过载保护

过载保护（共11篇）

过载保护 篇1

故障现象:开机, 机器能得电, 做透视或照片检查时, 机器出现过载保护, “Faul”灯亮, ma显示窗显示为“Fb”, 此时, 机器不能进行任何检查, 按复位键, 能将faul及Fb熄灭, 但还是曝光进入保护状态。

检修过程:根据故障现象, “Fa”显示表示电源电压过高。首先测量市电压, 三相电压均为380V, 正常;拆开主机柜, 对照原理图, 测量+VC, 地, -VC电源电压, +VC对地+260V, -VC对地-260V, 正常;查平衡电阻RC+, RC-, 两点阻的阻值均为无穷大, 因这两电阻已烧断。为弄清故障原因, 检查电源后级, 结果发现场效应组件前级大电流保险F1烧断, 说明电源后级有短路性故障, 重点检查B组电源部件, B组场效应组件是六只大功率场效应管组成, 将B组的固定螺丝松开, 拆除+VC, -L及输出引线, 将组件取下, 用万用电表二极管档对+VC, -L进行测量, 结果显示为0.00, 用200Ω档测量显示阻值为0, 说明+VC, -L及输出端严重短路, 为进一步证实故障所在, 将组件拆下, 与A组的同型号进行对照测量。其中, 场效应管的型号为IM 300-120L300A 1200V日本富士, 用数字万用表二极管档测定结果如表1。

根据测量结果, 判断B组场效应管严重击穿, 引起F1烧断, 使机器无法工作, 进一步对高压电缆进行检查, 发现透视管插头有焦味, 凡士林变色, 经清洁处理后, 接好高压电缆, 更换六只场效应管和电阻。仔细检测拆卸过的电路, 开机测量B组的电压, 确认无误后, 进行调试, 选择低条件50k V进行透视, 曝光, 无过载现象, 提高条件进行调试, 一切正常, 故障排除。

参考文献

[1]王锐霞, 马顺平.岛津800m A X线机过载故障的检修[J].医学美学美容:财智, 2002, (8) :64-64.

[2]王锐霞, 马顺平.岛津800m A X线机过载故障的检修[J].医疗装备, 2002, (8) :64-64.

[3]滑莎, 张良, 马洪涛.小型UPS电源功率管过载保护电路设计[J].河北工业科技, 2010, (6) :398-400.

[4]刘克承, 王卫国, 李斌.星用DC-DC变换器过载保护电路的有效性分析与设计[J].电子产品世界, 2010, (4) :41-43.

过载保护 篇2

蒙海强 北京农业工程大学（100083）

电动机是将电能转换成机械能的设备，在能量转换过程中要损失部分能量，使电动机发热，温度升高。其结果，影响绝缘的寿命和电动机的其它性能。例如，发热使气隙减少，引起附加损耗增加和转矩减小。

按照电动机运行时的发热情况，可把负荷分为长时运行，短时运行和重复短时运行三种基本情况。

长时运行是指电动机运行时间足够长，在运行时间内电动机已达到稳定温升。

短时运行是指在运行内电动机发热尚未达到稳定温升，而在无负荷时间内又足以冷却到周围环境温度。

在异步电动机实际使用时，常常会出现过负荷的现象。长期过负荷或过负荷太严重就会使电动机损坏。电动机过负荷的原因主要有：

l．电能质量差 非正弦电压，不对称电压，电压和频率偏离额定值过多等是电动机过负荷的普遍原因。

在农业供电中。由于供电设备容量不足，或供电导线截面太小，使电压损失过大，造成负荷电压太低。当供电电压低于额定值时，电动机定子电流和转子电流都增加，使绕组中的铜损增加，致使电动机发热，从而导致绝缘材料过早老化。

当电网电压增加时，电动机的激磁电流增加很多，走子的铜损，定子与转子的铁损也要加大，结果使电动机过热。不对称的电网电压，使电动机内部的基波磁场被削弱，电磁转矩下降。但是负荷的阻力转矩不变，这样，电动机的定子电流将增大．导致铜损增加。此外，高次谐波磁场引起定子．转子和铁芯中的铁损剧增。电动机发热。

不对称电压过大造成电动机各相电流分配不平衡．使某一相绕组有可能过负荷．

电网交流电频率增加时，定子和转子电流都增加．最后导致绕组中的铜损上升．电动机过负荷。

2．断相运行 断相运行时，定子绕组过热而烧毁电动机。在实际使用过程中．造成断相运行的原因是．熔断器熔断，供电导线断开，空气开关、刀闸、磁力起动器触点损坏，电动机出线与接线端子间联线松脱。3．电动机机械故障轴承磨损、严重时使转子与定子相碰，形成附加阻力矩，导致电动机定于电流增加，电动机过热。

4．繁重工作制电动机频繁起动、制动、正反转运行、低速运行时间过长等，造成电动机电流过负荷。

5．工艺过程中损坏采矿与建筑材料工业，其工艺以生产和运输矿石或沙矿为对象，其工艺过程中负荷往往变化很大。

由此可见，电动机过负荷引起电流增加，损耗增大，绝缘过热。

电动机的额定容量是由绕组绝缘受热条件决定的，而绝缘寿命则由温度决定。但是绝缘寿命不是由年均温度决定，而是由最高温度决定，只要绕组中任何地方的绝缘破坏，就导致电动机的损坏。

根据我国标准，绝缘材料的耐热升级分别为Y、A、E、B、F、H、C七个等级。它们的极限温度和允许温升如表1所示

为使绝缘材料在一定温度下工作．引起电动机发热的电流就不能长时间超过额定值。

在电动机稳定运行区，负荷电流

式中 I0——空载电流

Ie——额定电流 Me——额定转矩 M——负荷转矩 I——负荷电流

若负荷电流小于额定电流，绕组绝缘不会过热。在电动机起动和堵转时，情况就不一样了。但在电动机起动时，起动电流是额定电流的5～7倍，它产生大量的热，由于起动时间短促，几乎不存在传导散热过程，因此大部分热量储存在绕组中，使局部温度迅速上升，过大的热应力导致绕组损坏，又促使绝缘提前老化。堵转时发热最严重。此时电动机要较长时间经受5～7倍额定电流的作用，电动机急剧发热，温度迅速上升，若不及时切断电源，便会烧坏电动机。因此电动机允许堵转时间，一般为20～40S。潜水泵或防爆电动机允许堵转时间为5～10S。

通用电动机是在周围环境温度低于40℃时，为连续使用设计的。当环境温度高于40℃时，为使电动机不致过热而损坏，必须把额定容量降低．对于E级绝缘电动机，环境温度较高时．电动机允许出力如图1所示、对电动机来说，在规定时间内过负荷是允许的。每种电动机都有它的过负荷特性。电动机的允许过负荷特性是指过负荷数量与允许过负荷时间的关系。在过负荷时允许温升△τ

2=35℃，电流密度 j=4．5A／mm情况下的异步电动机允许过负荷特性如图2所示。

为了保护过负荷电动机，应根据电动机过负荷特性配备合适的保护。

电动机故障分析和处理2008-04-11 09:10 绕组是电动机的组成部分，老化，受潮、受热、受侵蚀、异物侵入、外力的冲击都会造成对绕组的伤害，电机过载、欠电压、过电压，缺相运行也能引起绕组故障。绕组故障一般分为绕组接地、短路、开路、接线错误。现在分别说明故障现象、产生的原因及检查方法。

一、绕组接地

指绕组与贴心或与机壳绝缘破坏而造成的接地。

1、故障现象

机壳带电、控制线路失控、绕组短路发热，致使电动机无法正常运行。

2、产生原因

绕组受潮使绝缘电阻下降；电动机长期过载运行；有害气体腐蚀；金属异物侵入绕组内部损坏绝缘；重绕定子绕组时绝缘损坏碰铁心；绕组端部碰端盖机座；定、转子磨擦引起绝缘灼伤；引出线绝缘损坏与壳体相碰；过电压（如雷击）使绝缘击穿。

3.检查方法

（1）观察法。通过目测绕组端部及线槽内绝缘物观察有无损伤和焦黑的痕迹，如有就是接地点。

（2）万用表检查法。用万用表低阻档检查，读书很小，则为接地。

（3）兆欧表法。根据不同的等级选用不同的兆欧表测量每组电阻的绝缘电阻，若读数为零，则表示该项绕组接地，但对电机绝缘受潮或因事故而击穿，需依据经验判定，一般说来指针在“0”处摇摆不定时，可认为其具有一定的电阻值。（4）试灯法。如果试灯亮，说明绕组接地，若发现某处伴有火花或冒烟，则该处为绕组接地故障点。若灯微亮则绝缘有接地击穿。若灯不亮，但测试棒接地时也出现火花，说明绕组尚未击穿，只是严重受潮。也可用硬木在外壳的止口边缘轻敲，敲到某一处等一灭一亮时，说明电流时通时断，则该处就是接地点。（5）电流穿烧法。用一台调压变压器，接上电源后，接地点很快发热，绝缘物冒烟处即为接地点。应特别注意小型电机不得超过额定电流的两倍，时间不超过半分钟；大电机为额定电流的20%-50%或逐步增大电流，到接地点刚冒烟时立即断电。

（6）分组淘汰法。对于接地点在铁芯心里面且烧灼比较厉害，烧损的铜线与铁芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相绕组分成两半，依此类推，最后找出接地点。

此外，还有高压试验法、磁针探索法、工频振动法等，此处不一一介绍。

4.处理方法

（1）绕组受潮引起接地的应先进行烘干，当冷却到60——70℃左右时，浇上绝缘漆后再烘干。

（2）绕组端部绝缘损坏时，在接地处重新进行绝缘处理，涂漆，再烘干。（3）绕组接地点在槽内时，应重绕绕组或更换部分绕组元件。最后应用不同的兆欧表进行测量，满足技术要求即可。

二、绕组短路

由于电动机电流过大、电源电压变动过大、单相运行、机械碰伤、制造不良等造成绝缘损坏所至，分绕组匝间短路、绕组间短路、绕组极间短路和绕组相间短路。

1.故障现象

离子的磁场分布不均，三相电流不平衡而使电动机运行时振动和噪声加剧，严重时电动机不能启动，而在短路线圈中产生很大的短路电流，导致线圈迅速发热而烧毁。

2.产生原因

电动机长期过载，使绝缘老化失去绝缘作用；嵌线时造成绝缘损坏；绕组受潮使绝缘电阻下降造成绝缘击穿；端部和层间绝缘材料没垫好或整形时损坏；端部连接线绝缘损坏；过电压或遭雷击使绝缘击穿；转子与定子绕组端部相互摩擦造成绝缘损坏；金属异物落入电动机内部和油污过多。

3.检查方法

（1）外部观察法。观察接线盒、绕组端部有无烧焦，绕组过热后留下深褐色，并有臭味。（2）探温检查法。空载运行20分钟（发现异常时应马上停止），用手背摸绕组各部分是否超过正常温度。

（3）通电实验法。用电流表测量，若某相电流过大，说明该相有短路处。（4）电桥检查。测量个绕组直流电阻，一般相差不应超过5%以上，如超过，则电阻小的一相有短路故障。

（5）短路侦察器法。被测绕组有短路，则钢片就会产生振动。

（6）万用表或兆欧表法。测任意两相绕组相间的绝缘电阻，若读书极小或为零，说明该二相绕组相间有短路。

（7）电压降法。把三绕组串联后通入低压安全交流电，测得读书小的一组有短路故障。

（8）电流法。电机空载运行，先测量三相电流，在调换两相测量并对比，若不随电源调换而改变，较大电流的一相绕组有短路。

4.短路处理方法

（1）短路点在端部。可用绝缘材料将短路点隔开，也可重包绝缘线，再上漆重烘干。

（2）短路在线槽内。将其软化后，找出短路点修复，重新放入线槽后，再上漆烘干。

（3）对短路线匝少于1/12的每相绕组，串联匝数时切断全部短路线，将导通部分连接，形成闭合回路，供应急使用。

（4）绕组短路点匝数超过1/12时，要全部拆除重绕。

三、绕组短路

由于焊接不良或使用腐蚀性焊剂，焊接后又未清除干净，就可能造成壶焊或松脱；受机械应力或碰撞时线圈短路、短路与接地故障也可使导线烧毁，在并烧的几根导线中有一根或几根导线短路时，另几根导线由于电流的增加而温度上升，引起绕组发热而断路。一般分为一相绕组端部断线、匝间短路、并联支路处断路、多根导线并烧中一根断路、转子断笼。

1.故障现象

电动机不能启动，三相电流不平衡，有异常噪声或振动大，温升超过允许值或冒烟。

2.产生原因

（1）在检修和维护保养时碰断或制造质量问题。

（2）绕组各元件、极（相）组和绕组与引接线等接线头焊接不良，长期运行过热脱焊。

（3）受机械力和电磁场力使绕组损伤或拉断。

（4）匝间或相间短路及接地造成绕组严重烧焦或熔断等。

3.检查方法

（1）观察法。断点大多数发生在绕组端部，看有无碰折、接头出有无脱焊。（2）万用表法。利用电阻档，对“Y”型接法的将一根表棒接在“Y”形的中心点上，另一根依次接在三相绕组的首端，无穷大的一相为断点；“△”型接法的短开连接后，分别测每组绕组，无穷大的则为断路点。（3）试灯法。方法同前，等不亮的一相为断路。

（4）兆欧表法。阻值趋向无穷大（即不为零值）的一相为断路点。

（5）电流表法。电机在运行时，用电流表测三相电流，若三相电流不平衡、又无短路现象，则电流较小的一相绕组有部分短断路故障。

（6）电桥法。当电机某一相电阻比其他两相电阻大时，说明该相绕组有部分断路故障；

（7）电流平衡法。对于“Y”型接法的，可将三相绕组并联后，通入低电压大电流的交流电，如果三相绕组中的电流相差大于10%时，电流小的一端为断路；对于“△”型接法的，先将定子绕组的一个接点拆开，再逐相通入低压大电流，其中电流小的一相为断路。

（8）断笼侦察器检查法。检查时，如果转子断笼，则毫伏表的读数应减小。

4.断路处理方法

（1）断路在端部时，连接好后焊牢，包上绝缘材料，套上绝缘管，绑扎好，再烘干。

（2）绕组由于匝间、相间短路和接地等原因而造成绕组严重烧焦的一般应更换新绕组。

（3）对断路点在槽内的，属少量断点的做应急处理，采用分组淘汰法找出断点，并在绕组断部将其连接好并绝缘合格后使用。

（4）对笼形转子断笼的可采用焊接法、冷接法或换条法修复。

四、绕组接错

绕组接错造成不完整的旋转磁场，致使启动困难、三相电流不平衡、噪声大等症状，严重时若不及时处理会烧坏绕组。主要有下列几种情况：某极相中一只或几只线圈嵌反或头尾接错；极（相）组接反；某相绕组接反； 多路并联绕组支路接错；“△”、“Y”接法错误。

1、故障现象

电动机不能启动、空载电流过大或不平衡过大，温升太快或有剧烈振动并有很大的噪声、烧断保险丝等现象。

2、产生原因

误将“△”型接成“Y”型；维修保养时三相绕组有一相首尾接反；减压启动是抽头位置选择不合适或内部接线错误；新电机在下线时，绕组连接错误；旧电机出头判断不对。

3.检修方法

（1）滚珠法。如滚珠沿定子内圆周表面旋转滚动，说明正确，否则绕组有接错现象。

（2）指南针法。如果绕组没有接错，则在一相绕组中，指南针经过相邻的极（相）组时，所指的极性应相反，在三相绕组中相邻的不同相的极（相）组也相反；如极性方向不变时，说明有一极（相）组反接；若指向不定，则相组内有反接的线圈。（3）万用表电压法。按接线图，如果两次测量电压表均无指示，或一次有读数、一次没有读数，说明绕组有接反处。

（4）常见的还有干电池法、毫安表剩磁法、电动机转向法等。

4.处理方法

（1）一个线圈或线圈组接反，则空载电流有较大的不平衡，应进厂返修。（2）引出线错误的应正确判断首尾后重新连接。

（3）减压启动接错的应对照接线图或原理图，认真校对重新接线。（4）新电机下线或重接新绕组后接线错误的，应送厂返修。

（5）定子绕组一相接反时，接反的一相电流特别大，可根据这个特点查找故障并进行维修。

（6）把“Y”型接成“△”型或匝数不够，则空载电流大，应及时更正.根据三相交流绕组绕损症状判别故障产生的原因

在电动机修理工作中，只要细心观察其损坏的症状，便可找出损坏的原因及部位，从而能准确快速地予以修复。（1）电机绕组端部的l／3或2／3的极相绕组烧黑或稍变为深棕色，而其余的一相或两相绕组完好无损或稍微烤焦，这是由于单相运行造成的。而造成单相运行的原因是线路和电机引线联接不妥。

（2）在线圈的端部，有几匝、一卷或一极相绕组烧焦，而短级部分以外的本相或其他二相线圈较好，或稍微烤焦，这是由匝间短路引起的烧损。造成匝间短路的主要原因是导线本身维修网绝缘受损或线圈组间联线绝缘套管没有处理好而短路，这都是电机质量问题或端部碰伤，或设计并联路数多，使组间电压过高导致组间击穿，选用导线时线径太细，端部机械强度差；或线径太粗，不易弯曲整形，使绝缘层损伤造成匝间短路。

（3）短路处熔断很多导线，附近有很多的熔化铜屑，其他线圈组或另一端部没有烤焦现象，这种烧损由相间短路而引起。相间短路通常是端部相间绝缘薄膜、漆布或双层线圈的层间垫条没有垫妥，在电机受热或受潮的情况下，绝缘性能下降，导致击穿而形成相间短路，或由组间联线套管处理不妥，不了解塑料套管的耐热性较差，而把它应用在电机绕组上，因电机发热、塑料熔化，连线间短路。

（4）槽底或槽口有明显的烧伤现象。这是因接地引起的，由于制造质量差，在铁芯槽口线圈直线部分到端部转角处有急转弯，使槽绝缘受压而挤破，或槽口绝缘未封妥，成竹楔与导线直接接触，受潮后竹楔下降而接地。也可能是电机机械加工质量差，定、转子铁芯同心度差，造成定、转子铁芯相擦而产生高温，烧焦槽绝缘而接地，还有高温或受潮，电机长期高温运行，使槽绝缘烤焦、老化发脆或严重受潮，击穿槽绝缘而接地。

（5）三相绕组全部均匀焦黑，这是过载造成的。过载的原因有：端电压太低，接线不符合要求，使用不当，轴承损坏，轴套咬死，负荷重，选型不当，起动时间过长，制造质量差等。

避免电动机烧毁的措施

电动机在运行中避免烧毁，除了运行前采取必要的各种技术保护措施外，最有效、最实际的防止方法是进行正确的技术维护。主要有以下6点。

1．经常保持电动机的清洁

电动机在运行中，进风口周围至少3米内不允许有尘土、水渍和其他杂物，以防止吸人电机内部，形成短路介质，或损坏导线绝缘层，造成匣间短路，电流增大，温度升高而烧毁电动机。所以，要保证电动机有足够的绝缘电阻，以及良好的通风冷却环境，才能使电动机在长时间运行中保持安全稳定的工作状态。

2．保持电动机经常在额定电流下工作

电动机过载运行，主要原因是由于拖动的负荷过大，电压过低，或被带动的机械卡滞等造成的。若过载时间过长，电动机将从电网中吸收大量的有功功率，电流便急剧增大，温度也随之上升，在高温下电动机的绝缘便老化失效而烧毁。因此，电动机在运行中，要注意经常检查传动装置运转是否灵活、可靠；连轴器的同心度是否标准；齿轮传动的灵活性等，若发现有滞卡现象，应立即停机查明原因排除故障后再运行。

3．经常检查电动机三相电流是否平衡三相异步电动机，其三相电流任何一相电流与其他两相电流平均值之差不允许超过10%，这样才能保证电动机安全运行。如果超过则表明电动机有故障，必须查明原因及时排除。

4．检查电动机的温度要经常检查电动机的轴承、定子、外壳等部位的温度有无异常变化，尤其对无电压、电流和频率监视及没有过载保护的电动机，对温升的监视更为重要。电动机轴承是否过热，缺油，若发现轴承附近的温升过高，就应立即停机检查。轴承的滚动体、滚道表面有无裂纹、划伤或损缺，轴承间隙是否过大晃动，内环在轴上有无转动等。出现上述任何一种现象，都必须更新轴承后方可再行作业。

5．观察电动机有无振动、噪声和异常气味 电动机若出现振动，会引起与之相连的负载部分不同心度增高，形成电动机负载增大，出现超负荷运行，就会烧毁电动机。因此，电动机在运行中，尤其是大功率电动机更要经常检查地脚螺栓、电动机端盖、轴承压盖等是否松动，接地装置是否可靠，发现问题及时解决。噪场声和异味是电动机运转异常、随即出现严重故障的前兆，必须随时发现开查明原因而排除。

6．保证启动设备正常工作电动机启动设备技术状态的好坏，对电动机的正常启动起着决定性的作用。实践证明，绝大多数烧毁的电动机，其原因大都是启动设备工作不正常造成的。如启动设备出现缺相启动，接触器触头拉弧、打火等。而启动设备的维护主要是清洁、紧固。如接触器触点不清洁会使接触电阻增大，引起发热烧毁触点，造成缺相而烧毁电动机；接触器吸合线圈的铁芯锈蚀和尘积，会使线圈吸合不严，并发生强烈噪声，增大线圈电流，烧毁线圈而引发故障。

因此，电气控制柜应设在干燥、通风和便于操作的位置，并定期除尘。经常检查接触器触点、线圈铁芯、各接线螺丝等是否可靠，机械部位动作是否灵活，使其保持良好的技术状态，从而保证启动工作顺利而不烧毁电动机。

电动机启动困难或不能启动的原因和处理方法

故障原因和处理方法如下：（1）某一相熔丝断路，缺相运行，且有嗡嗡声。如果两相熔丝断路，电动机不动且无声。找出引起熔丝熔断的原因排除之，并更换新的熔丝。

（2）电源电压太低，或者是降低起动时降压太多。是前者应查找原因；是后者应适当提高起动压降，如用的是自耦减压起动器，可改变抽头提高起动电压。

（3）定子绕组或转子绕组断路，也可能是绕线转子电刷与滑环没有接触，应检查修复。

（4）定子绕组相间短路或接地，可用兆欧表检查。（5）定子绕组接线错误，如误将三角形接成星形，或将首末端接反，应检查纠正。

（6）定子与转子铁心相擦。

（7）轴承损坏或被卡住，应更换轴承。

（8）负载过重，应减小负载。

（9）机械故障，被带作业机械本身转动不灵活，或卡住不能转动。

（10）皮带拉得过紧，摩擦加剧，应调整皮带松紧度。

（11）起动设备接线有错误或有故障，检查纠正，排除故障。

电动机温升过高或冒烟的原因和处理方法

（1）当电压超过电动机额定电压10%以上，或低于电动机额定电压5%以上时，电动机在额定负载下容易发热，温升增高，应检查并调整电压。

（2）三相电源电压相间不平衡度超过5%，引起三相电流不平衡，使电动机额外发热，应调整电压。

（3）一相熔丝断路或电源开关接触不良，造成缺相运行而过热，应修复或更换损坏的元件。

（4）绕组接线有错，误将星形接成三角形，或误将三角形接成星形，在额定负载下运行，都会使电动机过热，应检查纠正。

（5）定子绕组匝间或相间短路或接地，使电流增大，调损增加而过热。若故障不严重，只需重新加包绝缘，严重的应更换绕组。

（6）定子一相绕组断路或并联绕组中某一支路断线，引起三相电流不平衡而使绕组过热。

（7）笼型转子断条或绕线转子线圈接头松脱，引起电流过大而发热。可对铜条转子作焊补或更换，对铸铝转子应更换转子。

（8）轴承损坏或磨损过大等，使定子和转子相碰擦，可检查轴承是否有松动，定子和转子是否装配不良。

（9）负载过大，应减轻负载或换用大功率的电动机。

（10）被带作业机械有故障而引起过载，应检查被带机械，排除故障。

（11）起动过于频繁，应减少起动次数。

（12）使用环境温度过高（超过40℃），使电动机进风太热，散热困难，应采取降温措施。

（13）电动机内外积尘和油污太多，影响散热，应消除灰尘和油污。

（14）电动机风道阻塞，通风不畅，进风量减小，应消除风道口杂物及污垢。

（15）电动机内风扇损坏，装反或未装，应进行正确安装，损坏的风扇应修复或更换。

电动机轴承过热的原因及处理方法（1）轴承损坏，应更换。

（2）滚动轴承润滑脂过少、过多或有铁屑等杂质。承轴润滑脂的容量不应超过总容积的70%，有杂质者应更换。

（3）轴与轴承配合过紧或过松。过紧时应重新磨削，过松时应给转轴镶套。

（4）轴承与端盖配合过紧或过松。过紧时加工轴承室，过松时在端盖内镶钢套。

（5）电动机两端盖或轴承盖装配不良。将端盖或轴承盖止口装进、装平，拧紧螺钉。

（6）皮带过紧或联轴器装配不良。调整皮带张力，校正联轴器。（7）滑动轴承润滑油太少、有杂质或油环卡住。应如加油、换新油，修理或更换油环。

电动机在哪些情况下必须切断电源？

（1）起动时电动机不动也无声；

（2）起动时有嗡嗡声，转速很慢，起动困难；

（3）起动时起动器内火花不断或冒烟；

（4）在运行中发生人生安全事故；

（5）电动机温升超过允许值；

（6）轴承温度过高；

（7）振动剧烈；

（8）缺相运行；

（9）有焦糊味；

（10）冒烟或起火；

（11）有异常响声；

（12）电动机定子和转子相擦碰；

（13）电动机所带作业机械发生故障；

社交过载生死线 篇3

见面前他刚刚收拾完屋子，将许多旧物都抛弃了。里面有一套全年的某杂志，过去购买这个杂志是因为真喜欢，经常看。到年底时再来一套“全年刊”收藏，想着哪天会翻一翻。结果一过经年，再也没有翻过。直到收拾屋子时一股脑儿地丢弃。

我们几个听着大笑，但笑着笑着不由得低头琢磨。那天下午貌似是闲聊，其实重点是聊社交网络及在此之上的创业、投资。蔡文胜不经意间的表述，讲到了许多社交网络中的关键理解，在我们的工作中都曾一一验证。

过载正在成为社交生死线

这个故事的本质是过载及过载之后的处理。在社交网络之上，过载是最敏感也是最重要的危险。就像一根红线，一旦越过，这个用户及以他为中心的一片用户，可能就此失去。

过载首先在信息上，QQ邮箱产品团队有一个经验，即每天在邮箱中会推送6～15篇资讯给用户，一旦未读数量过多，用户即放弃而去，不再阅读。因为未读数字带来的心理压力实在过大。这时，团队就采取直接帮助用户退订的动作。

过载出现在群里。不管是QQ群还是微信群。这个问自己就能知道：你加入了多少群？要是几百个的话，现在还有多少活的群？你每天能在多少群里发言？正常人（发广告的不能算）不算随机拉出的对话组，一般经常活跃在3～5个群中是正常的，比如自己的好友群、某一个主题群、工作群等。其他的群则大部分沦落为广告群或者屏蔽了消息。

比如，某教授因为微信入群太多，不堪其扰公开发表退群而去的文章。大概正是因为不知拒绝，而导致自己完全过载。

查看过载的原因却蛮有意思。一方面，用户在社交网络中总是会被一些垃圾账号诱导——我们要提到互惠行为了。比如微博，早期许多内容账号会给你点“赞”、“转发”、“收听”关注你。别小看这个行为，许多普通用户因此回听、互粉、互赞——人家转你了听你了，你不回不好啊。这种小小的互惠行为一直是传统销售中，尤其是上门推销人员最常采取的一个技巧，没想到在微博中被如此“巧妙”地运用上了。到了微信上也是一样，只是换成了打招呼。因此，许多坑人的微信培训教人的两大坑爹招式，就是在名字前加个A，换上美女头像去摇一摇、和附近的人打招呼，然后加上好友，然后发广告，然后就可以挣钱了——这怎么可能？这些方式带给普通用户的就是垃圾信息扑面而来。

另一方面，用户本身也是贪多的。用户进入社交网络后，会有一个阶段不断添加好友（不管是内容账号、订阅号，还是潜在好友），一个重要原因就是有用，或者未来可能会有用。比如，许多陌生的朋友从一些微信群中看到并添加我的账号，但加上后再也不说话。我过去也因此加了几个牛人——只是，这种有用可能再也不会用，就像蔡文胜买回的全年杂志。

如果加了好友，沉默不说话那也罢了，骚扰其实如影随形。不管微博还是微信朋友圈，都有一个Timeline（信息流），以时间为轴线，自新而旧地呈现朋友们发的消息。如果说，人们拼命加好友的目的是希望有用或者未来有用，那么Timeline注定要让他失望了：不管多么高端的人群，分享的信息多半都云集在吃喝玩乐、宠物小孩等家长里短上——不能说这些信息没有用，比如对家人就有用。但对更多的人来说，则是极度无趣的。高雅各有不同，低俗惊人的一致，指的就是这个。况且你也不能天天让人高雅，肚子里就那些东西，高雅个三两天早就光了。不幸的是，大部分社交网络都是生活属性，再定位媒体属性的，都仍然是生活属性。那么，天天看这些内容，能不枯燥吗？

不能因此指望用户自己会拉黑、清理。这其实是个相当重的动作，在信息可以大肆浪费的今天，时间反而是最昂贵的货币。想让用户花费最昂贵的时间来清理最无意义的事情是无法推进的。事实也是如此，后台观察取消和拉黑的动作，基本在大盘子中可以忽略不计。

这个现象在手机中也是一样。现实中，更换手机号的成本其实非常大，不仅要陆续通知好友，还要修改诸多银行卡的绑定等。但我们总是看到许多朋友义无反顾地启用新号，只是因为垃圾短信太多、陌生推销电话太多之故。骚扰不堪重负之时，换掉就成了最简单也最有效率的选择。

一过载就弃之而去。

那么，作为平台的社交网络怎么办呢？一言概之：不过载。

社交平台也在演化

今天理解社交网络，不管是微博还是微信，有很大一个关键词——简单。

海量用户的涌入带来了海量的个性化需求。为了维系海量用户的使用，就只能以最简单的操作、最简单的产品、最简单的规则来覆盖最海量最基础的需求。只有这样，才能在简单之上孕育无数的创新玩法。想要满足其余的个性化需求却是一件可望不可求的事情，一旦如此，做“多”的产品将叠床架屋，最后不堪重负。这也是过载。

但对于用户而言，细分的个性化需求仍然存在，仍然在等待解决。这时，不可避免的一个趋势，也是机会就扑面而来：细分的需求逃逸出来，被创业者以创新应用来满足。如果说，微博有这样的细分需求，那么微信肯定有，QQ空间也肯定有。将各大平台中的细分需求用一款产品来解决，创业者实际上已经横跨于各大平台之上。

细分的需求越来越多，细分而迅速崛起的应用也正越来越多。我们甚至可以这样理解：唱吧是将社交网络中有共同K歌需求的用户聚拢到了一起、美丽说将爱购物爱分享的女孩子从微博中抽离了出来，微视则为微博、微信中的视频需求提供了一个好的解决方案。甚至，如果将领域和服务剖得越细，崛起的应用就越多，如啪啪提供了“图片+声音”的创新玩法，并不影响魔漫将照片动漫化，也不影响美图秀秀美化照片，百度魔图玩出和明星撞脸的showcase。此外，还有创业者在做图片搞怪的新细分应用。

在这个既是趋势和机会的变化中，现有的平台下沉，变成了这些新应用崛起的土壤与基础。所谓平台下沉、应用上浮就是这个道理。

对平台而言，关系链即一切，即如果好友结有的好友数量越多，他在这张网络中会越黏着。转化效果也越好。因此，常常越过那个所谓的150人邓巴数字——英国牛津大学的人类学家罗宾·邓巴推断说：人类智力允许人类拥有稳定社交网络的人数大约是150人。可是，看看QQ，看看微信，看看微博，我们的好友数量超过了150人么？

这会是典型的两个极端，即大多数人平均好友数大约维系在80人左右，距离150人还有很长一段距离。另一方面，许多人已经过载。但这些好友数量的增加，对于转化效果，对于合作伙伴带来的帮助，几乎是全线的提升——至少目前，还没有研究关系链数量越过多少后，才会有聊胜于无。各自在做的，仍然是希望拉动平均的结网（添加好友）数量。

在这个迹象中，社交网络自身的分化与裂变也将同时进行，即对于大型平台而言，他自己的主要功能也在分裂成多款应用，如Timeline变成一款应用，专门汇聚和分发好玩的内容，从所有的细分应用中来，又分发到所有细分应用中去。ID与关系链变成另一款应用，专门为所有的应用提供登录服务、关系链服务，它需要承担的，就是一门心思地聚拢关系链，聚拢好友数量。

能做这件事情的，只有拥有多个大型社交网络的公司才敢组合试水，不然，一个点没踩好，用户离去就永不再回。

永远不要想着去收割

谈论过载，是要将这个问题化解为一系列问题：1.如何让用户便利地找到他想找到的好友、账号、服务、信息？2.如何保护用户不被不相关账号骚扰？对于企业也是，如何保护它的账号与目标用户完成优质沟通，而不打扰其他用户？3.合适的信息在合适的时间，（以合适的方式）找到合适的人。

当分成了这三个问题，如果用户和自己的好友在一起，没有被其他账号穿透，信息优质顺畅地流动，并且因此发生各种效应，这就是一个最理想的状态。现实中，面对平台运营，任何一个问题都是一个苦心推动、思考、不断优化的大命题。

以此来看，社交网络中一切皆营销的现象，更多的是一种焦虑。企业面对社交浪潮，新的社交生活方式所带来的变化，希望能够继续挺立在潮头，适应新的生活方式。但这显然需要一个过程，在适应的过程中，企业用了各种方式方法来试错、试探、学习。成功的案例并不少，比如小米、招商银行、唱吧、啪啪。但仔细观察他们，两个特点不容忽视：

第一，社交不是营销。我们都可以自问一个问题：是做客服，为用户提供更好的服务？还是上来卖东西？后者，我们可见有长期、稳定、优质的案例吗？除了那些一招鲜，然后再没下文的。甚至一招鲜后，还带来了海量投诉和负面的。一上来就卖货、销售的，成功的很少很少。

但多数案例，都是定位在服务上，为用户提供更好更便利的服务，如招商银行。或者便利于做客服，及与用户一起玩、更密切互动，如小米。或只是方便用户将他们创造的、看到的好内容分享出去而已，如唱吧和啪啪等。

这里的指标是：长期、稳定、有效、持续向上，而不是一下子就带来收割。

第二，在社交网络上，微博微信上，所有的大账号，都只是一个账号而已，要想做大，只能是1%的核心用户帮自己，带来其余99%的用户。那么，这里，1%用户的基数是多大？他们如何帮自己分享？就需要思考社交之上企业和用户之间的关系。或者你是产品极度好，或者是体验极度好，或者是服务极度好。他们的分享会扩散在所有的社交网络上，帮自己带来更大的99%的用户。每个1%更大，后续的99%就更大。

但不管上述哪一点，关键只在服务与产品本身，而非营销。

而对于社交网络来说，一方面，大量合作伙伴来创业、提供服务，也自然构建了丰富、优质的生态圈，而让社交网络本身聚焦；另一方面，如果无边无际地延展功能，必然不堪重负，产生过载。那么，在不堪重负和生态圈之间，临界点是什么？信任背书。

社交网络是以信任机制为基础的网络，它实际上做的是将强关系（亲朋好友、同学同事）和弱关系（领域之内的同行或朋友的朋友、完全不认识的陌生人）中发生在每一个沟通、对话中的信任，都汇聚在一起。

信任的建立和背书伴随着社交网络的种种环节，包括专业的内容（信息）、朋友间的介绍（关系链）、认真的转发评论乃至服务提供（互动）。不断涌现的内容大号、自媒体账号，都在有意无意中遵循这些原则，并由此建立了一个庞大的基于弱关系的信任链条，收获利益。

正如前文所讲，不能指望用户自己拉黑、清理垃圾账号和信息，但“信任驱除”的权限恰是到达临界点的必然动作。

所谓“信任驱除”，是指如果一个账号老是发广告，那么其他好友、粉丝就会逐渐将这个账号拉黑、屏蔽、删除，或者干脆视而不见。那些千方百计穿透进入到用户Timeline中的账号，或者一些用户不断发送广告，都会遭到其他好友这样的冷处理。

“信任驱除”现象会左右许多公众账号后续的发展，也会影响许多依赖公众账号投放广告文章的企业效果。比如，我们留意到部分号称百万或数十万订阅用户的草根微信公众账号内容打开率，由开始的30%降低到10%，又再降低到3%以下，在微博中大号也早是这样的境地，一些所谓大号发的内容转发互动次数只有寥寥数十次，对于垃圾广告内容，用户们早已习惯当没有看见一样。

冷锯机过载安全保护装置及应用 篇4

冷锯机是中型生产线重要的生产设备, 用于将冷床下来的倍尺材锯切头尾、分段成定尺成品材。相对于剪切来说, 锯切面形成的钢材的端面平整、美观, 较好地保证了钢材的原型尺寸及外观质量。冷锯机的传动结构分皮带传动和现在的变速箱传动两种, 变速箱传动是对早期 (2000年以前) 的皮带传动的改进。变速箱传动提高了传动效率, 解决了皮带传动传动效率低且经常更换皮带影响作业率的问题, 但忽视了过载保护问题, 在实际生产使用中, 经常发生卡锯闷车、崩锯片、箱体轴承抱死、烧电机以及掰电机地脚等事故。原皮带传动中通过皮带打滑时起到过载保护作用, 因此, 改为变速箱传动应考虑安全过载保护。

宣钢型棒厂型材生产线于2007年6月建成投产, 线上有4台冷锯机, 其中1台用于改尺 (单台安装) , 3台用于定尺, 锯机的传动均为变速箱传动。自投产以来冷锯机锯切过程中经常发生崩锯片事故, 造成电机报废、传动箱及其部件变形损坏、传动轴扭曲报废, 甚至出现崩坏的锯片打坏锯罩及周围设备和设施, 生产作业人员存在安全隐患;下线的锯片锯齿根部普遍产生裂纹、裂缝现象, 使修磨次数和锯片寿命大为降低, 锯切成本居高不下。针对实际情况分析如下。

(1) 钢材锯切过程是通过滑座下的油缸推动滑座前进, 使锯机箱体输出端的锯片横向移动完成的。油缸的推力大小和移动速度决定了锯切力的大小和速度, 在锯齿锋利时锯齿与钢材作用面小, 需要的锯切力小, 一般不会产生锯片的破坏, 当锯齿磨钝磨凸后与钢材接触面大, 所需锯切力大, 当油缸提供的推力和锯片转动在锯片根部产生的拉应力, 超过锯片材料极限拉应力时, 就会产生裂纹, 并在锯切过程中不断加大发展成为裂缝, 甚至撕裂锯片。当锯片高速转动时, 裂开的锯片发生左右摆动与锯罩等接触卡阻就发生闷锯或崩锯片事故。

(2) 要根本上解决崩锯片问题, 就是解决超载问题, 将锯切力限定在一个安全合理范围内, 使其不超过锯片的极限拉应力, 当发生卡阻时能够停下来更换锯片, 避免发生人身、设备毁坏性事故。

(3) 由于锯片更换不及时、进锯速度调整不当发生超载锯切现象, 发生卡阻发生闷锯等问题时, 不能及时切断电源, 电机反而趋向更大的极限峰值提供驱动力, 结果是进一步加大破坏力或烧毁电机。

(4) 转动部分包括锯片、锯盘、压盘、轴及轴上的轴承伞齿轮等各种附件重达1000kg以上, 锯切过程中输出轴转子带动直径1800mm的锯片以1600r/s高速转动, 转动惯量很大, 即便是及时切断电源也, 也不能及时停车, 直到产生锯片的破坏消耗掉这些动能后才能停车。

二、解决措施

1. 原设计的问题

原设计在电机—变速箱间采用尼龙弹性柱销联轴器 (ZDL7Y95×172/Y100×212) , 当卡阻发生在钢材与锯片间或者着锯片与锯罩间时, 联轴器的尼龙安全销被切断, 起到保护作用。实践证明效果不好。

(1) 柳钢中型厂和宣钢中型厂原都是这样的设计, 均出现过上述崩锯片事故。

(2) 宣钢型棒厂地处北方, 冬天厂房内气温低, 尼龙柱销脆, 屡屡被切, 由于柱销数量多达24个, 更换平均费时1h以上, 严重影响生产。为此将电机与变速箱间的联轴器其改为滚珠联轴器, 这等于去掉了所有的安全保护设计, 崩锯片事故更加频繁、锯罩、传动箱、电机等都坏损报废, 损失更大。

(3) 没有考虑当变速箱中轴承由于供油不足甚至缺油发生烧轴承情况下, 锯片轴被抱死, 但是锯盘、锯片等由于高速转动具有的非常大的动能, 只能通过扭断锯片轴、崩锯片以及锯罩等破坏形式进行释放, 从而造成破坏性事故。

2. 改进措施

在原设计的基础上, 在锯片轴和锯片之间设置过载保护装置。一般情况下, 安全联轴器安装在两根传动轴间 (图1) , 两个半联轴器分别装在电机轴和变速箱的伸出轴上, 易安装实现安全保护。而冷锯机输出锯片轴属单悬臂结构, 只有一套支撑, 如果将锯片轴切断, 另一端的锯片、锯盘、压盘等转动部分就会失去支撑, 而现场作业工艺和条件不允许增加轴承座支撑, 因此, 如何在原悬臂轴结构不变的条件下安装安全联轴器成为一个难点。

将原锯盘设计分解为同心的两部分 (安装盘1和安装盘2) , 在其间增加两套轴承和安全销组件 (参见图2) , 正常情况下, 安全销传递转矩完成锯切;当发生卡锯闷车、崩锯片、箱体轴承或电机轴承缺油抱死等故障瞬间, 载荷会突然增大, 就会切断安装盘1、2之间的安全销, 使它们分离成可相对转动的两部分, 相当于切断了过载故障源与动力源之间的联系, 从而起到过载安全保护作用。

3. 工作原理

如图2所示, 正常生产锯切过程中, 安装在锯片轴上的部件随着锯片轴的转动工作, 两套轴承相对与轴上其他部件静止不动。当锯片卡阻发生时载荷突然增大时, 首先安全销被切断, 此时, 安装盘2、锯片、压盘、盖等由于被卡阻而静止不动, 而电机仍然带动锯片轴和安装盘1旋转, 被卡阻的部分与电机带动的锯片轴部分, 通过轴承相对旋转运动, 实现分离过载保护。

4. 改进注意要点

总结几年来型材的锯切经验, 过载安全保护装置还需满足如下几点:

(1) 如果是变速箱内轴承因缺油瞬间产生大量的热而使轴承抱死, 输出轴组会突然停止转动, 而锯片组由于其巨大的惯性仍然继续转动, 此瞬间产生很大的转矩作用于输出轴和安全销上, 当超过设定的安全销允许力矩时, 切断安全销, 锯片组与输出轴组分离相对转动, 同样起到保护作用。

(2) 安全销材料采用45#钢, 避免尼龙安全销冬季变脆, 额定载荷降低, 频繁切销现象;安全销的更换需在锯机一侧完成, 为此对安全销和销套做特殊设计;安全销更换与锯片检查更换相结合, 利于管理。

(3) 安全保护装置必须尽可能接近锯片, 最大限度保护传动系统。

三、应用效果

该装置于2010年11月投入使用, 运行状况良好, 未再发生崩锯片事故。强制性规范操作工及时更换锯片, 避免了过载使用设备造成崩锯片和飞出锯片残片对人员伤害及厂房、附近设备设施的破环;避免了因过载锯造成的齿根部裂纹的产生。45#钢安全销数量减少到3~6个, 较之原来24个尼龙安全销更换方便, 更换时间大大缩短。

过载保护 篇5

利用火箭橇试验提供的大过栽、高频震动,可以模拟出惯性系统真实的工作环境.讨论了一种基于搜索算法的火箭橇大过载实验设计方法,对惯性系统火箭橇安装方法和火箭橇橇体建模作了系统讨论;根据典型过载曲线,作出合理假设,给出了仿真结果,验证了方法的合理性.

作 者：高波 牟建华 王仕成 肖正林 GAO Bo MU Jian-hua WANG Shi-cheng XIAO Zheng-lin 作者单位：高波,王仕成,GAO Bo,WANG Shi-cheng(第二炮兵工程学院,陕西,西安,710025)

牟建华,肖正林,MU Jian-hua,XIAO Zheng-lin(第二炮兵装备研究院,北京,100051)

过载保护 篇6

摘 要：针对高过载条件下固体火箭发动机的燃烧特性，利用燃速方程编程计算，得出了过 载条件下含铝复合推进剂燃速增加系数，分析了过载与燃速增大变化规律，并采用非均匀燃面计 算方法模拟不同过载条件下发动机的内弹道性能，结果表明，过载对发动机内弹道性能影响不明 显，但会影响特定部位燃速增大导致的装药偏烧，有必要加强该部位的热防护。

关键词：高过载；固体火箭发动机；非均匀燃面计算方法；内弹道性能

中图分类号：V435+.12 文献标识码：A 文章编号：1673-5048（2014）01-0033-04

ResearchontheWorkingStabilizationofSolidRocket MotorUnderHighOverload

CAOJun1，GUOYanhong1，2，XINGQiang1

（1.ChinaAirborneMissileAcademy，Luoyang471009，China；2.AviationKeyLaboratoryofScienceand TechnologyonAirborneGuidedWeapons，Luoyang471009，China）

Abstract：Basedonthecombustioncharacteristicofsolidrocketmotorunderhighoverload，thedata oftheburningrateaugmentationoftheHTPBpropellantsontheoverloadisacquiredbycomputingburn ingrateequation，andthelawofburningrateaugmentationchangedwithoverloadisanalyzed.Theinter nalballisticperformanceunderdifferentoverloadiscomputedbytheirregularburningsurfacecalculation method.Theresultshowsthat，theoverloadhaslittleeffectontheinternalballisticsperformance，but couldincreasetheburningrateofspecificareasandleadtothegrainburningeccentrically.itisnecessary tostrengthenheatsafetydesignfortheseareas.

Keywords：highoverload；solidrocketmotor；irregularburningsurfacecalculationmethod；inter nalballisticsperformance

0 引 言

近年来，随着高机动性能战术导弹技术的发 展，对高横向过载下发动机的工作稳定性和安全 性提出了越来越高的要求。高过载会对火箭发动 机三维两相内流场以及装药燃烧产生很大的影响， 由高过载引起的发动机装药燃速增加使得燃面推 移偏离设计状态，可能出现偏烧问题，这不仅会导致发动机内弹道性能的显著改变，而且可能导 致发动机绝热层提前暴露在高温燃气中。对于采 用含高铝粉推进剂的发动机来说，高过载还会引 起燃烧室和喷管内部高速粒子流的局部聚集和冲 刷，恶化了发动机绝热层的工作环境，严重时会导 致内绝热防护失效[1-2]。

基于以上背景，本文通过理论计算与数值仿 真，研究多种典型过载模式下发动机装药的燃烧 过程。针对某些可能出现的危险工况，提出发动机 装药设计以及绝热层设计的改进措施，改善发动 机在高过载条件下的工作特性，优化发动机总体 性能、提高发动机工作的安全性和可靠性。

1.1 几何模型

发动机结构如图1所示，选用力学性能优良、 燃速调节范围大的丁羟三组元推进剂，采用“圆管 +星型”的装药形式，其中第一级装药为高燃速推 进剂，第二级为低燃速推进剂。

由表2可见，当推进剂燃速不变时，随着过载 的增加，推进剂的燃速增大系数也随之增大，这是 过载引起的惯性造成了燃烧火焰对推进剂表面的 热反馈增加，燃速也随之增大；当过载不变时，低 燃速推进剂的增大系数大于高燃速推进剂。如参 考燃速为0.0055m/s的低燃速推进剂在过载为 20时，燃速增大系数已达到1.309，而参考燃速为 0.014m/s的高燃速推进剂在过载为50时，燃速 增大系数仅为1.068，因此对于本发动机来说，续 航段推进剂燃速低，工作时间长，过载对发动机的 影响更值得关注。

2 燃面推移与内弹道计算

xT1=xO1+r1cosθ2 yT1=yO1+r1sinθ2

同理可得：

xT2=xO2+r2cosθ4 yT2=yO2+r2sinθ4

则图中角度α1=θ1+π，α2=θ2。

同理可得：α4=θ4；α3=θ3+π。0≤α1，α2，α3，

α4≤2π

当[α1，α2]∩[α3，α4]为空集时，切线T1T2与 T3T4之间增加圆弧段T2T3，为保持燃面的折线表 达，取圆弧中点T23分别与切点T2，T3连接成折线 段。当[α1，α2]∩[α3，α4]不为空集时，切线T′1T′2 与T′3T′4有交点TT，新燃面为折线段T′1TTT′4。

当处理三维复杂装药在侵蚀燃烧和高过载条 件下的燃面推移时，首先应将燃面离散成网格，如 图3所示，沿着周向用等间隔辐射状半径线离散整 个区域，将所有半径线与燃面的交点连接成折线 替代初始燃面，然后采用图2所示方法计算下一时 刻的燃面位置，在过发动机轴线的纵剖面上也可 得到燃面的近似折线，由横切面和纵剖面燃面的 推移可获得下一时刻燃面位置的较精确近似。如 图4所示，燃面网格点A在横切面内随星型折线段推移至A1点，而在纵剖面内推移至A2点，则取A 点的最终推移点为A1和A2中径向坐标最大者。endprint

如图5所示，网格顶点P上的燃速可由相邻 燃面网格上的燃速插值得到，由于网格面四角点 一般不在一个平面上，可由S1，S2，S3，S4四个三 角形上的燃速计算出P点燃速。

基于上述方法，本文采取与北航共同开发的 Missileoverload软件计算出装药在整个燃烧过程中 的燃面数据。

2.2 加载条件及计算结果

加载条件列于表3，表中4种侧向加载状态下 的燃面推移差别不大，以最高加载状态4为例进行 说明。图6所示为工作温度20℃时加载状态4不 同时刻的燃面位置，在t=0s时，装药通道后部由 于侵蚀燃烧而增加了燃速，随着燃烧进行通道扩 大，侵蚀燃烧迅速消失。

由表5以及图8压力曲线对比可知，4种侧向 加载状态下的内弹道性能与无过载时变化不大， 最大压力较无过载下上升不到1%。有过载时工作 压力稍有提高，但压力拖尾提前。

3 结 论

（1）推进剂燃速随过载的增加而增大，在相由表可以看出，过载越大，偏烧越严重，二级装药 绝热层提前暴露的时间越早。

无过载以及4种侧向加载状态下内弹道性能 计算结果如表5所示。图8为有/无过载工况下压 力、推力曲线的对比。同过载方位角的条件下，推进剂基础燃速较低时 增大系数更大；

（2）过载条件下发动机装药会出现烧偏现象， 过载越大，烧偏现象越严重，二级装药包覆层提前 暴露的时间越早；在最高加载状态4条件下，发动 机包覆层提前暴露2.1s，存在发动机热防护安全 隐患；

（3）过载对发动机的内弹道性能影响并不明 显。有过载时发动机工作压力稍有提高，但压力拖 尾提前。

参考文献：

[1]谢文超，徐东来，蔡选义，等.空空导弹推进系统设计 [M].北京：国防工业出版社，2007.

[2]WuYuan，HeGuoqiang，SunZhanpeng，etal.Experi mentStudyofEffectsInducedbyOverloadonSRMPer formance[J].JournalofSolidRocketTechnology，2010 （5）：006.

[3]郭彤，侯晓.加速度对丁羟推进剂燃速影响的研究 [J].火炸药学报，2010（1）：30-32.

[4]刘世东.过载对固体火箭发动机影响的研究[J].航空 兵器，2006（6）：42-44.

[5]方蜀州，胡克娴.固体火箭发动机三维药柱燃面推移仿 真技术及燃面通用计算方法[J].固体火箭技术，1993 （4）：10-20.

[6]马长礼.固体火箭发动机MDF燃面计算方法研究 [D].长沙：国防科学技术大学，2007.endprint

如图5所示，网格顶点P上的燃速可由相邻 燃面网格上的燃速插值得到，由于网格面四角点 一般不在一个平面上，可由S1，S2，S3，S4四个三 角形上的燃速计算出P点燃速。

基于上述方法，本文采取与北航共同开发的 Missileoverload软件计算出装药在整个燃烧过程中 的燃面数据。

2.2 加载条件及计算结果

加载条件列于表3，表中4种侧向加载状态下 的燃面推移差别不大，以最高加载状态4为例进行 说明。图6所示为工作温度20℃时加载状态4不 同时刻的燃面位置，在t=0s时，装药通道后部由 于侵蚀燃烧而增加了燃速，随着燃烧进行通道扩 大，侵蚀燃烧迅速消失。

由表5以及图8压力曲线对比可知，4种侧向 加载状态下的内弹道性能与无过载时变化不大， 最大压力较无过载下上升不到1%。有过载时工作 压力稍有提高，但压力拖尾提前。

3 结 论

（1）推进剂燃速随过载的增加而增大，在相由表可以看出，过载越大，偏烧越严重，二级装药 绝热层提前暴露的时间越早。

无过载以及4种侧向加载状态下内弹道性能 计算结果如表5所示。图8为有/无过载工况下压 力、推力曲线的对比。同过载方位角的条件下，推进剂基础燃速较低时 增大系数更大；

（2）过载条件下发动机装药会出现烧偏现象， 过载越大，烧偏现象越严重，二级装药包覆层提前 暴露的时间越早；在最高加载状态4条件下，发动 机包覆层提前暴露2.1s，存在发动机热防护安全 隐患；

（3）过载对发动机的内弹道性能影响并不明 显。有过载时发动机工作压力稍有提高，但压力拖 尾提前。

参考文献：

[1]谢文超，徐东来，蔡选义，等.空空导弹推进系统设计 [M].北京：国防工业出版社，2007.

[2]WuYuan，HeGuoqiang，SunZhanpeng，etal.Experi mentStudyofEffectsInducedbyOverloadonSRMPer formance[J].JournalofSolidRocketTechnology，2010 （5）：006.

[3]郭彤，侯晓.加速度对丁羟推进剂燃速影响的研究 [J].火炸药学报，2010（1）：30-32.

[4]刘世东.过载对固体火箭发动机影响的研究[J].航空 兵器，2006（6）：42-44.

[5]方蜀州，胡克娴.固体火箭发动机三维药柱燃面推移仿 真技术及燃面通用计算方法[J].固体火箭技术，1993 （4）：10-20.

[6]马长礼.固体火箭发动机MDF燃面计算方法研究 [D].长沙：国防科学技术大学，2007.endprint

如图5所示，网格顶点P上的燃速可由相邻 燃面网格上的燃速插值得到，由于网格面四角点 一般不在一个平面上，可由S1，S2，S3，S4四个三 角形上的燃速计算出P点燃速。

基于上述方法，本文采取与北航共同开发的 Missileoverload软件计算出装药在整个燃烧过程中 的燃面数据。

2.2 加载条件及计算结果

加载条件列于表3，表中4种侧向加载状态下 的燃面推移差别不大，以最高加载状态4为例进行 说明。图6所示为工作温度20℃时加载状态4不 同时刻的燃面位置，在t=0s时，装药通道后部由 于侵蚀燃烧而增加了燃速，随着燃烧进行通道扩 大，侵蚀燃烧迅速消失。

由表5以及图8压力曲线对比可知，4种侧向 加载状态下的内弹道性能与无过载时变化不大， 最大压力较无过载下上升不到1%。有过载时工作 压力稍有提高，但压力拖尾提前。

3 结 论

（1）推进剂燃速随过载的增加而增大，在相由表可以看出，过载越大，偏烧越严重，二级装药 绝热层提前暴露的时间越早。

无过载以及4种侧向加载状态下内弹道性能 计算结果如表5所示。图8为有/无过载工况下压 力、推力曲线的对比。同过载方位角的条件下，推进剂基础燃速较低时 增大系数更大；

（2）过载条件下发动机装药会出现烧偏现象， 过载越大，烧偏现象越严重，二级装药包覆层提前 暴露的时间越早；在最高加载状态4条件下，发动 机包覆层提前暴露2.1s，存在发动机热防护安全 隐患；

（3）过载对发动机的内弹道性能影响并不明 显。有过载时发动机工作压力稍有提高，但压力拖 尾提前。

参考文献：

[1]谢文超，徐东来，蔡选义，等.空空导弹推进系统设计 [M].北京：国防工业出版社，2007.

[2]WuYuan，HeGuoqiang，SunZhanpeng，etal.Experi mentStudyofEffectsInducedbyOverloadonSRMPer formance[J].JournalofSolidRocketTechnology，2010 （5）：006.

[3]郭彤，侯晓.加速度对丁羟推进剂燃速影响的研究 [J].火炸药学报，2010（1）：30-32.

[4]刘世东.过载对固体火箭发动机影响的研究[J].航空 兵器，2006（6）：42-44.

[5]方蜀州，胡克娴.固体火箭发动机三维药柱燃面推移仿 真技术及燃面通用计算方法[J].固体火箭技术，1993 （4）：10-20.

在电机过载保护中PLC的应用 篇7

电机在实际运行中因电机过载而引发的系统故障时有发生, 而这些故障轻者会造成电机主回路跳闸, 迫使电机控制系统运行中断, 重者甚至会造成电机设备损坏, 带来重大的生产事故, 严重威胁到人们的生命、财产安全。 也正因如此, 做好电机的过载保护则尤为重要。 尤其是近些年来, 人们利用PLC的功能对电机的安全运行实施监视与保护俨然已经取得了十分优异的成效。 因此, 本文笔者结合个人实践工作经验, 对PLC在电机过载保护中的应用进行粗浅的剖析, 也供广大同行参考借鉴。

1 PLC的内部功能分析

PLC具备计数与计时功能, 输入电路利用光电耦合器进行隔离且在电路中设有RC滤波器, 可以说设计这些装置其根本目的, 都是为了防止因输入点颤振、输入线混入噪声而引发的错误动作。 当外部输入从开始向结束或者是从结束向开始变化时, PLC的内部都会有会存在10ms的滞后响应取件。而如若将电机的每一圈都作为一个脉冲信号进行输入, 则脉动信号的最短周期则是20ms。 所以, 为了能够更为准确的记录每一个脉冲, 我们可以采用高速计数器对脉冲进行处理。

2 PLC对电机过载情况的判断

在电机的实际运转中, 如若我们在电机的转轴之上涂有黑白相间的两条纹路, 那在电机转轴的转动过程中, 黑白两条纹路势必会交替出现。 此时, 光电原件间接接收光的反射信号, 输出电脉冲, 在经电路的放大变形, 整齐的方波信号被输出, 最终则由PLC的输入继电器进行接收。 那么在这整个过程中PLC势必能够通过所接收到的脉冲信号, 对电机的过载情况进行正确的判断。 如下图所示

3 根据电机的实际参数确定运行保护点

本文笔者以型号为:Y315M-690k Wn N=980, 过载能力 (λ) 为2.0 的电机为例

最大转矩的转差率 (Sm) 值为:

而最大转矩转速n1则等于n-n×Sm=1000-1000×0.075=925

因此, 如若此时我们将保护点n设置为940, 那每转时间则需要63.7ms, 每10 圈的转动时间则需要637ms。 而根据PLC的实际特点, 选择单位时间640ms, 并将电机每转10 圈与计时器计64 个时间脉冲进行比较, 此时如若计时脉冲小于64 个电机则轻载, 反之则过载。

4 PLC在电机过载保护中的程序设计

根据上文计算分析可知, PLC程序设计时我们应该将电机的转数n设定为11, 这是因为从1 号到11 号脉冲之间所需要的时间正好是转动10 圈所需要的时间。 以知高速计算器C235, 计时器T200, 输入点XO、X10。

第一, 在元器件的处理上, 我们可以利用高速计算器C235 对应的计数输入XO, 作为电机转数的输入信号, 同时用X10 作为计算器线圈的连续驱动值。 可得高速计算器的输入转数为11, 计时器的时间累计值为64。

第二, 在电机运行中, 我们将保护点设置在N=940, 当电机运作后, 其实际的转速N势必要大于940 转, 而t/n则会小于63.7ms, 此时, 电机没转动11 圈, 其计算器值等于0, 而计时器在不等于0

第三, 电机的过载运行, 当N小于等于940 时, t/n则大于等于63.7ms。 此时的电机每转动11 圈, 其计算器值不等于0, 而计时器则等于0, PLC程序则会根据此时的条件发出停止电机运行的指令, 实现电机的过载保护。

5 结语

随着工业化发展进程的不断加快, 科学技术水平的不断提高, 工业生产对电机提出了越来越高的要求, 也正因如此, 电机的内部结构也变得更加复杂。 所以, 在电机的过载保护中需要将更多的因素考虑进去。 但毫无疑问的是无论电机过载保护设备如何发展, 以PLC可编程控制为主导的过载保护势必会得到更为广泛的应用, 也势必会成为未来过载保护设备的发展趋势。 因此, 不断的强化与完善PLC在电机过载保护中的应用, 加强对PLC的研究则具有十分重要的现实意义值得深入研究与探讨。

参考文献

[1]刘伟, 王江军, 李广明.低压电机过载保护[J].黑龙江造纸, 2007 (03) .

[2]雷煌.用单片微机实现多电机回路的过载保护[J].煤炭技术, 2002 (12) .

一种机械手送料过载保护技术 篇8

机械手送料动作往往会因为自身磨损或外部机械干涉等原因, 机械手送料力剧增, 使机械手出现变形、折断甚至打模等故障。目前市场上应用于步进式送料机械手送料过载保护的装置主要是扭矩限制器。将扭矩限制器安装于机械手的动力输入轴上, 通过控制输入扭矩大小来实现过载保护。当送料出故障时, 送料力增大, 输入扭矩增大, 扭矩限制器就会打滑报警停机。扭矩限制器又分两种, 一种为非定位摩擦型扭矩限制器, 另一种为定位钢珠型扭矩限制器。非定位摩擦型扭矩限制器可以起到很好的过载保护作用, 但一旦过载保护后无法复位, 需要通过调节机械手外部的联轴器才能使机械手送料角度回复, 效率低。定位钢珠型扭矩限制器可以在过载保护后使机床反转即可复位, 但该扭矩限制器成本较高。本文提出一种送料过载保护装置, 可有效降低机械手和模具、机床损坏率, 提高设备可靠性。本技术适用于送料机械手, 尤其是步进式送料机械手。

本文所述送料机械手, 包括动力传输装置、送料轴和送料部件, 送料部件安装在送料轴上, 送料机械手还包括送料过载保护装置。与使用扭矩限制器等已有技术中的机械手相比, 本技术的送料机械手简单可靠、不易损坏。

1 技术方案

送料过载保护装置包括位移式过载检测部件、过载调节部件和保护触发部件;位移式过载检测部件具有触头和斜面;当送料出现故障过载时, 送料力增大, 触头在斜面上移动, 并且触头或斜面产生径向位移, 当径向位移达到一确定值时, 送料部件与动力源相脱离, 并且作用杆动作保护触发部件, 保护触发部件被触发, 进而机械手和冲床停止动作;过载调节部件被设置在送料部件上, 并且包括作用杆和储能腔;作用杆的第一端部与触头或斜面连接在一起;储能腔中的能量对作用杆和触头施加一作用力, 并且设置成调节作用力大小即可调节送料部件承受的送料力的大小。

保护触发部件包括电路开关, 电路开关能够接通或断开机械手和冲床与电源的连接。

采用上述技术方案, 使机械手在送料过载或送料出现卡死故障时, 将动力源与机械手臂等移动部分脱开, 并触动接近开关使冲床和机械手停机, 以便保护机械手传动件不被损坏。从而可以在产生故障时有效保护机械手不损坏, 便于检查过载原因, 降低维修率, 节约成本。

2 工作原理

如图1、2所示, 机械手上的连杆通过销轴和轴承与连接件相连接, 连杆将驱动力传递给连接件使之做左右往复运动。导向轴与铜套起导向作用, 左右往复送料力通过送料轴传给送料部件。正常情况下, 气缸活塞在图示位置, 处于下压状态, 活塞头部锥面与送料轴上的锥孔相贴合。当送料出现故障过载时, 送料力增大到可以克服气缸活塞的下压力, 迫使气缸活塞往回压缩, 最终使得活塞头部锥面也就是送料部件与送料轴锥孔相脱离, 活塞头部锥面在径向上移动确定的径向位移, 这样动力源就与机械手送料部件分离, 从而保护了机械手。由于气缸被迫动作, 这时接近开关感应到活塞杆, 使得机械手和冲床停止动作, 从而起到过载保护作用。当故障排除时, 将机械手送料部件手动移动到合适位置, 使气缸活塞头部锥面与送料轴锥孔重新结合, 即可完成复位工作。

1.挡块2.送料轴3.铜套4.气缸5.接近开关6.活塞7.送料部件8.导向轴9.连接件10.销轴11.轴承12.连杆21.锥形孔61.触头126.位移式过载检测部件146.过载调节部件150.保护触发部件

3 实施方式

如图1所示, 送料机械手包括动力传输装置、送料轴、送料部件和送料过载保护装置, 送料部件安装在送料轴上。送料过载保护装置能够在送料部件遇到较大阻力时, 脱开送料部件与送料轴之间的动力连接。

如图2所示, 在送料部件与送料轴之间还安装有铜套, 铜套用于送料部件在送料轴上的沿轴向方向L的运动导向。当送料部件与送料轴脱开动力连接时, 送料部件就能够在送料轴上沿轴向方向L移动, 因此铜套的导向有助于减轻送料部件的磨损。

动力传输装置包括连杆、销轴、轴承、连接件和导向轴;连杆通过销轴和轴承与连接件相连接, 并驱动导向轴和送料轴做左右往复运动L。正常情况下, 送料部件与送料轴保持动力连接, 因而也能够随送料轴做左右往复运动L。

送料轴在一端部设置有挡块, 用以阻止送料部件意外从送料轴上滑落。

根据本技术的主要实施方式, 送料过载保护装置包括位移式过载检测部件、过载调节部件和保护触发部件。

位移式过载检测部件具有触头和斜面;当送料出现故障过载时, 送料部件遇到阻力, 所需送料力增大, 导致触头在斜面上移动, 触头或斜面由此产生径向位移。当径向位移达到一确定值时, 送料部件与动力源脱离, 作用杆触动保护触发部件, 进而机械手和冲床停止动作。

“斜面”在这里可理解为斜面体或者具有斜面的实体或凹空, 例如锥体的侧面、梯形体的腰面、锥孔的内表面、梯形凹空的腰面、具有凸轮表面的实体或凹空。在这里, 送料力就是指机械手驱动送料部件轴向往复运动所施加的作用力。

如图2, 径向方向T是相对于送料轴而言, 也就是与送料轴的径向一致。动力源可理解为:相对于动力传递方向而言, 以连杆为基准, 在连杆的上游的部件统称为动力源。径向位移的确定值可理解为:为了送料部件能够在送料轴上轴向自由移动, 触头或斜面在径向上必须移动的距离。简言之, 就是斜面的径向高度值。“送料部件与动力源相脱离”狭义上是指送料部件能够在送料轴上轴向自由移动。

过载调节部件被设置在送料部件上, 并且包括作用杆和储能腔;作用杆的第一端部与触头或者斜面连接在一起;储能腔中的能量对作用杆和触头施加一作用力, 并且设置成调节作用力的大小就能够调节送料部件承受的送料力的大小。储能腔可理解为:在一封闭或者不封闭的腔室内充满各向同性压力或各向异性压力。作为实例, 在封闭的腔室内充满压力气体或压力液体, 对触头或者斜面施加一径向作用力分量;或者在不封闭的腔室内设置压缩弹簧或拉伸弹簧, 对触头或者斜面施加一径向作用力分量。过载调节部件对触头或斜面施加一径向作用力分量, 使得在正常工作情况下, 送料部件与送料轴接合在一起, 尤其是在轴向方向L方面可传递动力地接合在一起, 亦即, 送料轴进行左右送料运动时, 送料部件随同送料轴作轴向往复运动。在正常工作情况下, 送料轴与送料部件在轴向方向L上被径向作用力分量锁定在一起。当送料出现故障过载时, 送料部件亦即触头或者斜面受到的轴向作用力分量足以克服其受到的径向作用力分量的锁定作用, 触头或者斜面发生轴向位移和径向位移, 送料轴与送料部件之间的轴向锁定被逐步解除, 并且, 当触头或斜面的径向位移达到确定值时, 这种轴向锁定被完全解除, 送料部件在轴向作用力分量的作用下, 可以在送料轴上自由移动, 从而与动力源完全脱开, 保护送料部件不受这种送料过载阻力的损害。

保护触发部件包括电路开关, 电路开关能够接通或断开机械手和冲床与电源的连接, 确保机械手在发生过载故障时立即停机, 将对机器受到损害的风险降至最低。

有保护触发部件可以设置在送料部件或者过载调节部件上, 当然也可根据使用触发方式的不同而安置在任何合适的位置。优选保护触发部件设置在过载调节部件上, 并且还包括接近开关, 当作用杆移动确定的径向位移时, 作用杆的第二端部触碰到接近开关, 保护触发部件被触发, 进而机械手和冲床停止动作。

4 结论

采用本文技术方案, 使机械手在送料过载或送料出现卡死故障时, 将动力源与机械手臂等移动部分脱开, 并触动接近开关使冲床和机械手停机, 以保护机械手传动件不被损坏。本技术方案可在产生故障时有效保护机械手, 便于检查过载原因, 降低维修率, 节约成本。

参考文献

[1]权修华.冲压自动化与压力机改造[M].合肥:安徽科学技术出版社, 1992.

[2]肖南峰.工业机器人[M].北京:机械工业出版社, 2011.

[3]郭洪红.工业机器人技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2012.

基于热网络的电动机过载保护技术 篇9

关键词：热网络,电动机,过载保护

要分析电动机暂态和稳态温度场下电动机的过载保护问题就必须使用热网络法进行分析, 因为只有这样才能够按照实际出现的情形判断热网络的紧密程度以及问题发生的位置, 并使问题获得妥善处理。因此, 这种方法在实际运用中就很容易掌握, 既简单又方便。对于热网络系统的电动机智能保护技术问题, 存在着一些使用上的技巧与难点, 它的问题和难点就在于怎样按照电动机的电流和电压的读出数据及时评判电动机是否存在过载以及采取过载保护措施等。在这个过程中电动机的运行参数是个极其重要的参数指标, 它直接关系到电动机的过载保护是否能够有效完成。而电动机过载保护最为常见也是最容易面临的情况就是电动机的热积累效应。为防止发动机过快烧坏, 如何迅速解决电动机的热积累, 怎样保持电动机的高效运行, 这些都是本文将要探讨的。

1 背景

不可否认的是现代化工业生产对电动机的需求量很大。在高中物理学习时我们了解到电动机是一种把电能转化为机械能的装置, 它被广泛的用于各种各样的企业和发电部门。电动机的使用并没有那么简单, 有时候电动机被要求长时间连续运作, 有时候变负载、间歇以及变速等状态下也要求电动机运行。为了保证电动机的功率, 达到电动机可靠、高效和安全运转的效果, 相应的人们对电动机过载保护装置提出的要求也就越来越高。拿我国电动机来说, 我国电动机运作主要使用热继电器防护, 防护时的堵转与轻微过载不良的劣势很容易造成电机绕组出现热积累效应, 从而使得绕组绝缘皮老化损坏电机。此外, 工艺水平和原材料的落后也会导致热继电器性能的不稳定。

2 电动机的过载保护问题

2.1 运行中的热积累问题

怎样解决好电动机运行过程中的热积累是电动机过载智能保护的关键。同时, 这个问题也是解决起来较为困难的问题。我们知道电动机过载是由外部因素造成的, 电动机过载是加诸于电动机的一种正常的运行状态。电动机的热惯性能够让它拥有一种可短暂利用的过载能力, 所以, 我们说短时超载依然属于正常运行的范畴, 而且电动机要求对线组进行过载保护必须符合一定的标准, 否则电动机过载防护装置不可能对线路给予过载保护[1]。而且只有当热量累计到使电动机绕组的实际温度到达一定的温度限值时, 线路才能够依赖过载保护显著降低热量使绝缘寿命延长。

2.2 过载保护延迟问题

以单片机的使用实例做分析, 单片机是异步电动机的核心装置, 它主要对电动机的线组在特殊情况下进行保护, 它的系统控制核心是一个体积极小的单片微处理器。如果过载保护不得力, 诸如像电动机的单片机由于故障导致过载保护延长问题、线圈灼烧甚至损毁等。过载保护延迟是热网络的电动机过载保护过程中常见的一般性问题, 但对电动机能否正常运转影响巨大。如果处理不好, 将会使这个电动机遭到破坏, 在一定情况下还会危及整个电网, 对发电网络造成不可修复性打击, 对工农业用电产业产生十分不利的后果[2]。

3 电动机的过载保护对策

3.1 采用定时监测机制

对电动机采用检测机制是实施热网络电动机过载保护的有效手段。而应用此技术就必须对电动机在运作过程中出现的参数进行搜集与合理考察, 这是有可能做好的任务, 当然也是必须要完成好的任务。电动机的这些基本参数, 它的每个参数都是对电动机运行性能的证明, 每个参数都是有针对性的, 都在一定程度上说明了当前状态下电动机的工作情况[3]。这是我们掌握的第一手资料, 通过应用这种监测机制, 我们能够对电动机当前的情况有个大概了解, 这样一来, 不仅有利于热网电动机的过载保护, 而且还能延长电动机的使用寿命和年限。

3.2 建立电动机热网防护系统

建立电动机热网防护系统是电动机过载保护技术应用的关键和重点所在。而建立电动机热网防护系统就不可能不对电动机三维有限元模型进行了解与掌握, 为什么三维有限元模型如此重要呢?这是因为在建立电动机热网防护体系过程中需要对电动机线组的温度变化进行观测, 即制订电动机线组温度曲线图[4]。只有制订好电动机线组温度变化图才可以绘出三维有限元模型, 才能建立电动机热网防护系统。当制订出电动机额定负载下的瞬间三维温度场以后, 我们就能够迅速绘出三元有限元模型, 从这个模型中, 我们就能对当前电动机过载保护系统实时监控。

4 结语

通过对电动机线路的过载保护技术分析, 能够有效弥补热继电器过载保护存在的不足。这种办法一方面给电动机的过载预留了一定的使用空间, 而且还能取得及时保护电动机过载线组的效果, 使得电动机过载保护的反应能力获得了提高。而且使维修人员及时掌握过载时电动机显示的电流、电压以及温度等参数指标。本文运用热网络法验证了电动机热网络模型在处理电动机过载保护问题上的合理性和正确性。

参考文献

[1]迟长春, 李奎, 岳大为.基于热积累的过载保护算法[J].电力系统及其自动化学报, 2010 (2) :52-56.

[2]刘玉敏, 田库, 李韶远.微机型异步电动机保护装置的研制[J].天津工程师范学院学报2013 (9) :29-51.

[3]张兆东, 周绍平.可同时监控多台电动机过载的保护方案[J].湖南职业技术学院学报, 2012 (6) :31-43.

过载保护 篇10

为避免电动机因过载而损坏,并将故障限制在一定的范围之内,普遍采用了过载保护技术,过载保护是保障电动机正常运行的重要措施。随着电子技术、单片机技术的发展,数字式过载保护方式得到广泛应用,尤其是采用单片机技术的数字过载保护,其稳定性好,是热过载保护技术的发展趋势。但目前采用单片机进行热过载保护的算法仍然有一定的缺陷,不能对电动机进行准确保护[1,2]。文中充分考虑电动机运行的特点,从热平衡的角度出发,着力研究考虑热积累的过载保护模型,解决目前电子式过载保护继电器中保护特性不精确,在负载变化复杂的情况下可能发生保护不动作等问题。

1 电动机的过载特性

电动机发热理论研究表明,电动机持续运行的容许负荷,主要取决于定子绕组的温度,即以定子电流的大小作为电动机过载的主要依据。但电动机在实际运行时,多数情况电流是随负载和电网电压变化而变化,在电动机多次重复短时过载而每次过载时间均小于容许时间时,一般的保护装置均不会动作,但电动机自身的热积累完全可能使电动机烧毁。多项国家标准亦考虑了此问题。

1.1 在IEC 255-8标准中的规定

IEC 255-8标准中要求包括电动机保护器在内的热继电器的动作特性具有简单的平方指数规律。

式中:t为动作时间;τ为热时间常数;I为电动机定子绕组的电流;IB为电动机定子绕组的额定电流;K为电流整定倍数。

改变时间常数τ,就可以改变保护动作时间t,这样便能与不同的电动机相匹配。该保护模型较为简单,易于实现。并且无论在冷态起动,还是在热态起动,均可根据式(1)、(2)的热保护特性模型进行能量积累。但该保护模型的缺点在于:只有当电动机过载后,才有可能进行积分计时,而不考虑过载前负载的大小,因此该模型仅具有部分记忆功能。

1.2 在GB 14048.2标准中的规定

在国家标准GB 14048.2中规定了断路器过载反时限的动作特性。在基准温度下,电流整定值的1.05倍时,即在约定不脱扣电流时,断开脱扣器的各相极同时通电,断路器从冷态开始,即断路器在基准温度下,在小于约定时间的时间内不应发生脱扣。

此外,在约定时间结束后,立即使电流上升至电流整定值的1.30倍,即达到约定脱扣电流(见GB/T 14048.1-2000中2.5.31),断路器应在小于后者规定的约定时间内脱扣。(注:基准温度是指断路器的时间-电流特性所基于的周围空气温度。)

如果制造商说明脱扣器实质上与周围温度无关,则表1中的电流值将在制造商公布的温度带内适用,允差范围在0.3%/K内。温度带的宽在基准温度的任何一侧应至少为10 K。

注:*表示当In≤63 A时,为1 h。

在不同的过载倍数下,GB 14048.2中所规定的允许过载时间为电器制造商和使用用户检验产品性能提供了参考依据。但该标准设定范围比较宽泛,只能用来检验断路器的保护性能,而不能作为单片机式电动机保护器的热保护模型。

因此如何建立完善的电动机发热和散热数学模型,准确模拟出电动机在过载时的温升变化过程,是研制出较好的保护系统的重要前提。这其中,如何处理电动机运行过程中的热积累问题是关键。

2 等效电流的计算

电动机的内部故障可分为对称故障和不对称故障两种。对称故障包括过载、堵转、短路等,此时会出现明显的过电流;不对称故障包括断相、逆相、相间短路、接地故障、三相不平衡等。发生不对称故障时,定子电流可以分解为正序、负序和零序分量。幅值相同的正序电流I+和负序电流I-在电动机内部产生的热量并不相同。为了反映I+和I-的不同发热效应,英国GEC公司提出了一个反映上述发热效应的“等效电流”Ieq的概念[3,4],定义为:

式中:K1为正序电流系数(0.5,1)。在电动机起动时间tSTA内,K1=0.5,相当于保护动作提高1倍,以使保护动作避开正常的起动电流;在tSTA之后,K1=1。K2为负序电流系数(3~10),一般取6。

因此,在研究电动机过载保护模型时,用等效电流Ieq来代替定子电流I,即将电动机运行时的不对称故障中的断相、逆相、相间短路、接地故障、三相不平衡等通过负序电流效应进行了充分的考虑,所以文中所指过载保护意为等效过载保护。

正序、负序电流可通过测量三相电流的大小,采用对称分量法,利用软件计算得出[5]。若以A相为基准,可以得到式(4):

其中α=ej2π/3。设置一个电流周期的采样点数为n,完成α和α2即要求移相120。和240。。若取n=24,移相120。就是取第8个采样点,移相240。就是取第16个采样点。根据计算机的软件算法,由式(4)可得到n=24时的第k个采样点的正序电流和负序电流的表达式为:

计算机可以很方便地计算出一个电流周期内各个采样点的正序电流、负序电流。根据采样的i+(k)与i-(k),利用均方根算法,并进行离散化处理,可得到电流的正序分量有效值I+和负序分量的有效值I-为:

3 电动机动态过载保护数学模型分析

电动机不是一个均质物体,其中的发热和散热过程比较复杂。电动机的发热程度应以最高温度来衡量,但最热点温度计算起来相当困难且不准确。通常在电机热计算中,假定电动机是一个均质物体,只计算平均温升。根据能量守恒定理,电动机在实际运行过程中,其热平衡微分方程为:

式中,P dt为在dt时间内电动机总的发热量(J);c Gdτ为电动机的蓄热量,其中G为电动机的重量,c为电动机的比热,dτ为dt时间内电动机的温升变化值(℃);αSτdt为在dt时间内电动机总的散热量(J);τ为定子绕组的温升;S为电动机的散热面积;α为散热系数。

式(7)在考虑发热的同时,也考虑了热量向周围介质的散失,完全可用来描述电动机在恒定负载、变负载和断续工作情况下的温升的真实变化过程。

该微分方程的解为:

式中,τw为定子绕组的稳定温升,τw=P/αS;τ0为定子绕组的初始温升;T为电动机的热时间常数,T=c G/αS。

过载保护元件应在小于电动机温升允许值的设置值τm动作,断开电路,得:

当τ0=0时,τm=τw(1-e-tm/T)。

动作时间:

电动机的损耗P主要由电动机绕组线圈的损耗Pr和铁心的涡流与磁滞损耗Pm组成。Pr与I2成正比;Pm取决磁场强度H,由硅钢片铁损Pm与磁场强度H的关系曲线可知,Pm与H2基本成正比,而磁场强度H与电流I成正比,因此,铁心的涡流和磁滞损耗Pm与I2基本成正比关系。所以,电动机的损耗P与电流的平方基本成正比关系。当电动机电流一定时,电动机的稳定温升与电动机的损耗成正比,所以电动机的稳定温升就与电流的平方成正比,即:

I为电动机的线电流有效值;K为稳定温升比例系数,由电动机的各参数确定。

由式(11)知:

式中,Ie为电动机的额定电流;τe为电动机电流为Ie时的稳定温升。

电动机的额定电流可从电动机的铭牌上获得,额定电流下的稳定温升可由工厂提供的技术数据或经验获得。但是电动机在实际运行时,随着电流的变化,稳定温升τw也是变化的。在整个运行时间范围内,无法用一个函数表达式计算电动机的温升。因此,把电动机的运行过程离散成一个个小区间,在每个小区间上,电流可看成定值。在此区间上,利用式(11)及式(6)求解电动机运行过程中的任意时刻的温升,同时考虑负序电流效应,把公式(8)改写成离散区间的形式,得:

式中,τi为第i段时间的最后温升;τi-1为第i-1段时间的最后温升。把前一区间的最后温升作为下一区间的开始温升,并设定电动机的初始温升τ0,可求解电动机任意时刻的温升。过载长延时保护延时时间为ti=i·Δt。

由式(13)可知,电动机任意工作时间的绕组温升应不超过极限温升τm,其值根据GB 755-81《电机基本技术要求》可得到。所以,为充分发挥电动机过载能力,避免频繁起停,对各类堵转故障、过负荷故障等,保护动作判据为:

τi在每个Δt时间内计算1次,τi不会无限增大,只要电流小于动作电流,τi就不会超过τm。在电流大于动作电流情况下,只要τi<τm,电动机仍然运行,此时处于过载运行状态;当τi≥τm时,保护器动作,主电路被切断,τi就会减小,至电动机温度下降到与周围环境温度相同时,τi将稳定为0。

在τi>0时,若电动机被启动,将在当前温度下进行热积累。如果τi较大,通过软件进行启动闭锁,防止在过载后立即启动电动机,造成电动机的损坏。

电动机的短路故障要采用速断保护,短路故障判据为:

当电动机发生严重的堵转故障时,要采用短路短延时定时限保护,堵转故障判据为:

如表2所示为根据求解热平衡微分方程得到的保护动作时间tm与IEC 60255-3推荐的数学模型即式(17)的对照表,设其延时时间为tm′,其中α=2。

式中:Ie为电动机额定电流;I为电动机实际电流;t为电动机过载延时时间;K为表征特性的常数;α为函数指数。

可见根据求解热平衡微分方程得到的保护跳闸时间由于考虑了热积累,在低倍过载时要低于常用反时限保护跳闸时间,更符合电机的实际运行规律及保护要求。

4 结语

文中充分考虑电动机运行的特点,提出了根据热平衡方程所建立的以温升为变量的动态过载保护数学模型,确定了被保护对象在负载电流变化时的温升变化过程及保护器的动作时间。与常用反时限保护特性相比较,由于考虑了热积累,在低倍过载时要低于常用反时限保护跳闸时间,更符合过载保护的实际运行规律及保护要求。文中一些计算公式的参数取值在实际运用中尚需要进行变换和处理,有待进一步的研究和实践检验。

摘要：过载保护技术是低压电器智能化技术的重要组成部分,是保证电动机、配电线路安全运行的重要技术。以热保护为研究对象,充分考虑电机的热积累现象,通过求解热平衡微分方程的方法,给出了新的电动机过载保护判据。与常用反时限保护特性相比较,此保护模型更符合负载的实际运行规律及保护要求。

关键词：电动机,热积累,等效电流,过载保护,对称分量法

参考文献

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过载保护 篇11

异步电动机在运行过程中,定子电流的大小受负载波动而变化,因此电动机定子绕组温度并不稳定,对于低倍过载,电动机温升升高,在未超过电动机允许最高温升τmax之前,电动机可正常运行。但是,由于电动机自身的热积累,在长时间低倍过载之后,电动机温升可能超过允许值。电动机温度过高将使得电动机定子绝缘加速老化,绝缘下降,电动机因此而损坏。

现在电动机过载保护有多种数学模型,比如等时间电流i2t特性[1]及IEC60255-3推荐的数学模型[1]等,但是这些模型都有各自的缺点,它们一般的算法是采用积分法或查表法,在电动机超过额定电流的情况下进行延时限制。由于电动机负载动态变化,不可能将每一种过载系数都体现在算法中。如果建立连续性的电动机热积累的数学模型就能够准确模拟出电动机的瞬时温升,根据允许最大温升τdz作为判据,就能对过载进行最优保护。因此,对于电动机进行发热-散热积累模型分析就显得尤为重要。

电动机热源很复杂,包括定子绕组,转子绕组,定子铁心等几个主要部分。煤矿企业对于中小型电机的过载保护,现在主要是采用JDB综合保护器的传统的反时限保护,其主要依据定子电流。由于定子电流的测量误差和电流平方的累积误差,造成误动、拒动比较频繁。为了替代JDB的反时限保护,经过对中小型电动机发热与散热的深入研究,我们提出了一种包括定子绕组,转子绕组,定子铁心三种因素的电动机发热与散热模型。

1 电动机发热-散热积累模型

虽然电动机由许多物理性质不同的部件组成,内部的发热与散热关系比较复杂,但实践证明,对于中小型电动机将其作为一个均质等温体[2],可得到工程上允许的分析精度。假设电动机在时刻t的温升为τ,而单位时间内电动机中产生的热量为Q,dt时间内电动机的温升增量为dτ,由能量守恒定律有

式中:m为电动机的质量;c为比热容量;SQ为单位时间内经电动机表面散发到周围空间的热量;QFE为电动机铁心发热

由传热学知识,有

式中:λ为散热系数;A为电动机的表面积。

由电机学知识,有QFE=mU2

式中:m为固定系数;U为相电压所以可以认为QFE为一个常数F。

由式(1)和(2)整理后可得到微分方程

解式(3)可得到电动机温升方程

式中:τW为电动机的稳定温升;τ0为电动机的初始温升;T为电动机的热时间常数,由式(4)可知,电动机温升由发热τW(1-e-t/T)与散热τ0e-t/T两者共同决定。

电动机根据绝缘材料分为A、E、B、F、H、C六个级别,每个级别允许的温升限值各不相同。其中以E级和B级应用最为广泛,按国家制定的环境温度标准40℃(介质为空气),E级和F级绝缘材料温升限值为75℃和80℃。电动机温升超过允许最大值,保护器必须动作。

在电动机运行过程中,电动机温升随负载而变化。根据式(4),可得到电动机任意时刻温升τ。假设环境初始温度为τ0,则

当τn>τdz(实际情况可根据电动机绝缘材料等级确定),电动机超过允许温升限值,保护器动作[3]。

2 模型的实现

电动机负载恒定时:

式中:IEQ为电动机发热效应的等效电流;R为定子绕组的等效电阻。

英国GEC公司提出“等效电流”概念[4]

式中:I+为正序电流;I-为负序电流;K是与电动机热容量成正比例的一个常数,范围为(3,10)。此公式适用于发生不对称故障的情况。在设置断相不平衡保护的情况下,可对不对称故障进行保护。在三相对称过载时,I-近似为0,IEQ近似为I+,定子发热等效电流可以用定子等效电流代替,如果电网负序分量较大,谐波较多,可以在等效电流发热基础上乘以适当的系数α,其范围(1,1.1)一般情况下可取α=1.05。

式中:Ieq为定子等效电流,可以由傅氏算法求得

式中:Re(Ieq)和Im(Ieq)为Ieq的实部与虚部。

N为一周期电流采样点数。在一个周波20 ms内对电流波形采样16点,即N=16。

将式(5)、(8)、(11)综合,可得到电动机任意时刻温升为

在单片机系统中,采用定时间隔计算一次温升,综合考虑到计算精度与运算能力,假设每隔30 ms进行一次温升变化计算,则Δt1=Δt2=…=Δtn=0.03 s,是由电动机容量和型号决定的常数,用户可根据电动机容量和型号进行整定,文献[4]中提供了热时间常数的计算方法。

上式可以作为电动机发热-散热积累数学模型,具备热记忆功能[5]。τn>τdz(实际情况可根据电动机绝缘材料等级整定),电动机超过允许温升限值,保护器动作。与传统的比例法过载保护等方法比较,此模型具有简单、准确、连续性等优点[6]。

本模型作为电动机过载保护模型,此外电动机保护还有短路、断相(电流不平衡)、漏电闭锁等保护功能,此处不再赘述。

3 与传统反时限保护比较

在JDB综合保护器中采用模拟电路来实现反时限过载保护[7]。随着负载的变化,电容侧电压也出现变化,再通过由运算放大器组成的比较器输出动作信号。对于不同的过载情况,电容的充电放电经过不同的电阻:过载系数为1.05~1.2之间时,电容经过r4、r9充电,时间常数为(r4+r9)c;过载系数为1.2~1.5之间时,z2击穿,电容经过r4充电,时间常数为r4c;过载系数为1.5~6之间时,z1、z2击穿,电容经过r4、r20并联充电,时间常数为(r4//r9)c;电容放电经过电阻r10与r10、r20的并联,时间常数为[r10+(r4//r20)]c。电容两端电压达到额定电流稳定电压的1.1倍时由运算放大器组成的比较器输出动作信号。各时间常数由文献[8]决定。如表1。

通过下面图2与图3对比可以看出,JDB综合保护器实际反映的不是电动机的热积累,而是rc充电常数,工程用电阻电容的误差比较大导致保护器误动和拒动比较频繁。本模型则是较为真实地反映了电动机的发热和散热积累,因此,对负载变化反应更准确、敏锐。

对于同样的负载波动情况,本模型的仿真结果如图3。

4 硬件电路设计

装置中的主控单元采用NXP公司的LPC2131芯片作为微控制器。数据采集单元采用MAX125作为模数转换器。并且为了方便人机交互,外挂液晶显示器进行实时显示,多路键盘方便用户整定。主要的工作流程为:LPC2131发出采集指令,这时模拟输入信号经过滤波、模数转换(A/D)后,变成数字信号由LPC2131进行运算处理,之后按照判据进行过载、断相、短路、漏电闭锁故障等保护。同时将实时温度和故障信息在液晶显示器上显示。用户可以根据实际情况将参数输入系统。见图4装置原理框图。

4.1 数据采集电路

信号的采集和转换是由MAX125完成的。MAX125是2×4通道的高速14位数据采集芯片,可通过编程输入分为A、B两组对八个通道进行数据采集,本装置采用其中4个通道,分别采集三相定子电流与附加直流电流(分别用于计算三相定子的过载、断相、短路与漏电闭锁保护)转换所得的数据都存储在芯片内部的RAM中。

4.2 微处理器电路

微处理器电路主要完成故障计算、保护逻辑判断、液晶显示器的控制、故障追忆等任务,是整个装置的核心。

32位LPC2131微处理器作为微处理器电路的主元件,主频高达60 MHz,并且具有三级流水线技术,使装置具有快速性。片内集成的实时时钟可以为装置提供精确的时间及故障追忆时间。

5 软件设计

软件采用模块化设计,便于扩充和修改。主要包括:采样转换子程序、数据处理子程序、显示子程序、整定子程序等组成。

装置软件主流程图如图5所示。

采样子程序如图6所示。

6 结论

本装置最大特点是可以实时反映电动机内部温升,将过载保护转化为温升保护,较之以往的积分法和查表法,本模型具有简单,准确,实时反映电动机温升等优点。应某矿务局要求,本装置安装在井下磁力启动器上作为井下电动机的保护进行了工业性运行试验,运行效果良好,并建议推广。

参考文献

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