3、各责任班组在工作过程中，必须遵守炼铁厂安全操作规程中的相关内容及公司高压操作票制度，杜绝违章操作。

3.4、各区域分管电气技术员按照电机启动频次、运行时间、使用环境、重要程度制定高低压电机维护周期。需安排委外的，经区域分管机械设备技术员确认后，提报设备员处。由设备员汇总后按照流程提报装备部安排。提报的维修内容按照电机维修标准内容填写，必须清楚明确。

3.5、各区域分管电气技术员按照装备部《电动机管理办法》要求制定并不断完善台账，特别要注明上次维保时间及下次计划维保时间。

4、维护、维修过程中的注意事项

4.1、电动机的滚动轴承加油时，要加与轴承内同型号的润滑油，根据轴承的温升情况来控制注入量，且保证加到滚动体上，同时还要保证润滑周期内不能缺油。（缺少油质要求，建议采用二硫化钼或锂基脂）

4.2、高压电动机的清扫可以用毛刷擦刷清除干灰尘；也可以用压缩空气或其它气体吹扫，但要注意气体含水量和压力，压力不得高于2公斤/厘米2，以免损伤电机绝缘；也可以用干布擦，但注意布不应有绒毛.4.3、高压电动机的绝缘电阻最低允许值是：定子绕组R1(最低值，摄氏20度时)≥3（1+Un）兆欧；转子绕组R2(最低值，摄氏20度时)≥3Un兆欧（仅对绕线转子而言）； Un=电机的额定电压，以千伏计（线对线）；此处的最低值适应于整个绕组测量时，而逐相测量时的最低值加倍，绝缘电阻很大程度上依赖于绕组的温度：所给出的最低值20摄氏度时有效，按照经验，温度每增加12摄氏度，绝缘电阻则降到一半。反之亦然。从500到2500伏的试验电压实际上测得相同的绝缘电阻数值，因此均可采用。（最好增加温度曲线图，20℃很难找到）

如果绝缘电阻低于最低允许值，按下列方法去潮气。

1）给空间加热器通电直至电动机被烘干并且绝缘电阻稳定不变。

2）用接近80摄氏度的热空气干燥电机。将热空气吹过静止、不通电的电机。

3）使用接近电机额定电流60%的直流电焊机通电加热。特别注意：开始时必须慢慢的加热，快速的加热会使绝缘遭到永久性的损害。一般需要花12至20小时使温度上升到所需的值。经过2至3小时后，重新测量绝缘电阻。（该方案的可行性近零，建议采购电控设备或自行设计以减少操作量）

4.4、绕线电动机的碳刷磨损过多时，应更换新碳刷，且新碳刷的牌号必须与原来碳刷相同，新碳刷应先用金相砂纸（2500#-W1.5）研磨，使它与集电环表面接触良好，再用轻负载运转到其表面光滑为止。

4.5、水电阻启动柜应在电动机未到水位下限报警时就加水，所加水应为软化水（还是蒸馏水），且水位不能超过水位上限，以免电动机启动过程中水溅出水箱外引起事故，加水完成后应将水箱的盖盖好，并将上方的水和灰尘擦拭干净，并检查维护星点断路器，完成后将水电阻柜的柜门锁好。

5、电机维护标准

5.1电动机小修：对电动机进行清灰？含义不明确、干燥、轴承添加润滑脂等工作。包含电动机吹风清扫（小电动机解体）；电动机局部绝缘破损进行修理；电动机轴承检查，清洗或换油；电刷更换与刷盒调整；做一般机械性的检查和处理；换向器挠沟倒角以及砂光；做一般性的检查与鉴定。

5.2 电动机中修包括或部分包括：外壳清洗、更换碳刷、处理引出线断线、更换轴承、更换润滑油；对电动机定、转子槽楔、垫块和绑线，进行检查与处理；对电动机换向器或集电环车削与砂光；对电动机机械性零部件，如风扇、端盖、磁轭以及转子支架等进行检查处理；对电动机通风冷却系统进行检查处理；对轴承及轴承座绝缘版的检查与处理；打磨滑环，绕组浸漆、做动平衡，平衡块是否松动的检查、按电气设备试验标准做必要的试验。包含小修的所有内容。5.3 电动机大修包括或部分包括：对电动机定、转子绕组，进行部分或全部更换，并浸漆干燥；直流电动机换向器的解体检修或更换；轴瓦更换与研磨；对电动机机械性缺陷，进行改造性加固与处理，同时包含小修、中修的所有内容，不改变电机原始设计的性能要求。

5.4 45kW以上电动机在拆卸前由维修班测量电动机定转子绕组之绝缘电阻和吸收比（记下当时温度和湿度）、直流电阻（记下当时温度）、定转子气隙、轴瓦间隙、电动机轴向串动等。测量数据记录在维修班微机电子台账上。

5.5 维修班拆卸电动机应按照工艺规程进行，对电动机的联轴器、刷架、绕组接线等关键部位，在拆卸时应做好标记；对卸下的零部件，要专人负责，妥善保管；拆卸时应尽量采用专用工具，文明施工。

5.6维修班对拆卸后的电动机定转子及其他部件，要认真地进行全面检查，将检查出来的缺陷逐项做好电子记录，以便更换或处理。

5.6.1检查电动机定转子绕组绝缘有无划伤、龟裂、脱落和严重老化现象；检查电动机各处的绑线、绑带、绝缘垫块、槽楔有无松动、断裂、脱落和严重老化现象；检查各焊点是否有空焊和开焊现象；检查紧固螺丝是否有松动、滑扣、脱落及烧痕；检查风扇、转子支架、轮辐和键等机械部件，有无开焊、变形与断裂现象。

5.6.2 检查电动机集电环、换向器的表面是否有无烧痕、沟纹和凹凸现象检查滑动轴承包角和接触面是否合乎要求，座式轴承绝缘垫是否良好，滚动轴承内外套有无松动，轴颈是否磨伤或出麻点；检查升高片、并头套有无开焊、断裂现象。

5.6.3 检查电动机定转子有无摩擦痕迹；检查电动机通风槽孔有无油污及其它杂物堵塞现象。

5.6.4检查其它相关项目，对发现的所有问题按规范进行维修。5.7允许在我公司承揽电机维修业务的公司如下：

上海电气集团上海电机厂有限公司、南阳防爆集团股份有限公司、上海市一电机有限公司、淄博佳木斯电机有限公司、济钢集团金属制品有限公司、济南洪宝高压电机大修厂、苏州久特机电设备有限公司、肥城市永泰电机有限公司、泰安环能机电设备有限公司、肥城龙跃矿山设备有限公司。

6、电动机的试验

电动机具体的试验周期及内容见《高压电气设备预防性试验管理办法》。

6.1 三相异（同）步电动机检查试验主要有：绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定；绕组在实际冷状态下直流电阻的测定；空载试验。

6.2三相异（同）步电动机的检查试验方法：

a)外观检查：检查外形是否完整，出线端的标志是否正确，固紧用螺钉、螺栓及螺母是否旋紧，转子转动是否灵活，电动机轴伸径向偏摆情况以及振动情况如何等。对绕线转子电动机还应检查电刷、刷架及集电环的装配质量，以及电刷与集电环的接触是否良好。对封闭自扇冷式电动机应检查排风系统；

b)绝缘电阻的测定：对修理后的电动机，一般只测绕组相与相、相对地的冷态（常温）绝缘电阻，对绕线转子电动机还应测量转子绕组的绝缘电阻。而多速绕组的电动机，应对其各绕组的绝缘电阻进行分别逐个测量。大型电动机可通过测量绝缘电阻来判断绕组是否受潮。对于额定电压500V以下的电动机，一般用500V兆欧表进行测量，500～3000V之间的电动机用1000V兆欧表；3000V以上的电动机用2500V兆欧表。对于500V以下电动机，绝缘电阻应不低于0.5MΩ。全部更换绕组的不应低于5MΩ；

c)直流电阻的测定：电动机绕组的直流电阻的测定一般在冷态下进行。所测各相电阻值之间的误差与三相平均值之比不得大于5%。测量绕组的直流电阻，采用双臂电桥。测量应进行三次，取其算术平均值，同时用温度计测量环境温度。

6.3电动机下线维护保养后，必须做空载试验。

6.3.1电机空载试验前，必须检查电机接线方式正确，振动、温度检测点正常。

6.3.2 高低压电机空载试验时间不少于2小时，维修班记录好运行电流、温度、振动值。

6.3.2 空载试验符合标准，电机可以连接负载投入使用。6.3.3 空载试验期间发现异常情况，维修班汇报分管技术员组织处理。

7、电动机存放

7.1 电动机应存放在干燥、通风的库房内。库内适宜温度应保持在5℃～35℃的范围内，相对湿度不高于65%（仓库是否配备干燥剂或除湿设备），应防止有害气体、蒸汽以及烟雾尘土等侵入。

7.2 严防虫、鼠等咬蚀有机绝缘材料。

7.3维修班 每半年应对长期保管的电动机进行一次总检查，并测量绝缘电阻一次，如果有显著降低的应进行干燥处理。

8、备机的管理要求

8.1维修班负责做好防冻、防凝、保温、防腐、润滑、盘车、电气绝缘测试、清洁等维护保养等工作，确保备用电动机处于完好状态，保证随时能投运。对存在的问题要做好记录，进行交接。

定期对备用电机完好状况进行检查，高湿存放点（即相对湿度大于65%以上）每一个月检查一次；低湿存放点每六个月进行一次检查，干燥存放点每年检查一次，检查内容：

a）绝缘电阻测定：额定电压＜1000V,常温下绝缘电阻不低于0.5兆欧；额定电压>1000V，常温下绝缘电阻不低于每千伏1兆欧；

b）电机绝缘电阻的吸收比测量：吸收比不低于1.3； c）手动盘车检查：检查轴承的润滑及是否有摩擦问题。8.2 备用电动机的定期盘车制度

根据实际状况，分管技术员分类制定备用电动机盘车周期并在台账上注明，对于带联锁自启动的备用电动机，必须在保证生产和人身安全的前提下进行盘车操作，每次不得少于一圈半。应在设备转动外露部位(如轴头、联轴器等)划出明显的盘车标记，并与盘车周期相对应。要建立电动机盘车记录。（周期建议明确）

8.3备用电机的定期切换制度

8.3.1凡配有在线备用电机要实行定期切换制度，严禁超期疲劳使用和不出事故不切换的操作方式。

8.3.2按照生产工艺要求需定期切换的备机按要求执行。没有生产要求的备机每月至少切换运行一次。

8.3.3因节能改造造成节能设备电机长期运行，没有改造的备机由分管技术员结合生产情况制定定期启动运行计划，每月至少启动一次并连续运行6小时以上。

8.3.4因运行设备发生故障需提前启用备台时，可以从切换日起计算周期，以避免频繁切换。对因故障切换下的设备应及时检修，确保其随时能启动和切换。

8.3.5每次切换后要认真记录切换设备的位号、名称、切换启动时间、停用时间、切换前后的技术数据(如介质温度、介质压力、轴承温度、设备振动情况、启动电流、运行电流、运行电压等)及操作人等。

8.3.6备用电机要有可靠的电源，应能随时接通，并有相应的安全措施。备用电机自动投入装置每次计划检修必须进行动作试验。

8.3.7 带有电加热装置的大型电机，加热器保持常开，确保电机内部环境干燥。

8.3.8缺少有备用电机的更换定期周期，上线更换。

9、其他规定 9.1电动机运行过程中或启动过程中发生跳闸，必须查明原因排除故障，严禁直接再次启动。

9.2 维修班对大中型电动机、直流机进行检查时，必须拍照留存，并书面记录有关细节。

10、管理与考核

10.1各责任班组对所负责内容的工作质量负责，在未到下一次维护、维修周期前，如因工作质量问题导致设备故障者，视情节扣责任班组班长100元/次，扣维护、维修人员200-500元/次，如造成设备事故按公司事故管理规定处理。

10.2本办法中所制定的维护、维修周期是在设备运行正常，没有设备隐患的情况下的正常维护和维修周期，如设备运行异常或有设备隐患的情况下，责任班组应加强点检和维护，避免设备事故，做不到扣100元/次。

10.3 各区域设备所在生产岗位班长或操作工有责任按周期时间，随时通知维修工对所属设备进行维护、维修，并监督执行。到期不通知扣生产岗位班长或操作工50元/次；如超过维护、维修周期酿成事故的，按公司事故管理规定处理。

10.4各区域的责任班组根据维护、维修周期进行维护和维修作业，两次维护、维修的时间间隔不得超过周期中所规定的时间，如果超过维护、维修周期不按规定进行维护、维修的，扣责任班组班长100元/次；造成事故者，按公司事故管理规定处理。确实因无法停机造成维护、维修拖期者，必须向相关技术人员说明情况，可不做处罚，等停机时立即进行维护、维修，有停机时间不及时进行维护、维修的，扣责任班组长100元/次。

10.5各责任班组在做完维修、维护工作后，当天维修和操作监督人员将所做工作内容如实填入操作岗位的记录表格内并签字，维修人员在各自班组的电子台帐上作记录。不得空项、不填或漏填，否则扣责任人50元/次；对弄虚作假者，每发现一次考核生产和维修班组责任人各100元。

10.6 维护、维修电子记录由各区域相关班组负责保存，应妥善保管，丢失或损毁扣相应班组50元/次。

浅谈发电机励磁系统 篇3

在电气运行工作中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。例如发电机的开机升压、停机降压及其日常发电机电压的调整都通过励磁系统完成。学习好励磁系统对于发电机的学习有着很大的帮助。

关键词：励磁系统；自并励励磁系统；带旋转整流器励磁系统；发电机端电压

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 10-0022-02

汽轮发电机励磁系统概述：根据同步发电机工作的基本原理，必须在汽轮发电机转子绕组中通以直流电流才能建立起主磁场，当汽轮机拖动转子旋转时，就能在定子电枢绕组中产生感应电动势。励磁系统的主要任务就是根据发电机的运行状态，向发电机电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足发电机各种运行方式下的需要性能良好，可靠性高的励磁系统是保证发电机安全发电，提高电力系统稳定性所必须的。励磁系统的作用：（1）维持发电机机端电压。（2）在并列运行的发电机间合理分配无功功率。（3）提高电力系统的静态.暂态稳定性。

励磁方式的分类：（1）直流发电机供电的励磁方式，这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大故在10MW以上的机组中很少采用。（2）交流励磁电源加半导体整流器的励磁方式，这种励磁系统中的直流励磁电源是通过把交流励磁电源经半导体整流后得到的（简称半导体励磁方式）。根据交流励磁电源的不同种类，半导体励磁系统又可分为两大类。

1.他励励磁系统。这类励磁系统采用与主发电机同轴的交流发电机作为交流励磁电源，经二极管、晶闸管或全控功率器件进行整流后，供给发电机励磁；这类励磁系统由于交流励磁电源取自主发电机之外的独立电源，故称为他励系统。用作励磁电源的同轴交流发电机称为交流励磁机，也可称为交流励磁机励磁系统。根据半导体整流器是静止的还是旋转的，又可分为交流励磁机静止整流器励磁系统和交流励磁机带旋转整流器励磁系统。其中后者由于半导体整流元件和交流励磁机电枢与主轴一同旋转，直接给主发电机转子励磁绕组供给励磁电流，不需要经过转子滑环及碳刷引入，也称为无刷励磁系统。

2.自励励磁系统。这类励磁系统通常采用变压器提供交流励磁电源，励磁变压器接在发电机机端或厂用电母线上。因励磁电源取自发电机自身或发电机所在的电力系统，故这种励磁方式称为自励励磁系统。自励励磁系统又可进一步细分为多种具体的实现方式，如果只用一台励磁变压器并联在机端，则称为自并励方式。如果除了并联的励磁变压器外，还有与发电机定子电流回路串联的励磁变流器或串联变压器，则构成自复励方式。根据励磁变压器和串联变压器结合的方式又可分为：直流侧并联自复励方式；直流侧串联自复励方式；交流侧并联自复励方式；交流侧串联自复励方式。

（1）自并励励磁系统，由励磁变压器、可控硅功率整流装置、自动励磁调节装置、发电机灭磁及过电压保护装置、起励设备及励磁操作设备等部分组成。从发电机的出口母线获得三相交流电，经过励磁变压器变为符合要求的电压较低的交流电，再经过可控硅整流装置后，通过直流刀闸到主备励切换柜，然后到灭磁及过电压保护柜，最后上发电机转子，完成了发电机的励磁过程。开机起励时起励电源经过起励元件到灭磁及过电压保护柜FLM。这种励磁系统的特点是：1）无主、副励磁机，励磁电源取自发电机机端，经整流变压器及可控硅整流器供给发电机励磁绕组励磁；2）无旋转部件，结构简单，轴系短，轴承座少；2）励磁回路中有滑环、碳刷、灭磁装置，响应速度快；4）可以提供较大的励磁功率。采用自并励励磁系统主要缺点有：1）在发电机近端三相短路而切除时间又较长的情况下，不能及时提供足够的强励倍数。2）接于地区网络的发电机，由于短路电流的衰减快，继电保护的配合较复杂，给继电保护来了问题。同样是发电机近端发生三相短路时，自并励系统的强励能力将显著降低，在某些情况下不能使发电机的短路电流维持在使过电流保护动作的水平，带时限的继电保护可能会拒绝动作。

（2）交流励磁机带旋转整流器励磁系统（无刷励磁系统），无刷励磁系统用交流励磁机作为主发电机的励磁电源，根据交流励磁机励磁绕组所取励磁电源的不同，无刷励磁系统又可分为有辅助励磁机和无辅助励磁机两种形式。

（3）无刷励磁系统，此系统中辅助励磁机采用的是永磁发电机。辅助励磁机发出的交流电经过可控硅整流器整流为直流电供给主励磁机的励磁绕组。主励磁机是一台旋转电枢式三相同步发电机，即它的电枢绕组是旋转的，励磁绕组则是静止的，发出的三相交流电经同轴旋转的三相旋转整流器整流为直流电，通入主发电机转子绕组，供给发电机励磁。其中两个整流器，在外部的为可控的整流器与励磁调节器连接，通过控制这个整流器达到控制发电机励磁。内部的为不可控整流器与主轴同轴旋转。无辅助励磁机的无刷励磁的励磁电源则是取自主发电机的端电压或者厂用电。这种励磁方式又可进一步分为端电压励磁、基波谐波混合励磁、谐波励磁和相复励励磁等几种方式，其中相复励励磁是一种较好的励磁方式。无刷励磁的优点：1）结构紧凑。2）没有滑环和碳刷，不需要进行这方面的维护工作，不会因此发生故障，运行的可靠性提高了。3）因为没有碳粉和铜末引起电机绕组污染，故绝缘的寿命较长，4）由于无滑环、碳刷，即使周围环境有易燃易爆气体存在，也不会因整流子、滑环和碳刷间产生火花而造成事故。

有刷励磁和无刷励磁的区别：

通过上面的介绍可以看出，取消了滑环和碳刷是无刷励磁与有刷励磁系统最大的区别。滑环和碳刷的作用就是将发电机励磁电流送到转子磁极上励磁绕组中的桥梁。发电机能够正常发电的两个必要条件：磁场、切割磁力线的运动。大容量发电机均采用旋转磁场，电枢绕组（线圈）安装在定子上，为了将磁场的励磁电流从发电机外部送到发电机转子上，通常采用滑环和碳刷进行电气连接。由于碳刷属于损耗性元件，平均3-4个月需要更换，那么在更换时就会有一定的安全隐患。在淮安热电分厂实习期间，通过工作中的观察，发现了更换时所存在的几点风险。1）碳刷属于带电元件，更换时工作人员有被电击的危险。2）工作人员在更换时需要接近旋转中的主轴，工作人员的衣物有被大轴挂住的危险。3）运行中的碳刷会有火花冒出，会有点燃易燃物的危险。4）在更换时如果操作不当，致使滑环损坏，那么发电机需要停机进行。因此滑环和碳刷的取消降低了运行维护的工作量，回避了由于更换所带来的风险。但是无刷励磁系统取消了滑环和碳刷后也带来了一些问题。由于不可控整流装置同轴旋转，对整流器的可靠性要求很高，并且不能直接控制主励磁电流，因此在调压和灭磁的速度上对技术提出了更高的要求。但是随着科技的发展，今后无刷励磁的一个发展方向是采用光控晶闸管，通过光脉冲触发调节光控晶闸管的导通角，就可调节主励磁电流的大小。由于是直接控制主励磁电流，消除了励磁机这一很大的惯性环节，励磁系统的动态性能有很明显的提高。

无刷励磁系统的整流装置、主励磁机的电枢绕组和发电机的转子绕组，在同一轴上旋转，也就是上图中的旋转元件，而在旋转体上的设备就存在着一定风险。因为旋转着的设备会受到较大的旋转力，并且转动的主轴上会产生振动，这都提高了设备损坏的可能性。无刷励磁的旋转元件当发生故障需要维修时，其维修时间较长，会影响到厂里的生产效益。那么我们要如何降低这种风险呢？我对这个问题进行自己的一个分析；由于设备是成套生产的，在出厂环节有厂家保证。在设备安装环节能最大程度降低旋转元件的损坏风险，对旋转元件在安装时的牢固程度和抗震能力必须要严格监督，要完全符合技术规范。在发电机运行时，由于设备旋转，无法对设备进行维护，我们运行人员可以保证发电机有一个良好的运行环境，在日常工作对发电机的温度要进行时刻的检测，保证发电机温度在规定范围。

参考文献：

[1]唐英魁,曾林锁.25MW汽轮发电机励磁系统的研究与实践[J].中国学术期刊,2005:10-40

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[5]王贵光,王晋川,苏华.励磁系统改造中一些问题的探讨[J].山西电力技术,2001,2:12-13

电机管理系统 篇4

关键词：电动汽车,驱动系统,混合励磁无刷直流电机,2812

1 引言

能源紧缺与环境污染等问题带来的负作用日益增加,使电动汽车在近些年成为各国竞相研究的热点。电机驱动系统作为电动汽车重要组成部分,其性能优劣直接关系到整车性能。目前,电动汽车上所采用的电机驱动系统以无刷直流电机(BLDCM)驱动系统综合性能最为理想,较好地满足了电动汽车对效率、功率密度等众多指标的要求[1]。但是无刷直流电机中永磁体对外加磁势的磁阻很大,电机气隙磁场难以调节致使其使用范围受限。混合励磁无刷直流电机(Hybrid Excitation BLDCM,HEBLDCM)通过安装励磁绕组的方法较好地解决了无刷直流电机调磁困难的问题,在适应不同负载方面具有明显优势,是未来电动汽车电机驱动系统的有力竞争者[2]。

2 HEBLDCM基本原理与控制策略分析

HEBLDCM在普通无刷直流电机的结构上进行了改造,在电机定子侧安装与电枢绕组正交的直流励磁绕组,转子侧安装铁磁极作为调磁极以及相间地安装N极、S极,电机整体结构如图1所示。

2.1 电机结构及调磁原理

由图1可看出,HEBLDCM气隙总磁通由永磁磁极产生的永磁磁通Φp和励磁电流If产生的励磁磁通Φf两部分组成。由于永磁磁极对外加磁势的磁阻很大,因此永磁磁极上磁通基本维持为永磁磁通Φp,铁磁极为励磁磁通Φf主要通道。从励磁角度来看,HEBLDCM的运行方式可分为:(1)零励磁运行(If=0),励磁磁通Φf为零,电机工作于普通无刷直流电机状态;(2)增磁运行(If>0),此时励磁磁通Φf与Φp方向相同(即Φf>0),电机气隙总磁通Φ增加为Φp+Φf;(3)弱磁运行(If<0),这时Φf与Φp方向相反(即Φf<0),Φ削减为Φp-Φf。

下面以If>0为例说明If对电机转矩及转速的影响,设U为电枢电压,E为电枢反电动势,R为电机内阻,L为电枢绕组各相自感,I为电枢电流,KE为反电势系数,n为电机转速,则HEBLDCM的电压平衡方程为:

式(2)中,Φf=KfIf,Kf为与励磁绕组设计有关的常数。结合(1)、(2)两式可得出n与U、If的关系表达式为:

由式(3)有,转速n可通过调节U、If来实现。

同样,电机转矩M与If及I之间关系式为:

式(4)中,KM为转矩系数,则调节I和If可实现对电机转矩M的调节[3,4]。

经以上分析可知,通过对励磁电流If的方向控制,可起到增强或削弱电机内部磁场的作用,而改变If大小则可控制调磁的强度,通过对磁场的控制最终达到控制电机转速和转矩的目的。

2.2 控制策略分析

引入励磁电流If的同时将带来励磁损耗,因此在不采取电励磁能满足运行需求的情况下电机零励磁运行。为方便分析,做如下定义:电机工作在额定电枢电压UN及额定电枢电流IN,零励磁运行时的转速为额定转速nN;电枢电流达到额定值IN时,零励磁运行的转矩为额定转矩MN;为保证主回路的调节能力,取电机零励磁恒功率运行下最高转速的90%为电机弱磁基速nf。根据电动汽车各种运行工况特点,以MN、nN、nf为临界点将系统工作状态划分为低速零励磁运行、低速增磁运行、高速零励磁运行、高速弱磁运行[5,6]。

当电动汽车低速运行(n

(1)汽车轻载低速运行时,电机负载转矩M小于额定转矩MN,此时电枢电流I未达到额定值IN,可通过调节I来满足负载转矩需求,零励磁运行。

(2)汽车处于爬坡或带负载启动等工况下时,负载转矩需求M可能超过额定转矩MN。由MN定义及式(4)可知,此时电枢电流I已达到额定值IN,假若继续增加I来获得转矩的提升,可能会导致电枢损耗急剧上升,严重时将造成电机损坏,因此调用正向励磁电流(If>0)增磁以提升电机转矩。

当电动汽车高速运行时(n>nN),此时转矩M不再是主要运行指标,仅考虑速度运行情况,以弱磁基速nf为临界值判断是否需要弱磁升速。

(1)当汽车运行在nN

(2)当汽车运行速度n大于nf时,由nf定义知此时电枢电压的利用率达到90%,不宜再采取调压调速,为避免主回路失去调节作用,引入反向励磁电流(If<0)削弱磁场提升速度,电机转矩也随速度上升而成比例下降,高速弱磁运行仍为恒功率运行。

3 系统硬件设计

HEBLDCM驱动系统需要协调控制电枢电流及励磁电流,因此比普通无刷直流电机驱动系统复杂了很多,这样对主控芯片的性能也提出了更高的要求。美国TI公司的TMS320F2812是目前在电机控制领域应用最为广泛的32位定点DSP,这款DSP的CPU主频高达150MHz,拥有精度达12位的片内AD模块,支持CAN2.0B协议的eCAN模块,两个专用于电机控制的事件管理器模块(EV)等诸多外设模块[7],基本满足了HEBLDCM系统控制的需求。

主电路功率模块选用日本三菱公司的IPM模块PM75CVA120,该模块额定电流75A,额定电压1200V,其将IGBT和驱动电路及过流、过压、欠压等保护电路集成在一起,简化了设计。励磁电路由四个IXYS公司的功率MOS管IFFN100N50P构成全桥电路,通过改变MOS管的导通次序和开关频率改变励磁电流的方向和大小。

图2为基于2812的HEBLDCM驱动系统硬件框图,硬件系统主要分为电枢主回路控制、励磁电路控制两部分,其中2812外部输入信号主要有位置、速度及电流的反馈信号以及运行参数给定信号(键盘或管理系统)等。DSP输出信号有故障保护信号和PWM驱动信号,其中E-VA中6路PWM用于驱动主回路IPM模块,EVB中4路PWM作为励磁电流方向切换信号,下面主要介绍系统部分接口电路的设计。

3.1 位置检测电路

转子位置信号及速度信号是决定电机运行的关键参数,采用日本TAMAGAWA公司的增量式光电编码器TS5214N510作为位置/速度传感器。这款编码器的分辨率为2500C/T,供电电源为+5V,输出6组差分信号:,其中为速度反馈信号,为磁极位置信号。

如图3所示,编码器端输出位置及速度差分信号经由接口板上SN75175转换为单端信号,再由高速光电耦合器6N137对单端信号进行隔离处理后送至2812捕捉单元,经捕捉单元完成位置/速度信号的采集,最后由CPU完成转子位置判断以及速度计算。

3.2 CAN收发电路

CAN总线是在汽车行业应用最为广泛的现场总线,为加强系统与电动汽车管理系统的通信,扩展CAN外围电路。选用TI公司的SN65HVD230作为CAN控制器和物理总线接口,其T、R引脚分别连接2812的CANTXA、CANRXA引脚,如图4所示。

3.3 AD采样调理电路

系统采用的电流互感器输出满量程为±6V,然而2812AD模块输入模拟电压范围为0~3V,采取图5所示电路将电流传感器输出电压信号限制在3V以内,然后再送入AD摸块,确保采样的正确性。

4 系统软件设计

由控制策略分析可知,HEBLDCM驱动系统设计的关键在于如何根据电动汽车运行工况的改变自动切换工作状态,选择运行方式,尽可能的发挥出混合励磁无刷直流电机的性能优势。

图6为系统主程序框图,主程序中主要包括系统初始化、运行命令给定与显示、外部输入信号检测、速度计算、故障检测及处理、状态判断、通信等子程序。电机运行方式选择首先通过当前运行速度n与nN的比较初步判断高、低速状态。若n>nN(高速),则n再与nf比较决定是否弱磁升速;若n

5 结束语

一个性能优越的电机驱动系统不仅可提高电动汽车整车性能,对促进电动汽车的发展和推广也具有重要的意义。本文在分析混合励磁无刷直流电机调磁原理和系统控制策略的基础上,分别介绍了驱动系统硬件电路设计和软件框架,该电机驱动系统具有磁场可调、低速大力矩及调速范围广等众多优点,在电动汽车驱动方面有着良好的应用前景。

参考文献

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[2]梁秀玲,李优新,王鸿贵,等.新型可调磁永磁无刷直流电动机在电动汽车中的应用[J].广东工业大学学报,2004(4):1-4,36.

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[4]李优新.混合励磁无刷直流电机的结构及控制策略研究[J].微特电机,2003(3):3-5.

[5]徐寅,陈东.一种混合动力概念车驱动系统设计[J].机电工程,2010(1):72-75.

[6]葛善兵.混合励磁双凸极电机调速系统控制策略研究[D].南京:东南大学,2006.

电机管理系统 篇5

电动汽车的动力由电动机提供，电机驱动系统（简称驱动系统）的性能直接影响了电动汽车的性能。电动汽车系统需要能够满足频繁停车启动、加速、大负载爬坡以及紧急制动等要求，也需要考虑到汽车行驶路况复杂多变，存在雨天、酷热、下雪等恶劣天气，以及颠簸、泥泞等复杂路况。另外，在满足行驶条件的情况下还应最大限度地保证驾驶人员和乘坐人员的舒适安全。作为电动汽车的核心部分，驱动系统应满足宽调速范围、宽转矩输出范围、良好的加减速（起动、制动）性能、运行效率高（提高续航里程）以及高可靠性等要求。

针对永磁同步电机驱动系统的效率优化，总体来说可分为以下三个方向： 1）从电机本体的电磁设计、制造工艺以及电机的材料着手，开发高效电机。2）改进脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)技术，降低功率开关器件上的损耗从而提高逆变器的整体效率；降低变频器输出电压的谐波含量，如采取空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)技术和软开关技术，减小谐波含量从而提高驱动系统的整体效率。

3）研究合适的控制策略，在保证电机满足运行条件的情况下减小直流侧的功率输入，提高驱动系统的效率。

目前，针对永磁同步电机驱动系统效率优化所提出的控制策略很多，总体来说可以分为两大类：第一类是基于损耗模型的效率优化控制(Loss Model Control，LMC)策略；第二类是基于搜索法的效率优化控制(Search Control，SC)策略。下面分别进行概述。

1.2.1 基于损耗模型的效率优化控制策略

该控制策略作为一种基于前馈式的控制方法，基本原理是：在充分考虑电机各部分损耗的基础上，建立较为精确的损耗模型，根据电机运行状况（负载转矩和实际转速）计算出该运行状况下最优的控制变量（一般为磁场、电压或者电流）以减小驱动系统的损耗。若控制变量为电枢电流，对永磁电机驱动系统来讲一般选择最优的直轴电流id和交轴电流iq，对混合励磁电机驱动系统来讲包括id、iq以及励磁电流If。这种控制策略目前已被广泛应用到了闭环传动系统中，可以保障电机驱动系统在全局运行范围内都能实现效优化。基于损耗模型的同步电机效率优化控制基本框图如图1.1所示。

基于损耗模型的驱动系统效率优化策略最早由T.M.Rowan和T.A.Lipo，以及H.G.Kim[2]

[3][4]等人提出并进行研究；1987年Bose等人将该策略运用到永磁同步电机驱动系统中。美

[1]

国学者X.Wei和R.D.Lorenz已将基于损耗模型控制策略结合直接转矩控制(Direct Torque Control，DTC)中，以提高永磁同步电机在瞬态过程中的效率[5]。针对同步电机而言，基于损耗模型的效率优化策略总共可以分为五种类型：考虑铁损的损耗模型控制策略铜损的损耗模型控制策略耗模型损耗模型控制策略

[8][9]

[6][7]、考虑、考虑铁损和铜损的损耗模型控制策略和约束条件下的损耗模型控制策略

[10][11]、基于电机精确损

[12][13][14][15]。

n*矢量控制器控制变量逆变器TL损耗模型控制器同步电机

图1.1基于损耗模型的效率优化控制策略

基于损耗模型效率优化控制策略的技术特点在于，它根据电机运行状况，通过解析法计算出使电机损耗最小的控制变量，在满足电机运行的同时降低驱动系统损耗。该方法控制变量由算法直接给出，电机效率的优化能够直接实现，数学概念清楚，物理意义明确，而且变量直接给定导致响应速度快，根据电机实际运行条件计算变量，从而能保证电机在全局运行范围内高效运行。但这种策略的缺点也不容忽视：①该策略需要对电机参数有很详细的了解，电机在运行过程中，电机参数包括电感参数、电枢绕组电阻、励磁绕组电阻、各部分的损耗系数等都会随电机运行条件的变化而改变，电机参数的变化必然会导致损耗模型不准确，从而导致控制变量的计算值不能实时追踪实际的最优值；②损耗模型建立的越准确，计算结果越接近于真实值，但也会导致计算过程越繁琐；③实际过程中为了简化计算，又不得不对损耗模型进行简化，这必然会导致计算值和实际值的差距变大，所以最终寻优结果也仅仅是一种简化后的次寻优。

1.2.2 基于搜索法的效率优化控制策略

基于搜索法效率优化策略的基本原理是：在恒定的运行条件（恒定的转速和负载转矩）下，通过控制器不断实时调整控制变量（一般为磁场或电流），寻找该运行状态下的系统损耗最高点。

P(k)idid(k)方向判断P(k1)

图1.2输入功率最小效率优化控制策略

控制策略的基本框图如图1.2所示，其中P(k-1)、P(k)和Δid(k)分别为第k-1和第k次直流侧功率检测值以及第k次的控制变量。搜索法一般包括梯度法[16]、定步长（细分）法[17]、最优转差频率法[18]、基于斐波那契数列法[19]、神经网络法[20]、黄金分割法[21]以及模糊搜索法[22]。

清华大学的学者[23]分析了感应电机搜索控制的三种算法，即Ramp法[24]、Rosenbrock法[25]以及黄金分割法，对比了各种算法的复杂性、收敛速度以及效率优化效果，在此基础上提出了改进后的基于在线搜索的效率最优算法。改进后的黄金分割法收敛速度明显加快，硬件中加入低通滤波器，对输出转矩的脉动进行了有效抑制，并将该技术用于电动汽车驱动用感应电机。

国外学者S.K.Sul和M.H.Park选用电机的转差频率作为控制变量，提出了一种基于输入功率最小的搜索方法[26]。该方法将电机不同运行状况下的最小输入功率对应的最优转差频率，以表格的形式预先保存在控制器的内存中，电机运行时根据运行状况获得表格内的最优控制变量，对实际变量进行实时跟踪。

南京航空航天大学的学者对采用直接转矩控制的电动汽车PMSM驱动系统效率优化进行了研究[27]，由于公式计算需要滤波时间，电机变量调节也需要一定的收敛以及稳定时间，因此搜索法一般需要较长的运行周期，不适合应用到需要频繁加减速的电动汽车领域。为解决该问题，提出了一种分区式是在线效率优化方法，与传统在线搜索法不同，该方法将寻优搜索过程“多线程”化，将搜索区间“离线”化。减小了搜索时间，只需保证在区间内完成一次寻优循环即可，但该策略的技术难点在于搜索区间的量化。

核电厂电机设备状态及管理对策 篇6

【关键词】核电厂；电机；缺陷；设备状态；管理对策

1.电机相关缺陷介绍

作为电力拖动的执行机构，电机在生产中起着举足轻重的作用，一台电机的故障，往往导致一个系统或者一条生产线的失效。在生产中尤其以三相异步电机应用最为广泛，在我厂电机设备中，占90%都是三相异步电机。

电机故障种类繁多，原因复杂，集电气与机械部件于一体。三相异步电机的故障一般为两大类：一是电磁方面的故障，大多发生于绕组，如绝缘损坏、导体及其回路接触不良、断线、短路及接线错误等 ；二是机械方面的故障，如轴承、端盖、铁心等零部件的松动、磨损、变形、断裂及润滑不良等 。两类故障区分：当电机通电动转时，故障现象存在，切断电源后，故障仍然存在，说明是机械方面的故障；若切断电源后，故障现象随之消失，就说明一般是电磁方面的故障。在运行中，电机的电磁故障还包括控制保护制备的故障。电机的机械故障则还可能是由于联轴器或机械设备的故障所引起的。

2.电机设备状态及缺陷处理

电动机作为核电厂的主要驱动设备，在核电厂的生产运行中也处于非常重要的位置。大到主泵电机，小到仪控、电气各板卡上的冷却风扇，无处不见它的身影。我们统计了核电厂一个燃料运行期间的电动机相关故障，并对其进行原因分类与汇总，结果如下：

电机相关设备共产生缺陷128项：

异音、振动相关：53项（大部分是轴承异音，同时伴随着设备振动上升）

绝缘相关：21项（定子绕组）

其余故障包括：运行时温度高，设备不能启动，卡涩（传动机构），联轴器故障，轴弯曲…等。

大量故障的统计分析发现，电机故障按其原因分，轴承类故障占38.5%，绕组类故障占39%，其他的一些故障分摊剩余的比例。从统计的数据来看，轴承类的故障占了41%，绕组类的故障占了16%，与总的故障比例差不多。

3.电机设备管理的长期对策

随着核电厂运行的时间越长，设备的老化程度越来越严重。电机作为长期带载的设备，并且由于运行时电磁力、温度、磨损各方面的影响，其可靠程度也会随之降低。如何将其可能造成失效的缺陷减至最小，或者如何将其失效的影响减至最小，我们应该对电机的长期管理制定相应的策略。

3.1加强润滑管理

众所周知，润滑与运转设备息息相关，是保证和改进设备高效、正常、长期运转的基本手段，是运转设备的命脉。润滑是设备的血液，对于设备正常运行起着重要作用，对于电机相关的轴承缺陷也是如此。据统计至少有40～60%以上的轴承故障是由润滑不良引起的。这足以说明润滑在电机中（设备中）的重要地位（见图1）。

设备润滑已不是一个简单的技术问题，而是一个管理问题。设备润滑不只是改变了维修，同时对环保、节能、增效、安全等多项事业产生深远的影响。SKF 轴承制造商是世界最负有盛名的公司，它们通过大量试验，深入研究了负荷、油液粘度、颗粒污染物等各种因素对轴承寿命的影响并得出结论：即清除润滑油中 2-5 微米固体颗粒，滚动轴承疲劳寿命可延长到原来的 10-50倍。而全世界的各研究机构也得出合理的轴承润滑对于电机的运行影响是巨大的。

根据以上的研究结果对于改进核电厂的润滑管理我们提出如下建议：

◆从观念上对润滑进行重新定位。

◆建立与完善相应的规章制度，强化润滑管理，建立电机及其相应润滑油、脂的品种台帐数据库，并制订相应的润滑周期。

◆从人员配备上，应有专职的润滑管理人员或者是油品管理人员。

◆在润滑油品的更新换代上，合理规划。

◆推动自动添加油脂工作的开展。

◆实施油、液监测技术，防范和避免突发设备故障的发生。

3.2实施SRCM，进行以可靠性为中心的维修

随着核电厂设备服役时间的逐步延长，部分电机老化，对其维修要求愈来愈严，维修地位也显得重要。长期以来，人们认为预防工作做得越多，修理周期越短，设备越可靠。这就是我们沿用多年的预防性维修思想。而根据对故障数据的统计分析却表明，定期维修对许多故障的控制并不起作用，有时定期维修并不能保证维修后的零件在固定期限中不发生故障的几率减小。过多的拆修反而易产生人为故障，增加维修消耗，降低维修效率。

以可靠性为中心的维修是现代维修理论的核心。是从系统的观点看问题，视维修对象的研制、设计、制造、使用与维修都是与维修有关的环节，各个环节都围绕着可靠性这个中心进行工作。这种维修思想也是对传统的“以预防为主”的维修思想的继承和发展。随着可靠性理论的深入研究，可靠性技术在设备设计、制造和试验中的广泛应用，由于在设备使用、维修中重视了数据资料的积累和处理，使得掌握设备零部件及总成的故障有了可能。根据这些情况的变化，人们对维修的认识由原来的“工作—磨损—故障危及安全”，演变为“采取积极有效的措施，控制设备可靠性下降的因素，以保持恢复设备的固有可靠性”。

通过对设备可靠性诸因素的分析，科学地确定维修工作项目，优选维修方式，确定合理的维修周期，只做必须做的维修工作，使设备的可靠性得到恢复，同时又能节省维修时间和费用。

对于可靠性为中心的维修，见图2（SRCM的分析流程图）。对于可靠性为中心的维修，我们应进行相应的工作：

◆接受可靠性为中心的维修的理念。

◆由于核电厂运行的特殊性，我们应该以SRCM作为一种工具来完善我们的维修体系，使我厂能够安全、稳定地运行。

3.3引进更多的状态监测手段

设备的状态监测通常是指通过测定设备的某一特征参数（如振动、温度），来检查其状态是否正常。设备故障诊断技术是通过了解和掌握设备在线使用的状态，对设备可能要发生的或已经发生的故障进行预报、分析、判断，确定故障性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及后果，提出控制故障继续发展的措施，通过采取调整、维修、治理的对策消除故障，最终使设备恢复正常状态。

状态监测现在分为离线监测及在线监测。离线仪器主要有多功能数据采集器及其配套软件、红外热像仪及其配套软件、轴承听诊器，测振仪、点温仪、转速表等监测设备。而在线仪器则包括电机电气数据采集，如通过对设备运行时的电流，电压进行采样并进行相应的分析，从而确认电机的状态。

对于状态监测，我们提出如下建议：

◆引进更多状态监测的手段，不仅仅包括现有的测振，测温，还应该包括电气状态监测等手段。如：转子断条诊断；匝间短路诊断；谐波分析诊断等等。

◆制定合理的状态监测的频率，关键、重要设备的状态监测频度可以设置频度多一些，对于这些设备的安全、可靠运行更有保障。

◆建立状态监测的数据库及应用平台。使更多的设备管理人员能够使用到状态监测数据，从而对设备的运行有了更好的了解，同时也为今后的设备管理提供数据基础。

4.结束语

设备管理是一个持续改进的过程，它需要针对设备本身的状态变化不断调整。我厂的电机设备随着服役日期增加，状态日益老化。针对这种情况如何将一些先进的设备管理技术与手段运用到实际生产中来就需要我们每个人的努力。

三菱电机汽车智能制造系统 篇7

2013年4月德国政府提出“工业4.0”战略。工业4.0有一个关键点, 就是“原材料 (物质) ”=“信息”。具体来讲, 通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统 (CPS, CyberPhysical System) 相结合的手段, 将制造业向智能化转型。

“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的革命性的生产方法。

日本“智能制造系统 (IMS) 国际”, 是基于人机一体化系统, 高度柔性与集成的生产方式。可以看出“智能制造”是各国战略的关键所在。

三菱电机的e-F@ctory是根据日本在1989年提出的智能制造系统概念, 在工业生产中实现“从资源驱动→信息驱动”的生产、管理、物流等完整系统。

以下从智能生产、智能管理和智能物流三个方面来论述三菱电机的汽车智能制造系统——e-F@ctory。

智能生产

1.先进控制和优化

三菱电机最新的i Q-R系列的CPU性能比之前的产品有了大幅度的提升 (见图1) 。首先, i Q-R系列采用了新开发的高速系统总线, 从而可以大幅缩短生产节拍时间 (见图2) , 其次, i Q-R系列编程采用全新的GX Works3软件, 结合与众多合作伙伴一同开发的程序库MELSOFTLibrary, 可以高效地进行程序开发。

另外, 三菱电机的CC-Link IE Field是基于工业以太网技术的全方位现场网络, 其通信速率高达1Gbps, 可进行PLC与PLC间通信、高速I/O控制、安全控制和运动控制, 可实现星型、线型和环形的灵活配线, 得益于这样的灵活性, 可以很方便地进行设备的扩展。

2.智能诊断和维护

当iQ-R系列PLC发生故障时, 仅需将电脑通过U S B电缆连接到CPU模块, GX Works3软件即可自动开始诊断, 并显示出现错误的模块、错误信息和处理方法, 省去了一系列烦琐的软件操作。

当CC-Link IE Field网络发生故障时, 编程软件可以图形方式直观显示系统网络构成, 快速确定故障位置, 有助于尽早解决网络故障, 缩短停机时间。

传统的传感器只会提供开关状态的信息, 如果传感器出现故障, 用户需要花费大量时间去现场查找问题所在。三菱电机集团旗下Anywire公司的Any Wire ASLINK是能够实现数据链路功能的智能传感器, 可以提供来自生产线底层传感器的诊断信息, 有助于进行预防性维护和故障的排查。使用Any Wire ASLINK前后的对比如图3所示, 为客户带来的优势一目了然。

智能管理

三菱电机e-F@ctory的管理系统有一般用到的车身生产指令系统、喷涂生产指令系统、组装生产指令系统、检验生产指令系统和安灯系统, 还包括:数字化工厂建模、工具工装管理、设备管理、物料管理、人力资源管理、车间计划排程、质量管理、产品追溯、能源管理……

通过e-F@ctory可以对生产的进度、产品的品质、设备的运转状况、能源的消耗进行“可视化”, 实现管理自动化。e-F@ctory采用了三菱独有的MES模块, 比其他采用OPC方式的系统速度更快、成本更低。

(1) 生产制造的可视化。通过M E S接口产品, 可以直接连接生产设备和MES (制造执行系统) , 生产现场采集到的设备、质量、能耗等数据直接发送至数据库中, 实现生产现场信息的“可视化”, 与企业管理的纵向整合 (见图4) 。

(2) 能源消耗的可视化。三菱电机提供一系列的能源可视化产品, 可以对工厂中能源的使用情况进行采集与分析。节能支援产品主要有Eco Web ServerⅢ节能数据收集服务器、Eco Monitor Pro能量测量仪、WDU断路器、ME96SS系列多用电子测量仪、QE-MELSEC-Q系列电力测量模块/绝缘监测模块和Eco Monitor Light能量测量仪等。

通过以上这些产品, 可以搭建能源可视化管理系统 (见图5) 。

(3) 高级综合监控系统。三菱电机的SCADA软件MC Works64支持丰富的FA设备, 同时提供高性能的监控系统。

通过设定, 有效利用用户累积的故障处理经验知识, 在设备发生故障时帮助用户尽快修复设备, 分析设备故障原因和发生次数, 把握趋势并进行预防性维修, 可用Microsoft E x c e l创建任何样式的分析结果报表。

实现工厂、设备、机器单位的电、燃气等能源消耗量和CO2排放量的可视化。通过分析数据, 减少不必要的能源消耗, 降低成本。可将每天、每个月的能源消耗量体现为图表, 并简单地切换显示。可用Microsoft Excel创建任何样式的分析结果报表。

智能物流

作为e-F@ctory的子系统:物料管理、防错系统等, 其系统硬件由三菱电机集团旗下Any Wire公司提供, 包括Poka-yoke防错指示灯产品、Aslink网络等 (见图6和图7) 。

通过以上Poka-yoke防错指示灯产品构建的SPS (Set Parts Supply) 物流配货方式能够帮助总装车间提高生产效率、提高产品品质并满足多车型共线生产的柔性化要求。

浅谈电机系统的选用 篇8

节能减排在当今世界是一个无法回避的话题, 其影响着世界经济的发展。作为节能减排重点的工业领域, 其中电机系统节能潜力巨大, 全球主要发达国家都将提高电机能效作为重要的节能措施。

1电机能效

我国2006年发布了电机能效标准 (GB18613—2006) , 近年来参照IEC标准组织进行了修订, 新标准 (GB18613—2012) 于2012年9月1日正式实施。按照国家新标准, 高效电机是指达到或优于GB18613—2012标准中节能评价值的电机。

电机能效标准如表1所示。

2高效电机

高效电机出现在20世纪70年代第一次能源危机时, 与一般电动机相比, 其损耗下降约20%左右。由于能源供应的持续紧张, 近年又出现了所谓超高效率电机, 其损耗又比高效电 机下降15%~20%。这些电机的功率等级与安装尺寸关系以及其他性能要求则与一般电动机相同。

我国目前广 泛应用的Y系列电动 机效率平 均值为87.3%;高效电机的效率平均值为90.3%, 超高效率电机其效率平均值为91.7%。

我国高效电机发展现状:

(1) 2003年Y3系列电机。从2002年底起淘汰热叠轧工艺, 停止生产热轧硅钢片, 设计了“以冷带热”的Y3系列电机。该系列电机采用冷轧硅钢, 全系列基本满足GB18613能效限值标准。

(2) 2005年高效电机 (IE2) ———YX3系列电机。中小型电机中满足GB18613节能评价 值即中国2级、IE2级的高效 电机。从导磁材料选择、冲片研究、通风改善等方面改进, 效率平均提高2.76%。

(3) 2010年超高效率电机 (IE3) ———YE3电机。针对美国2011年将在全球率先强制推行超高效率标准电机, 由国内电科所牵头, 研制开发超高效率电机系列产品。该电机损耗值比高效电机降低20%。

(4) 2012年超超高效电机 (IE4) ———YE4电机。针对新国标GB18613—2012要求, 由国内厂家开始试制。

3电机系统

电机系统是指由控制装置、电动机及其拖动的负载机械和管网等设备组成的系统。

3.1电机系统的基本要求

对供电电源质量的要求: (1) 电源电压与额定电压的偏差范围为-5%~5%。 (2) 三相电压系统负序分量不超过正序分量的1% (长期运行) , 或不超过1.5% (不超过几分钟的短时运行) , 且零序分量不超过正序分量的1%。 (3) 电源频率偏差不超过额定频率的±1%。

对电机系统功率因数的要求:应根据电机系统运行方式合理实施无功补偿, 补偿后设计工况下功率因数应不低于0.9。

3.2电动机选用的基本原则

(1) 匹配:电动机应与被拖动机械的负载特性相匹配。在满足负载要求的前提下, 经济合理地确定电动机的额定功率和类型。

(2) 电压:电动机的额定电压应根据其额定功率和所在系统的配电电压或供电电源的输出电压选定。

(3) 环境:根据工作场所的环境条件, 选择相应防爆型式、外壳防护等级和绝缘等级的电动机。

(4) 质量:电动机的一般性能、安全性能、防爆性能以及噪声和振动要求应符合相关标准。

(5) 连接:电动机与被拖动负载的转轴宜采用联轴器直接连接。

(6) 起动:起动方式应符合GB50055的规定。大功 率、高电压三相同步电 动机宜采 用无换向 器同步电 动机方式 进行起动。

(7) 转矩:堵转转矩、最大转矩、最小转矩、转速及其调节范围等, 应满足所拖动的负载在各种运行方式下的要求。

(8) 特殊要求:在有频繁起动、高起动转矩和冲击负载等特殊要求时, 可选用相应的专用电动机并进行转矩校验。

(9) 变化负载:对于有规律变化的负载, 应根据其工作制和定额, 按GB755选择相应工作制类型与定额的电动机。

(10) 调速负载:对于需要调速的负载, 宜根据调速范围、效率及长期经济效益等因素, 选择适合于调速方式的电动机。

3.3不调速电动机的选用

(1) 类型的选择。中小容量的机械负载, 当起动、制动比较频繁, 要求起动、制动转矩较大时, 应选用堵转转矩 大、堵转电流较小的笼型三相异步电动机。在堵转转矩不能满足要求时, 可选用高转差式三相异步电动机或绕线转子三相异步电动机。对于拖动风机、泵、压缩机的高压大功率电动机, 当在技术经济上合理时, 宜选用三相同步电动机。

(2) 额定功率的选 择。应使电动 机的平均 负载率不 低于60%。平均负载率低于50%时, 在改建和扩建设计中应更换成较小额定功率的电动机。额定功率大于250kW时, 宜优先选用高压三相交流电动机。连续运行、稳定负载时, 其额定功 率应大于负载轴功率。对于变工况连续工作, 应求出平均等效功率, 电动机的额定功率应大于等效功率, 并应对起动性能和 过载能力进行校核。对于短时或断续工作, 宜选用相应工作制的电动机, 并使电动机额定功率略大于负载的功率。也可选用连续工作制电动机来 替代, 电动机的 额定功率 应略大于 等效功率, 并应对电动机的起动和过载能力进行校核。

3.4调速电动机的选用

(1) 类型的选择。电动机的结构和性能应适合于变速运行要求。在采用变频调速装置进行调速时, 应选择适合于变频调速装置供电的电动机。在采用内反馈串级调速装置进行调 速时, 应采用定子有两套绕组的绕线转子三相异步电动机。机械负载只要求有两种或三种转速时, 可采用双速或三速三相异步电动机。

(2) 额定功率的选择。在负载对起动、制动和过载能力没有特殊要求时, 电动机的 额定功率 应等于或 略大于负 载轴功率。对于频繁起动、制动, 或者要求有 较高短时 过载能力 的负载, 应在满足最大转矩和起动转矩要求的前提下, 选择电动 机的额定功率。一般宜使电动机的额定功率大于负载轴功率。

3.5主要调速方式

电机系统进行调速设计时, 应根据负 载的类型、风 机或泵或空气压缩机的 特性、调速范 围、起动转矩、年 负荷曲线 等要求, 考虑寿命周期成本。根据寿命周期成本分析, 作出不同 方案的技术经济分析比较, 选择寿命周期成本最低的方案。厂房布置、电气布线、继电保护等应符合电机系统调速设计的要求。

(1) 变频调速:是改变电动机定子电源的频率, 从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变 频电源的变频器。

(2) 变极调速:是通过改变定子绕组极对数即改变定子绕组接线方式来改变旋转磁场同步转速进行调速的, 是一种无附加转差损耗的高效调速方式。通常双速电动机的定子是 单绕组, 三速和四速电动机是双绕组。

(3) 串级调速:是在绕线式电动机转子回路中串入一个与转子电动势相反的附加电动势, 可减少转子电流, 降低转子 的转矩, 同时可将电动机在调速时所产生的转差功率送回电网以实现平滑调速和节电。

(4) 开关磁阻调速:由电动机和控制器组成, 电动机内安装有位置传感器, 控制器由功率电路和控制电路等单元组成。

4结语

煤矿电机应急调速系统综述 篇9

根据煤矿电机应急调速系统所使用的环境及工作特点, 系统的功能要求如下:

1. 此套系统作为煤矿应急系统使用,

因符合煤矿安全生产的要求, 布局合理、结构紧凑、电气隔离等;符合煤矿生产环境的要求, 现场温度和湿度, 电磁辐射等级;防爆等级等。

2. 此系统的调速功能应满足煤矿中多数电机运转的要求:

软启动、多功能、高精度、大转矩、电源故障保护、多种上位机通讯功能、完全、锁相功能, 具有电机保护的功能 (符合国家煤矿电动机保护的标准) ;

3. 系统应具有两层网络结构, 现场控

制器 (变频器) 控制电机运行并采集相关信息, 用于主控制器的分析与处理, 上位机在中央控制室将电机及变频器的工作反映在显示器上, 工作人员监控系统自动运行, 并在必要时作出决策。

4. 此系统作为其他变频器出现故障的情况下的应急使用, 应具有投入运行快的特点。

5. 系统具有快速切换变频器的功能。

自动切换、人工切换和手动切换两种功能。当系统发出报警或正在使用的变频器异常运转, 但依然在运行时, 应急变频器与发生故障的变频器进行切换, 为自动切换。在故障变频器停止运行或电机停止运转时, 由人工设定电机参数启动应急变频器为人工切换。人工手动打开变频器与电机连接开关, 然后启动变频器的为手动切换。

6. 系统应具有完备的报警能力。

以便实现对变频器真实状态的提前预判, 及时作出是否切换、选择哪种方式切换的决定;

7. 系统具有在线及现场监控功能。

使用触摸屏在现场进行实时监控, 在上位机上设计监控系统, 实现在线实时监控。

二、煤矿电机应急调速系统的控制方案

根据上一节所介绍的系统功能要求, 设计系统控制方案如下:

由上图可以看到, 整个控制系统由总线将主控制器PLC、变频器、切换装置连接起来, 应急调速系统中应急变频器是这样工作的。变频器1、变频器2等的输出信号 (电压、频率、转速) 输入到PLC, 由PLC内部的A/D转换模块再把它转换为数字信号并记录。一旦变频器1或2出现故障报警, PLC启动将应急变频器, 并把已保存的故障变频器中设定的参数 (如电机参数、频率上下限等) 设定为应急变频器的参数。如果此时故障变频器仍在运行, 待到两变频器同频同相时, 切换变频器。如故障变频器停止运行, 则使用应急变频器重新启动电机。应急变频器的运行是由PLC控制的, 其输出转速信号输入到PLC, 经转换运算处理后, 与系统设定的值进行对比, 得到信号的偏差值, 再通过模糊-PID控制算法得到应急变频器新的运行参数, 转换为模拟信号后去控制变频器的输出频率, 进而控制电机的转速。主控制器通过计算偏差信号值的正负, 决定电机的转速是提高还是降低。系统整体结构如图:

三、煤矿电机应急调速系统的组成

为了实现以上功能, 系统的结构由PLC、变频装置、人机界面、切换装置、通讯接口和报警装置等组成。其中人机界面采用触摸式显示屏。图2是其完整的电机应急调速系统框图:

1. PLC

PLC是应急调速控制系统的核心, 它通过采集系统中各变频器记录的相应电机信号, 故障报警信号, 并对采集到的数据进行分析, 实施相应的控制算法处理, 然后对变频器、切换装置做相应的控制动作, 以实现对系统的控制。

2. 变频装置

变频器是实现对电机转速的控制, PLC将控制信号输入到变频器, 进而改变变频器的输出频率, 实现对电机的运行频率的控制。系统运行时, PLC控制系统检测变频器1的反馈的信号, 如果变频器1发生故障发出报警, 判断其故障类型, 如仍在运行, PLC将电机1的参数导入应急变频器并变频运行, 待同频同相时, 先将故障变频器1从先前投入运行的电机中脱出, 并将该电机切换到应急变频器下运行。如变频器1由于故障停止运行, 在延时一段时间后, 由应急变频器重新启动电机1。

3. 人机界面

操作人员通过人机界面修改系统的初值参数的设定, 如管网压力初值, 变频器、PID控制器等初值参数。获取供水系统的相关信息, 系统的运行状况及设备是否故障, 监视供水系统的整个运行过程。

4. 切换装置

切换装置:当变频器需要定期检查维护、变频器出现故障征兆或变频器故障是, 在PLC的控制下实现变频器与应急变频器之间的切换工作, 由转换开关, 锁相环同步控制器, 继电器, 交流接触器等组成。

5. 串行通讯接口

通讯接口是数据进行交换的桥梁, 是每个控制系统的不可缺少的组成部分。用于同上位PC机或工业监控系统之间进行交换。

6. 报警装置

报警环节是每个控制系统应具有的一个环节, 为了防止控制过程中因电机过载, 变频器出现异常, 以及出现故障的变频器波及其他设备, 导致整个系统的运行出现故障, 系统必须对各种可能出现的故障信号进行实时监测, 并由PLC判别其故障原因, 进一步采取相应的保护行动, 避免损失。

四、结论

本文综述了煤矿电机应急调速的功能要求、控制方案及其组成, 对煤矿电机的应急调速有很好的启示。

参考文献

[1]张楠, 赵嘉博.我国煤矿机电设备变频技术的应用现状[J].沈阳工程学院学报 (自然科学版) , 2009 (1) ;64-66.

[2]白志明.变频调速技术在煤矿给煤机中的应用[J].河北煤炭, 2006 (5) ;16-17.

发电机励磁系统改造 篇10

根据发电企业励磁专业技术监督工作“强条”要求, 并网发电机必须配置, 具有自动调整励磁功能的微机励磁装置。要求励磁控制系统能对电力系统的静态和暂态稳定起作用。提高励磁控制系统的可靠性并实现复杂控制规律的控制。近年来微机处理机发展迅速, 应用技术日趋成熟, 为微机型自动励磁调节器的开发提供了坚实的技术基础。我厂#1、#2发电机采用的是同轴直流发电机励磁系统励磁, 这是一种较为原始的方式, 虽然原理简单, 便于理解和操作, 但是直流励磁机励磁系统工作稳定性差, 运转噪音高, 反应速度慢, 故障率高, 整流子和碳刷维护困难, 而且维修期长, 已远远不能满足现代电网对发电机提出的快速励磁的要求, 目前已到必须由以半导体整流器为励磁功率单元, 由半导体元件构成的调节器共同组成的所谓半导体励磁系统所取代的时期, 采用此方式具有投资少, 使用灵活, 反应速度快, 便于维修的特点, 它以成为同步发电机的励磁发展方向, 其中全静态自并励以其接线简单, 可靠性高, 一次投资少等被广泛接受。因此, 我厂于2012年5-10月, 对#1、#2发电机同轴直流发电机励磁系统改造为全静态自并励励磁装置。本文就结合该发电机改造过程谈谈自并励汽轮发电机励磁电源的几个问题:自并励接线方式、自并励的起励、试验电源、保护可靠性等。

2 自并励装置的特点

全静态自并励励磁系统由励磁变压器、励磁调节装置、功率整流装置、发电机灭磁装置及过电压保护装置、起励设备及励磁操作设备等组成。全静态自并励励磁方式与旧的励磁方式相比, 具有以下几方面的优点。

2.1 励磁系统可靠性增强

旋转部分发生的事故在以往励磁系统事故中占相当大的比例, 但由于全静态自并励磁方式取消了旋转部件, 减少了事故隐患, 可靠性明显优于直流励磁机励磁。在自并励励磁系统中采用了冗余结构, 故障元件可在线自动切换, 有效地减少了停机概率。该系统对运行、维护的要求相对较低。

2.2 电力系统的静态、暂态稳定水平提高

由于全静态自并励励磁系统响应速度快, 电力系统静态稳定性大大提高。自并励方式保持发电机端电压不变, 对单机无穷大系统静态稳定极限功率为:

式中Ug-机端电压

Us-系统电压

Xe-发电机与系统的等值电抗

而常规系统在故障过程中只能保持发电机暂态电势Eq'不变, 其极限功率为:

式中Eq'-发电机Q轴暂态电势

Xd'-发电机D轴暂态电势

根据公式 (1) 和 (2) 计算得出Pmax大于Pmax', 说明大大提高了静态稳定极限。

对于可能引起的系统低频震荡, 可采用先进的控制规律或配置电力系统稳定器加以解决。发电机出口三相短路是全静态自并励励磁系统最不利的工况, 此时机端电压及整流电源电压严重下降, 即使故障切除时间很短, 短路期间励磁电流衰减不大, 但在故障切除后机端电压恢复的时间里, 自并励系统的强励能力有所下降。为解决这一问题, 在系统设计中计算强励倍数时, 整流电源电压按发电机额定电压值的80%计算, 即机端电压为额定时强励能力提高25%, 因目前发电机出口母线均为封闭设计, 发电机三相短路可能性基本消除。因此自并励系统强励倍数高, 电压响应速度快, 再加上选择先进的控制规律, 能够有效提高系统暂态稳定性。

3 自并励接线方式

目前自并励的接线方式主要有三种方式:接于发电机出口母线、接于厂用母线、接于系统侧。比较三种接线方式第一种是比较简单、优先的方案。我厂#1、#2发电机的励磁系统改造选用了第一种方式。接于发电机出口母线的接线方式励磁电源取自发电机机端并联变压器。接线方式比较简单, 只要发电机在运行, 就有励磁电源。该方式可靠性高, 当外部短路切除后, 强励能力便迅速发挥出来。缺点是励磁电源受机端电压影响, 当线路首端发生三相短路故障时, 由于机端电压下降, 会使强励作用有所减弱, 对暂态稳定不利, 在负荷中心的发电机则可能对系统的电压稳定产生影响, 如果较长时间短路未被切除, 则不能保证励磁。我厂#1、#2发电机采用母线汇集接至110KV升压变的接线方式, 发电机三相短路的可能性很小, 其产生的不利影响可按升压变高压侧故障考虑。对于机端单相接地故障 (占短路故障总数的80%左右) , 机端电压可达0.7Ue以上, 仍可有效进行强励。而且对于这种接线方式, 机端故障后应切除发电机, 自并励的缺点不影响发电机。对于发电厂高压母线出口近端三相短路, 虽然母线电压大幅度下降会影响强励倍数, 但现代电网大都配有快速动作继电保护装置及快速断路器, 能够将短路迅速切除 (0.1~0.2) s, 短路一旦切除, 发电机电压迅速恢复, 强励能力也就跟着恢复。可以说采用现代技术的继电保护及快速断路器, 不但弥补了自并励系统在这方面的缺点, 而且对保持暂态稳定来说, 快速切除故障比提高励磁系统性能更为重要。如果不能迅速地将近端三相短路故障切除, 即使采用其它励磁方式, 也不能维持发电机的暂态稳定。

4 自并励方式的起励与试验电源

当发电机被汽轮机拖动至额定转速时, 发电机转子铁芯剩磁可能使发电机电压升至几十伏或数百伏 (约为额定电压的1%~2%) , 对于励磁变接于机端的方式, 励磁调节器由于同步电压太低, 无法形成触发脉冲, 励磁回路无法导通, 这就需要采取措施, 其中最常见的办法就是外加起励电源, 供给初始励磁, 待发电机电压升到一定值时自动退出, 由调节器自动升压至额定值。我厂#1、#2发电机励磁系统改造采用了此办法, 在380V厂用段上接出一回路供起励和试验电源用。

5 调节器的保护设置

我厂#1、#2发电机选用的是微机型励磁调节器, 随着励磁控制规律中单变量向多变量、线性向非线性发展使得励磁调节器能够在改善机组、电网稳定性方面起着重要的作用。

5.1 PT熔丝断

如果检测到仪表PT熔丝断, 发PT熔丝断信号, 如果是测量PT熔丝断, 则除发PT熔丝断信号外, 面板显示切手动故障, 励磁调节器转手动运行。

5.2 失脉冲检测

当检测到失脉冲故障后, 失脉冲经继电器动作, 面板显示失脉冲信号。

5.3 低励限制保护

低励限制作用于保证发电机在欠励磁工况下稳定运行和定子端部铁芯温度不超过容许值的措施。判定低励限制的条件是:bp-c Q>D。其中b、c由发电机及电网的参数和特性决定的系数。D的设定分为限制线D1与动作限D2。当低励磁条件D1满足时, 励磁调节器发低励信号, 闭锁减磁, 并自动进行增励操作直到低励故障消失。当低励条件D2满足时, 除执行上述操作外, 延时1s切手动。

5.4 过励限制保护

过励限制是用于防止发电机转子免受过热损害的保护措施 (该保护于并网后自动投入) 。采用反时限特性。当发电机转子电流大于2.25倍额定电流时, 瞬时封锁脉冲退出运行。当发电机转子电流大于1.06或小于1.0倍额定电流时, 进行反时限积分, 当积分值达到定值时, 发出“过励”信号并自动进行减励操作, 直到转子电流回到额定值。当发电机转子电流在1.0到1.06倍额定电源时, 积分值保持不变。

5.5 过磁通V/Hz限制保护

V/Hz保护用来保护发电机和升压变免受过磁通损害的保护措施。当发电机端电压V/Hz比大于整定值Ⅰ段时 (1.05) 时, 发“V/Hz”报警信号, 并自动进行减励磁操作, 直到故障消失, 当发电机端电压V/Hz比大于整定值Ⅱ段时 (1.10) 时, 除执行上述动作过程外, 延时1s发切手动信号, 励磁调节器转为手动方式运行。

6 灭磁及过压保护装置

在发电机转子回路设置灭磁开关, 配备相应的非线性灭磁电阻。转子过压保护装置采用压敏电阻。

结束语

电机管理系统 篇11

关键词：直流电机；可编程控制器

引言：直流电机在电机调速系统中占有重要的地位，因为他的调速性能较好，不但调速方便，而且在磁场条件符合的情况下，电枢电压和转速成正比，转矩更易于被控制；起动性能较好，可以比较平滑调节速度。具有优良的动态特性。在挖掘机、轧钢机矿井卷机、造纸机和高层电梯等领域已经得到了广泛的应用。

一、直流电机调速的基本原理

直流电机可以分为三种，分别为串励直流电机，并励直流电机，他励直流电机。本文针对他励直流电动机调速进行设计。当有电流I流过电枢，将会产生电磁转矩，电机的转子开始转动，由于转子在磁场中处于通电状态，产生感应电动势。线圈进行转动的过程，当线圈处于该位置的时候，再转动180度，处于这两个状态的感应电动势是相反的。利用换向片使得输入电流的方向不变。载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直，作用在导体上的电磁力大小为：F=B·l·I

气动机械手工作压力为0.6MPa，最高压力可达1Mpa。机械手具有二个直线运动和一个旋转运动自由度，用于将原工作台上的物品搬到其左侧工作台上。整个机械手在工作中能实现上升/下降、左旋转/右旋转、夹紧/放松功能。机械手的工作流程如图2所示。

二、他励直流电机的调速特性

直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为：n=■

式中 Ua——电枢供电电压（V）；

Ia ——电枢电流（A）；

Ф——励磁磁通（Wb）；

Ra——电枢回路总电阻（Ω）

由上面的公式可得他励直流电机的调速方式有以下3种：

1. 改变电枢电路串接电阻

2. 改变电动机主磁通

3. 改变电动机电枢供电电压

本文采用第三种调速方式。电源电压作连续变化时，转速可以平滑地进行无级调节，只能在额定转速以下调速；速度可调范围较大，适合于转矩不变的场合进行调速。

三、直流电机调速系统的设计

I/O分配表。当有正转信号I0.0时，直流电机开始以初始终速度转动，此时可以对直流电机的速度进行重新选择设定，通过手动对触摸屏输入新的速度值，并确定。直流电机转速立即改变为预置值。当正转信号I0.0或直流电机处于停车状态时，按下反转按钮，直流电机以初始速度进行反转。不管电机在何种状态下运转，当按下急停按钮时，电机立即停止运转，确保当危险情况出现的时候，电机能及时停止转动，避免危险情况的发生，对机器造成损坏或者造成人员的伤亡。

四、程序的设计及其调试

调试过程中，纠正了之前对编码器接线的误解。接线部分相对还是比较顺利的，通过这次接线加深了对NPN型和PNP型编码器接线的认识。接完线之后对程序进行调试的过程中，发现做程序的时候没考虑直流电机带有减速器，而且编码器不是直接安装在直流电机上，因为本次设计选的直流电机不是双出轴的直流电机，这样做反馈信号矫正的程序必须考虑该传动比，后期对程序进行的修改。最终调试成功。利用组态王软件可以在组态页面直接显示工作时间，直观显示直流电机的转速，可以实现异地控制。

可以做启动与停止的切换，在设置按钮按下后进行的命令语言，当＼＼本站点＼启动==1时，点击被设置的对象，＼＼本站点＼停止=1。对应本设计中PLC中的编程语言，和组态王中数据词典设置的变量，即当PLC程序启动运行的时候，按下被设置对象，PLC停止运行程序；当＼＼本站点＼启动==0时，点击被设置的对象，＼＼本站点＼启动=1。对应本设计中PLC中的编程语言，和组态王中数据词典设置的变量，即当PLC程序停止运行的时候，且PLC处于开机上电状态，按下被设置对象，PLC启动运行程序。

五、结束语

利用组态王软件组态可以做简单的人机界面，而且与PLC进行通信，实现计算机对PLC的实时控制和对PLC的远程监控。通过组态王软件可以自己编辑动画，形象地反馈系统的运行情况，在远程操作的过程中，使操作者能进一步理解整套工序的进行。组态王软件特别适合于按钮较多的场合，可以代替大部分按钮，这样不仅可以节省成本，还可以节省大量接线，使得设备更加简洁。

参考文献：

[1] 杨东， 黄永红， 张新华， 吉敬华. 用PLC基本指令实现自动运动定位控制的研究[J]. 微计算机信息， 2010， 26（2-1）： 62-64.

发电机控制系统改造 篇12

1 改造接线图

改造接线图如图1所示。

2 PLC程序设计

ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1

TITLE=程序注释BEGIN Network 1//网络标题//手动LD I0.1 AN M0.7 LPS

A I1.2=M0.0 LRD

A 10.7

AN I1.0=M0.1 LPP

A I1.1

A I1.2=M0.2 Network 2//自动

LD 10.0

LD M1.1

O M0.6

ALD AN M0.7

A I1.2

AN T101

LPS

TON T100,200

LDN T110

O M1.2 ALD=M0.4

LPS AN T100=M0.5 LRD

A T100

TON T110,200

LPP=M0.6

Network 3//电子调速器得电

LD MO.0

O M0.6=Q0.5

Network 4//额怠速控制

LD M0.1

O M0.4=Q0.6 Network 5//启动马达

LD M0.2

O M0.5=Q0.0 Network 6//怠速灯

LD Q0.6=Q0.1 Network 7//额速灯

LDN Q0.6=Q0.2 Network 8//低压报警

LD M1.4=Q0.3 Network 9//超温报警

LD 10.2=Q0.4 Network 10//发电

LDN 10.6=Q 1.1 Network 11//市电

LD 10.6=Q1.0 Network 12//故障综合

LD I0.2O M1.4=M0.7 Network 13

LD I0.0 A I0.6 LPS EU=M1.0 LPP

ED=M1.1 Network 14//市电恢复检测LDN T101

LD M1.0

O M1.2

ALD

A M0.6=M1.2 TON T101,200 Network 15//低压报警等待

LD Q0.0 O M1.3 AN T103=M1.3 AN QO.O Network 16

TON T103,600//低压报警等待LDN M1.3A I0.3=M1.4

END-ORGANIZATION_BLOCK

3 结束语