电机质量（精选10篇）
电机质量 篇1
随着对铁路运输需求的不断扩大,高速与重载已成为了铁路发展的主导方向,与此同时,机车担负的运输任务也越来越重。机车运行过程中,电机运转是否正常直接影响到机车乃至整个铁路运输工作是否得以顺利完成。机车电机检修工作的质量直接影响着机车的运行状态,若检修质量不高会严重影响机车电机的使用寿命,也会使得机车运行投入成本增加。因此,加强机车电机检修质量管理工作,对提高运输效率,保证行车安全具有十分重要的意义,更是机务检修精细化管理的重要体现,必须高度重视机车电机检修质量管理。
1 机车电机及其检修流程简介
1.1 机车电机简介
目前,太原铁路局侯马北机务段机车牵引电机全部为直流电机。直流电机主要包括定子(静止部分)和转子(转动部分)。其中,定子部分主要包括机座、端盖、主磁极、换向极和电刷装置等;直流电机的转子部分称为电枢,主要包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、电枢轴和冷却风扇等[1]。
1.2 机车电机检修流程简介
电机是机车的重要设备,电机检修是机务检修工作中的一项重要内容,在长期的机务检修实践中,已形成了一套较为完备的系统化电机检修工艺流程。机车电机检修的基本流程见图1。
2 机车电机检修质量管理现状与系统开发可行性
目前,机车电机检修过程中各环节的卡控和信息的录入工作主要靠人工来完成,这种方式不仅工作量大、效率低下,而且录入容易出现错误,查询信息步骤繁琐且不直观,对机车电机检修质量管理的效果较差。
信息系统是信息产生、分析、处理的主要载体,信息传递的及时准确是确保领导决策和制度执行的重要保证。随着计算机技术和网络技术等的应用与发展,企业信息化已成为企业实现可持续发展、提高竞争力的重要保障。此外,铁路技术发展的总目标是实现铁路现代化,要建设大能力、高质量、高效率、安全可靠、环保型和全面信息化的现代化铁路[2]。因此,为配合机务段的信息化建设,改善机车电机的检修质量管理状况,提高检修工作效率,开发一套可以实现检修过程实时跟踪记录、检测和修理各流程有效卡控、基础信息可记录且方便查询的系统是十分必要且具有实际生产意义的。此外,铁路企业的专业管理已较为规范、相关规章及标准已基本健全,机车质量管理的各个环节基本具备了规范化的作业流程,而且机车电机检修是机务检修工作的一个重要组成部分,有长期的实际工作经验,这些为系统的开发与构建提供了重要资源。
3 机车电机检修质量控制系统的研制
3.1 总体设计
机车电机检修质量控制系统的设计功能是实现对本单位机车电机检修作业过程的管理,机车电机检修质量控制系统程序设计基本流程见图2。该系统的具体设计功能模块主要包括用户登录注册及系统管理人员操作模块、机车电机检修作业管理模块和信息反馈模块。其中机车电机检修作业管理模块为主要功能模块,此模块可以实现对机车电机检修进程的实时操作、信息记录。此外还可以实现机车电机检修作业进程查询,其结果反映在主界面的各进程颜色的变化上。
3.2 系统研制
机车电机检修质量控制系统以实现机车电机检修质量监督管理为设计背景,以各类机车电机的检修工艺流程标准为基础资料,基于Microsoft Visual Basic 6.0为开发环境,使用DAO技术为数据库访问技术,支持的运行平台为Microsoft Windows 7/XP/98系统,数据库接口为Microsoft Access。
3.3 系统功能实现
通过深入学习机车电机检修和计算机等相关知识,并联系机务段实际工作经验,笔者基本完成了机车电机检修质量控制系统的研制。系统的3个功能模块基本实现了系统设计要求,整个系统功能较为完善,界面友好,运行安全稳定,基本实现了对机车电机检修质量的监督管理。
1)用户登录注册及系统管理人员操作模块。随着信息技术在企业中应用的不断深入,保障信息安全越来越受到人们的关注,做不到安全就无法保证工作的顺利进行,秩序就会被打乱。
用户登录注册及系统管理人员操作模块的主要功能是保证系统的安全性,主要包括用户登录、用户注册、管理员登录3个部分。用户登录模块的主要功能有对用户是否经过注册进行审核和用户可以对登录密码进行修改,用户登录成功后可以对系统进行操作。用户注册模块的主要功能是对用户的基础信息进行审核记录。管理员登录模块的主要作用是对管理员进行审核,管理员登录成功后可以对操作用户进行管理,一旦有非法用户注册,管理员有权将其删除。用户登录注册及系统管理人员操作模块是系统的安全门,可有效控制非法用户的进入,防止无关人员肆意登录系统、篡改系统数据,保证了系统的运行安全。
2)机车电机检修作业管理模块。机车电机检修作业管理模块是机车电机检修质量控制系统的核心模块,它以机车电机检修工艺流程图为主界面,直观地显示出机车电机检修作业的全过程,经过系统注册的用户可以登录到系统中进行操作。主界面可动态反映本单位所有电机的检修状态,选定电机编号后,系统会调出该电机的相关记录,可进行该电机的检修基础数据录入和检修进程查询,机车电机检修步骤的完成情况直观准确地反映在流程图中各环节的颜色变化上。
为保证机车电机的检修质量,避免出现未检修、被遗漏的现象,笔者在系统设计中特别加入了机车电机检修进程控制代码,这段代码的作用是:在一台电机的检修过程中,只有检修步骤完成在程序中被触发,该环节发生颜色变化后,才能进入到下一个步骤的数据录入状态。这样就保证了机车电机检修按其基本流程逐步完成,不会出现疏漏未检的情况。
3)信息反馈模块。信息反馈模块的主要功能是记录用户对系统的反馈意见。管理员通过查看用户反馈意见,可以对用户提出的问题进行解答,也可以筛选出有效可行的意见对系统进行改进,更好地为用户服务。
4 加强机车电机检修质量管理的方法
机务检修工作是保证行车安全的重要支柱,可以采取以下方法和措施加强机车电机检修质量控制系统的应用,并提高机车电机检修质量管理的工作水平。
4.1 加强职工基本技能的培养
随着社会的发展、科技的进步,越来越多的新型设备与新技术应用于生产实际,这就对职工基本技能的要求也就越来越高。计算机软件的应用有助于机车电机检修质量的管理,与此同时,也对职工计算机操作能力提出了一定的要求。因此,需要积极开展职工培训,加强职工计算机操作能力等基本技能的培养。
4.2 全面开展企业标准化建设
企业标准化是以企业获得最佳秩序和效益为目的的,标准可以让质量管理活动有据可依、有理可循,实现标准化作业可以防止不良动作、不良习惯等对安全的影响。因此,铁路企业应当全面开展企业标准化建设,进一步细化机车电机检修相关的工作标准、技术标准和管理标准,将科学技术与生产经验结合,为安全生产护航。
4.3 加大软硬件开发的投入力度
通过更深层次的研究和实践,可以对机车电机检修质量控制系统进行进一步的改善和功能拓展,简化操作,增加检修流程中关键点提醒功能、检修操作注意事项提示功能等。
此外,从人因工程角度来讲工作空间是影响工作效率与操作安全的重要因素,可以根据人因工程学原理,对机车电机检修工作现场进行分析研究,改善机车电机检修现场的工作环境,对机车电机检修现场实施定置管理,以保证机车电机检修质量。
4.4 加大机车电机检修监督检查力度
定期对机车电机检修工作进行检查,掌握机车电机的基础情况,严把质量关,确保每一台电机都完成全部检修过程,确保机车电机的检修质量,杜绝使用检修不合格的机车电机。
5 结束语
综上所述,通过对机车电机检修质量控制系统的开发研究以及对加强机车电机检修质量管理方法的总结,可以有效提高机车电机检修质量,对于保证机车运用安全具有重要的意义。在今后的工作中,应当继续深入学习,不断完善系统功能,提升安全保障能力。
参考文献
[1]赵敬超,张金才.内燃机车电传动[M].北京:中国铁道出版社,1997.
[2]中华人民共和国铁道部.中华人民共和国铁路主要技术政策[S].北京:中国铁道出版社,2004.
电机质量 篇2
电机质量往往是影响电机工艺的最大因素，在电机的性能上和装配质量上都会对电机的整体装配工艺产生影响。电机性能的好坏对于电机制造工艺来说非常重要，在电机的综合性能指标上和集中工艺指标上都会产生较大影响，不同的电机性能会有不同的工艺装配特点，这种情况下要具体情况进行具体分析。在电机制造中，很多高质量的电机加工都受到多方面的影响，这些都是决定电机质量好坏的重要因素。在细节上，小的零部件中的尺寸差异都会让电机的质量和使用寿命减少，在严重时还会直接导致电机停止工作。对电动机的质量而言，定子槽和铁心内部圆周的磨损也是导致电机工作效率降低、温度升高的直接因素。
2.2电机制造工艺过程中的性能检测
定子铁心的外圆设计应使气隙大于综合设计值，这使得定子的漏抗和谐波漏抗值不断减小，从而使电机的总漏抗值不断减小，这就是电流增大的直接引起原因。当气隙的磁力和空载电流增大后，电动机的功率就会降低，使电流和定子的磨损率增大，导致温度升高，使用效率降低。
当转子铁心外圆尺寸车大时，会使气隙小于设计值，导致定子谐波漏抗和转子谐波漏抗增大，因而电机总漏抗增大，结果使异步电动机的启动转矩和最大转矩降低，满载时电抗电流增大，转子电流和转子铜损也增大，效率低、温升高、转差率增大。铁心有效长度的减小是由于定子和转子铁心的轴发生偏移，这样不仅会导致空载电流增大，而且会影响功率因数。在封闭式的电机机座内，内切圆表面的粗糙程度越大或缺陷多能够让定子铁心和机座的接触面不够，从而导致电热阻的增大，在电机温度持续升高的情况下，机座的止口和端盖轴承室的止口部位都会加工等大的尺寸，使电机装配困难，出现运转不灵活或抱死的情况。而轴承室和轴承挡的尺寸精度和形位公差超差则会直接引起轴承内外的圆周变形，产生较大的震动和噪声，使轴承的磨损程度变大，温度持续升高。对于同步发电机而言，气隙变小，同步的抗压变大，短路会变小，发电机的电压变化率增大，使电机的并联运行稳定性变差，对于转子表面的损耗增加，效率会降低。
3 结语
综上所述，科技的不断发展创新为电机制造工艺带来了新的发展机会，电机工艺装备应用的行业广泛，不断以推动的模式向前发展。在电机工艺发展中，最终是以电能量和电磁能量互相交换而形成的，这不仅是一项机械设备的基本特征，更是一个导电、导磁等特殊工艺的特征。因此，作为电机制造工艺装备的技术人员，应严格把握质量观，对每一个出厂的电机制造设备都进行严格的质量检测，不断地更新和完善电机制造中的缺失和失误，只有这样才能够真正做到对企业务实，对用户负责。
参考文献：
[1]尹福民，电机制造工艺装备的质量检测方法及性能分析[J]科技创新与应用.(11):35-36.
[2]周秀明.国内外电机制造工艺对比简述[J]电机技A，( 01 ):61-62.
电机质量 篇3
关键词电机工作任务课程改革
一、改革的缘由
教高[2006]16号文，即“关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见”中第四条要求加大课程建设与改革的力度，增强学生的职业能力。课程建设与改革是提高教学质量的核心，也是教学改革的重点和难点。要改革教学方法和手段，融“教、学、做”为一体，强化学生能力的培养。城市轨道交通车辆专业面向广州地铁、深圳地铁及珠三角城际轨道交通运营企业生产、管理第一线，培养掌握城市轨道交通车辆驾驶、检测、维修能力，并能熟练地运用所学知识从事城市轨道交通列车驾驶、车辆检修、车厂车辆调度和管理、列车运行控制等工作，既会做事、又会做人，具有健全人格的高素质技能型人才。
本专业学生职业专门技术能力的要求是：具有机械检修能力、维修电工操作能力、车辆机械设备维护能力和车辆电气设备检修、维护能力。
以前，《电机基础与机车车辆电机》课程是以学科体系进行教学的，这种方式已不能适应新时期职业教育的要求，课程改革迫在眉睫。
二、改革的方法与措施
1、依据用人单位的客观实际，以工作任务的形式设置教学内容。任务设计以机车车辆电机检修为线索来进行，其总体设计思路是把课程分为三个工作任务，分别是任务一：直流电机检修；任务二：变压器的保养与维护；任务三：三相异步电动机检修。课程内容突出对学生完成职业任务能力的培养，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。教学过程中的实训环节充分利用电机实训基地的现有条件，分小组进行。
2、对考核方式进行改革。
(1)教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式，具体见表1。
(2)由于新的考核方式与原大纲期末考试(考试课)发生了冲突，所以按规定笔者递交了“广州铁路职业技术学院课程考核改革申请表”并获批准。
(3)课程中实训部分考核比较细致，分小组成员自评互评和教师评价，这样可以让学生相互监督、主动参与，又可让教师总体把握。见表2、表3和表4。
(4)加快电机实训基地的建设，制定《电机实验实训建设方案》。
(5)递交教材建设项目立项申请书，编写《机车车辆电机实训指导书》，对本门课程的实训部分进行详细指导。
本专业着力对本门课程的实训基地进行规划与建设，在专业团队的大力协作和学院各级领导的大力支持下，以建设院级、市级、省级及至国家级精品课程为目标。
三、实训成绩考核具体过程及改革效果
1、小组中每一成员填写一张表2，给自己和同组成员打分(自评与互评)。
2、由组长统计小组成员每人的得分，即将小组全部表格中某一位组员的成绩相加，取平均值，并将结果填在表3中。
3、每位小组长代表小组作总结发言，分析本小组的优点与缺点。
3、教师将成绩汇总在表4的小组得分一栏。
4、教师根据实训报告情况给每位学生评分，填在表4的教师评分一列。然后，按小组评分与教师评分各占50％的比例，算出本次实训的最后得分。
总之，整个实训的考核应非常细致，学生应高度参与。由于有自评与互评的环节。学生在实训中非常积极主动，热情高涨。在做的过程中学，达到良好的教学效果。通过前期的教学实践。采用任务驱动的教学方式，教学效果是明显的。据已经进行的“任务一”的大部分内容的教学，其中的实践环节特别成功。考核也按计划进行。学生对这种新型的方式大感兴趣，收到了良好的教学效果。此外，落实《电机实验实训建设方案》的关键是满足教学要求的实训设备。
电机质量 篇4
关键词：福建电机产业,现状,质量分析,质量提升
1 福建电机产业发展现状
电机电器产业是福建省重点扶持的五大产业集群之一, 位列汽车、船舶、工程机械、电机电器等机械工业四大优势产业之首, 2010年福建省电机电器产业全年产值达1000亿元, 其中电机制造业规模以上工业总产值232.7亿元, 比2009年增长33.1%。福建省的电机企业主要分布在宁德、福州、南平、厦门、泉州、莆田等地, 其中福安生产的中小型电机产量占全国的三分之一, 占福建省的80%, 出口量也占全国的三分之一[1]。
闽东电机产业是福建省的传统支柱产业, 截至2009年底, 闽东地区拥有电机整机生产企业200多家, 加之配套配件企业和派生的保健电器产品生产企业共800多家, 从业人员6万多人。目前已形成发电机与发电机组、电动机、水泵和电子保健医疗仪器等四大类产品, 规模以上工业产值101.7亿元, 出口交货值约50多亿元 (未含异地出口和买断出口) [2]。福安市获中国机电产品进出口商会授予的“中国中小电机出口基地”称号和中国机械工业联合会授予的“中国中小电机之都”称号, 2008～2009年福安电机产业连续两年入选“中国百佳产业集群”。目前, 福安电机产业已形成了一个从原材料供应、配件加工到整机组装、质量检测的专业化、协作化、社会化的生产经营网络, 并建立起了管理、市场、研发、融资、人才等五大产业支撑体系, 初步形成了产业配套完善、产业链不断拓展延伸、产业逐步精专化和高度集聚化的产业集群。2007年福安电机电器产业集群产值首次突破百亿大关, 2010年产业集群产值达188亿元, 增长41.3%[3]。
2 福建电机产业产品质量现状及分析
从图1可知, 福建省电机产品质量抽查合格率2008年只有46.6%, 但2009～2010年合格率有了大幅度的上升, 达到90.5%以上, 2008年至2010年三年的抽检合格率平均为81.2%。电动机的不合格项目为温升、效率, 主要是电磁设计不符合要求、使用材料不符合电磁设计要求、制造工艺水平差等原因引起。发动机的不合格项目为效率、相序检查, 影响发电机效率的主要是电磁设计问题, 所使用的材料和装配质量差等;相序检查不合格的原因主要是部分厂家装配时没有注意发电机出线端的顺序, 出厂时没有用相序测量仪器进行检查等。
3 制约福建电机产业发展的主要问题及原因
为提升福建电机产业的整体竞争力, 下面从“大质量”角度来分析制约福建电机产业发展的问题及原因。
3.1 产品质量还不够稳定。
造成产品质量不稳定的原因主要有:一是质量管理不到位, 如一些中小型企业质量管理体系有效性差、人员素质不高、装备水平差、工艺技术存在缺陷、未对关键控制点进行控制、未对供应商进行管理和原辅材料把关不严等;二是由恶性的价格竞争引起, 有的企业通过降价来夺取市场, 这样企业就没有了利润, 因此只好使用较差的材料, 等等。
3.2 产品技术含量偏低。
福建电机产业高技术人才缺乏, 自主创新能力较弱, 新产品开发能力不足, 缺乏具有自主知识产权的核心技术, 以中低档次产品为主, 产品科技含量不高, 产品结构不合理。近几年, 福建电机产业快速发展, 但研发经费投入不足, 技术进步还存在明显差距。中国科学院电工研究所研究员夏东博士指出:“福安电机有很好的基础, 但是整个产业通用产品所占的比重大, 企业生产产品同质化现象较为严重, 高新技术含量有限, 中低端产品偏多, 应对外部竞争能力不足, 总体处于国内中等水平。”[4]
3.3 产品附加值不高。
福建电机产业大而不强, 产值多利润少, 抗风险能力低, 发展后劲不足等问题已凸显。造成产品附加值不高的原因主要有:一是品牌创建能力不足, 缺乏有效的品牌策划和宣传, 品牌核心价值和品牌文化缺失;二是产品和服务的同质化现象严重;三是企业规模偏小, 品牌企业和品牌产品不突出, 2009年我国中小型电机行业产品销售收入前10名企业、出口额前10名企业和经济效益综合指数前20名企业均没有福建的企业[5]。
因此, 福建电机产业如何进一步提升技术含量和产品质量, 强化整合传播和品牌塑造, 走差异化高附加值的道路, 培育市场竞争力强的大企业大品牌, 已成为迫在眉睫的问题。
4 推进产业发展和质量提升的建议
4.1 促进国家中小型电机产品质量监督检验中心 (福建) 的建设, 打造一流的检测、认证与科研技术服务平台。
当前, 发电机以较高的盈利空间成为电机产业发展的新方向, 但福建省发电机的检测试验却无法适应产业的发展需求, 现今福建省公共检测平台的发电机组检测只能做到200KW左右, 而产业发展已进入以500KW至1000 KW产品为主打的阶段, 检测环节的滞后影响了发电机产业的发展。国家中小型电机产品质量监督检验中心 (位于福安) 的建成将显著提高福建省电机产品质量的检测能力和水平, 加强产业共性技术和关键技术的研究, 有利于福建电机产业突破技术瓶颈, 提升产业的技术含量和质量水平, 促进福安电机产业集群的更好发展。
4.2 进一步完善政府服务体系, 塑造电机区域品牌形象。
一是由福建省政府或宁德市、福安市政府牵头, 整合“国家中小型电机产品质量监督检验中心”、“中国中小电机出口基地”、“中国中小电机之都”、“中国百佳产业集群”等资源, 通过福建电视台、中央电视台及国外媒体等加强宣传, 聚焦提升福安电机的知名度和区域品牌形象, 从而增强福建电机产品的整体竞争力。二是要以福安电机产业集群为中心, 优化政策配套和政府服务。政府在完善产业链和产业结构方面, 对高新技术企业要有极具竞争力的扶持政策, 以吸引台湾等地的优势企业来完善配套产业。此外, 福建省在人才培养培训、技术研究开发、产品检测检验以及品牌宣传塑造等方面也应进一步完善政府服务体系, 为福建电机产业创造更为优良的发展环境。
4.3 抓住机遇引导资源集聚, 培育竞争力强的大企业大品牌。
国家加快推进经济结构战略性调整, 以及海西战略上升为国家战略, 为福建电机产业加快产业结构调整和转型升级提供了难得的机遇。福建电机行业应充分利用国务院关于海西建设先行先试的有利条件, 搭建国际性合作平台, 实现从中低端市场走向中高端市场, 培育竞争力强的大企业大品牌, 以促进福建电机产业的新一轮快速发展。闽东电机企业应紧紧抓住福建省政府出台《关于促进闽东电机产业提升发展的若干意见》的有利机遇, 拓宽合作渠道, 加强资本运作, 组建适应市场需求的竞争力强的大企业大集团, 充分发挥大企业大集团的品牌优势、资源优势、成本优势迅速做强做大若干个全国知名的大品牌。
4.4 加强电机产业集群质量提升的研究, 提高福建电机产品的市场竞争力。
目前, 福建省水泵厂家众多, 但产业集群中不少水泵产品系仿制品, 没有自己的核心设计图纸, 无法按标准要求规范水泵生产。因此, 进一步做好水泵型谱的标准化工作, 规范水泵性能参数, 已成为福建省水泵业发展的大事。近年来, 福建电机产业集群的工艺技术有了较大的提升, 但转子加工工艺等还亟待提升。未来世界风电市场潜力巨大, 福建电机电器产业应充分利用天时地利之优势跻身风电装备制造业领域, 以实现福建电机产业集群结构优化升级。
参考文献
[1]福建省机械工业联合会.福建电气产业靠创新实现跨越式发展[Z]. (2011-03-07) [2011-05-17]http://www.gkong.com/html/news/2011/3/56098.Html.
[2]福建省经贸委.关于促进闽东电机产业提升发展的若干意见[Z]. (2011-01-07) [2011-05-17]http://www.fujian.gov.cn/zwgk/zxwj/szfwj/201101/t20110125_335674.htm.
[3]中国机械工业联合会.2010年福安市电机电器产业集群发展概况[Z]. (2011-03-21) [2011-05-17]http://www.mei.net.cn/industry/utility/news.jsp?cd=356731&trade=机械工业&edittime=2011-03-21#.
[4]林光华, 赖文忠, 郑晓强.福安电机:百亿产值是起点[N].福建日报, 2008-4-7 (9) .
电机选用三相异步电机选用要点 篇5
(1)根据机械负载特性、生产工艺、电网要求、建设费用、运行费用等综合指标，合理选择电动机的类型，
(2)根据机械负载所要求的过载能力、启动转矩、工作制及工况条件，合理选择电动机的功率，使功率匹配合理，并具有适当的备用功率，力求运行安全、可靠而经济，
(3)根据使用场所的环境，选择电动机的防护等级和结构形式。
(4)根据生产机械的最高机械转速和传动调速系统的要求，选择电动机的转速。
(5)根据使用的环境温度，维护检查方便、安全可靠等要求，选择电动机的绝缘等级和安装方式。
大型发电机的若干工程质量问题 篇6
1.发电机转子引线夹板处作机械固定的不锈钢板断裂
(1) 现象。浙江某发电厂3号发电机组 (QFSN-600-2YH型600MW) 于2007年2月27日停机检修后启动机组, 当转速升至1 303r/min时, 转子出现一点接地报警。
(2) 原因。3号发电机停机后拔出护环检查, 发现转子引线夹板处用作机械固定的不锈钢板 (约1mm厚、30mm宽) 断裂, 造成转子转速升高时, 断裂的不锈钢在离心力作用下窜出, 与转子引线接触导致接地故障。针对该制造厂的这一问题, 某发电集团公司要求其同 (类) 型号机组在天津的某发电厂3号发电机与河北某发电厂1号发电机在2007年的机组检修中均对该部位进行检查, 发现同样的问题, 两台发电机转子引线夹板处不锈钢板均已断裂, 由于发现问题及时, 未造成发电机运行中出现转子接地事故。
(3) 措施。拔出该发电机励磁机侧护环, 取出压板检查, 发现均有断裂现象, 更换新压板, 重新装入护环。检修该厂同类型发电机发现, 这是一个普遍存在的问题。幸亏提前发现了隐患, 避免了再次由于转子引线夹板断裂造成运行中发电机转子接地故障, 保证发电机安全运行。
2. 发电机绝缘引水管缺陷
(1) 现象。2006年3月2日, 浙江某发电厂1号发电机 (QFSN-600-2YH型600MW, 水—氢—氢冷却方式发电机组) 并网后, 带140MW负荷, 运行约2h, 定子接地保护动作跳闸。2005年11月, 河北某发电厂2号发电机, 在预试中励侧绝缘引水管故障, 有内冷水漏出。
(2) 原因。浙江某发电厂1号发电机停机后, 分别测量发电机绝缘电阻, B、C相超过1 000MΩ, A相为40MΩ。对A相进行直流耐压 (带水压) 试验, 电压升到4 000V后, 在励磁机侧A相一根下层线棒的引水管有放电现象。继续检查发现该引水管中间有水渗出, 导致绝缘下降而被击穿, 引起定子接地。被击穿的这根引水管内外表面未发现沿面闪络的痕迹。分析此次事故原因是击穿部位在制造或安装过程中受局部应力, 造成细微裂纹, 运行中在额定冷却水压力下微渗水, 导致电场分布发生变化, 水中泄漏电流增加 (击穿的引水管处于A相高电位区) , 冷却水局部发热严重时汽化, 汽化的水蒸气形成一个高电导层, 进一步加剧发热直至闪络, 严重时局部烧熔引水管, 造成引水管漏水, 发生相对地短路, 这两次故障都是绝缘引水管的缺陷引起的。因此, 调试和大修时应在水压试验后进行带正常水压的直流耐压试验, 可以及时发现引水管的问题。
(3) 措施。经更换引水管后直流泄漏电流正常。为此, 敦促发电机生产厂家, 把好质量关, 应在预试和检修中对绝缘引水管做重点检查, 加强定子冷却水系统的水压试验和直流泄漏测量。保证引水管本身质量和安装质量。
3. 发电机引线烧毁故障
(1) 现象。浙江某发电厂1号发电机为QFSN-600-2YH型600MW机组, 满负荷运行中, 发电机零序电压保护动作跳闸。湖南某发电厂1号机组 (同类型) 当时带580MW负荷, 定子接地保护动作跳机, C2引线烧断。某电厂600MW发电机组在完成168h试运行后停机, 再次开机投运时, 发生发电机定子绕组C相C2分支中性点引出线拉弧烧断事故。三台发电机故障位置和类型几乎相同。
(2) 原因。 (1) 浙江某发电厂1号发电机C相分支C2的引线局部过热熔断, 熔渣掉下, 进入发电机转子通风道, 转子一点接地报警。C2分支熔断瞬间, 电磁力不均衡, 轴瓦振动瞬间增大至150μm, 随后电磁力达新平衡, 振动减至83μm。C2分支承担C相全电流, 当时为满负荷, 分支通过1.725倍额定电流 (单支额定电流9.62kA) , 导致C2支路 (上层12～18线棒, 下层31～37线棒串联) 共14根线棒, 严重过热。其中七根下层线棒, 由于散热条件不如上层线棒, 线棒出水温升尤其迅速, 事故发生仅1min后, 下层线棒出水温度至高限90℃;上层七根线棒, 温升稍慢。C2引线熔断约5min后, C2下层线棒因过热, 破坏主绝缘, 造成C相对地短路, 发电机零序电压动作, 主断路器跳闸。发电机共修复、更换了17根线棒 (其中下层七根, 上层10根) , 更换了六根环状引线、一根主引线。事故造成停机38天, 企业经济效益受到巨大影响。 (2) 600MW发电机组故障产生的主要原因是发电机引线出水汇流管过细, 内径为φ20～32mm。发生故障时, 湖南某发电厂的机外部分内冷水管内径为φ20mm, 部分机组中间的阀门内径更小, 导致引线出水流速较慢, 冷却效果较差, 若引线的上部积聚气泡时, 气泡将很难被水带走, 造成汽堵。另外, 还发现故障引线包含有杂质 (硫、磷等) , 使导电率上升, 发热增加。
(3) 措施。各电厂应针对此类故障, 加强监造时引线的材质化验, 检查引线出水汇流管及中间阀门的内径, 严格遵守内冷水的相关规程, 防止内冷水回路堵塞。天津某发电厂根据上类故障, 在2006年对其3号、4号发电机外部定子冷却水汇流管进行了改造, 将内径为φ26mm的管路换为内径为φ38mm的管路, 消除了设备隐患。
4. 内蒙某发电厂6号发电机定子槽楔松动
(1) 现象。该6号发电机 (600MW, 2006年投运) 小修抽出转子后, 检查定子线圈槽楔时发现定子槽楔大面积松动, 槽楔完全松动的有262块之多, 其他有若干块各段松动槽楔超过1/3长。
(2) 原因。该发电机安装后运行在高温条件下, 有些线圈绝缘中的有机绝缘材料收缩量超标, 有些在安装时线圈绝缘垫条未填充满造成槽楔松动。
(3) 措施。对新投运的机组, 在首次检修中, 应加强定子槽楔的检查。结合机组检修, 在发电机端部线圈鼻端采用组合楔块加切向支撑板和绝缘支架间增设切向横梁与帮扎的加固措施, 定子端部绝缘更换为性能良好、检验合格的环氧玻璃丝布层压板或其他新型绝缘材料, 做到不撕裂、不变形。对于引线过长、支撑点较少的固定结构, 制造厂在设计施工或机组大修时必须在引线上增设支撑梁的固定措施。发电机端部过渡引线轴向、横向加固较薄弱的机组应采取有效的紧固措施。发电机“弓”形连接线应采用绝缘夹板的固定方式和其他可靠的措施进行加固。发电机定子线圈槽口垫块与线圈接触面间, 必须垫以涤纶毡并要求用涤纶玻璃绳绑紧, 没有此项措施的应尽快利用大修机会予以完善, 以防垫块磨损发电机绝缘造成事故。
5. 结论
针对近年来大机组发电机发现的问题, 特别是在同一制造厂家的机组上重复出现的问题应引起重视, 及时对其他机组进行针对性检查, 提前发现设备隐患, 确保机组安全运行。应严格按照相关标准和规程进行新投产机组的交接试验工作, 对异常情况仔细分析、论证, 建议新投运机组运行1～2年后进行槽楔松动检查, 对水内冷发电机建议在水压试验后, 进行定子绕组手包绝缘表面对地电位试验。
加强大型发电机组在投运初期的运行情况的监视, 贯彻关于发电机定子冷却水方面的规定, 即定子线棒层间最高与最低温度的温差达8℃或定子线棒引水管出水温差达8℃时应报警, 及时查明报警原因, 此时可降低负荷。定子线棒温差达14℃或定子引水管出水温差达12℃, 或任一定子槽内层间测温元件温度超过90℃或出水温度超过85℃时, 在确认测温元件无误后, 应立即停机处理。在DCS中, 应加入温差报警功能, 在发现发电机温度超出正常范围时, 虽未超出其报警值, 也应引起重视, 及时分析原因。
通过人工巡检和在线监测仪表, 加强对外漏点的检查及对油系统、主油箱内、封闭母线、内冷水箱漏氢量的监测。对新投运发电机应进行温升试验, 并排除是否有定子内冷水堵塞方面的问题, 留存基础数据, 特别是对发电机状态评估有指导作用的数据, 包括温升试验、定子绕组端部机械模态试验、定子绕组局放、介损试验等。如怀疑存在定子内冷水堵塞问题, 建议检修时采用JB/T6228-1992《汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定》中的热水流法进行检测, 如确定有定子内冷水堵塞问题时, 应更换好的线棒备品。在建机组, 要派有经验的专家和机构进行全过程监督, 包括监造、验收、安装等各个环节, 可借鉴兄弟单位的经验, 开展防范各项风险工作, 有效地提高机组的安全水平。
摘要：结合实例阐述600MW发电机组工程存在质量问题, 及其引发的故障现象, 分析了故障原因并介绍了采取的措施。
电机质量 篇7
制造以及设计过程中的隐患常常会影响产品的总体质量。只有解决了这些隐患, 电机的质量才会显著提高。基于此, 本文将对电机产品的一些隐患进行分析, 并且探讨消除这些隐患的手段, 以期可进一步改进电机质量。
1 设计阶段质量控制
电机的整体质量水平与设计息息相关, 下面将介绍电磁设计及结构设计的相关问题。
1.1 电磁设计
1.1.1 温度场的分布
绕组的温升在于温度场。一般情况下温升限值就是指利用电阻法计算出来的绕组平均温升。温度分布不平衡, 在温升值上面是不易发现的, 但是它却会影响电机绝缘体的寿命, 所以这一点不容忽视。
1.1.2 槽配合的选择
定转子的槽配合会对电机的整体性能产生极大的影响, 牵扯到机体的磁密、热负荷、效率、功率因数、附加损耗、电磁噪声等, 利用目前已有的专用设计软件程序对电机的磁密、热负荷、功率因数、效率、谐波以及转矩等进行计算, 可得出满意的结果。但有关定、转子槽配合对电机附加损耗以及由于附加损耗对电机温升产生影响的论述较少, 这可能是因为附加损耗的计算本身较难的缘故。因此, 在进行电磁设计时, 应考虑到如定转子槽配合选择不当, 会导致电机附加损耗增加, 从而增大电机温升的情况。
1.1.3 气隙的控制
电机是个磁路系统。转子与定子的气隙越大, 磁阻就越大。根据磁路欧姆定律, 磁阻增大, 在磁势一定的情况下, 磁通就会变小。据此推理, 磁通变小, 感应到转子的感应电流也小;感应电流小, 由此产生的力矩也小。因此气隙的大小影响了整个电机的机械性能。气隙过大, 使得电机机械特性变软, 性能变坏。但气隙过小, 造成附加损耗增加, 影响电机效率, 增大电磁噪声, 同时增加制造难度;另外, 气隙的减小, 使转子铁芯与定子铁芯容易相擦, 造成电机绝缘损坏、堵转、电机发热直至烧毁, 使电机寿命降低。
1.2 结构设计
1.2.1 机座强度的保证
电机的安全运行与固有振动频率密切相关, 包含由定子、转子引起的固有振动频率, 而定子是由带绕组定子压入机座形成的, 设计时, 在机座的选料和结构设计上, 要充分考虑机座的强度, 同时要兼顾机座的成本和加工工艺性。转子的固有振动频率与转子的斜槽角度、旋向密切相关, 因此进行斜槽角度、旋向设计时, 在考虑电机启动转矩的同时, 还应兼顾计算转子的固有频率。
1.2.2 轴承的选择
轴承在电机中主要起支撑传动和减少摩擦的作用, 所以轴承的结构、型式、精度、噪音等都直接关系到电机的使用和寿命。设计时, 应根据电机适用范围和所承受的负荷, 确定轴承结构, 选用合适的轴承型号。
在轴承选型时, 还应考虑到轴承的游隙。电机的使用条件、转速、温升、零部件配合公差等都与轴承游隙相关, 一般转速在3 500r/min以下的电机轴承多采用CM游隙;而高温高转速的电机, 为防止运转过程中因发热引起轴承卡死损坏, 会选择相对较大的轴承游隙。
轴承与电机轴、电机端盖轴承室的配合通常采取过盈或过渡配合, 轴承在装配后, 游隙会随着内孔的涨大和外圆的缩小而减小。装配后, 理论上达到0游隙时, 电机的噪音最小, 寿命达到最佳。但在实际运行中, 因电机温升等原因, 轴承在装配后最好保持0.003mm左右的游隙。因为若为0游隙则会造成轴承咬死损坏;而游隙过大, 又将会导致电机噪音增大或降低轴承寿命。
2 制造阶段质量控制
下面探讨制造阶段一些不容易被发现但又影响质量的隐患。
铸铝转子的质量控制:转子铸铝质量直接关系到电机的转矩、启动性能、噪音、振动等, 转子铸铝过程是特殊工序过程, 因此应对铝液温度、铝液纯净度、压力、压射速度、保压时间这些关键工艺参数进行连续监控。关于铸铝模具的结构和型式, 在满足导条、端环尺寸的情况下, 应重点考虑压铸过程模具的排气结构。实际操作时, 在开始压铸前, 最好对模具进行预热后再使用;否则, 对前几模冷模压铸的产品, 应重点检查。
转子:转子铁芯和轴采用热套装配工艺, 转子铁芯与轴的配合采用的是过盈配合, 可提高转子与轴的联接强度, 避免冷压工艺掉轴的隐患。转子加工时, 应控制转子外圆与轴中心线的跳动, 如转子跳动过大, 在电机定转子装配后, 会导致定转子气隙不均衡, 从而使电机的震动和噪声加大。
转子动平衡:转子的平衡关系到电机的振动、噪音。电动机转子校动平衡的目的, 是为减小电机运转时所产生的不平衡离心力, 减小电机振动噪音。
电机机座、端盖、轴加工件精度:电机机座、端盖、轴的加工精度包括配合尺寸精度、形位公差等, 会直接影响到电机的装配、定转子气隙均匀度, 会影响电机的整机性能、噪音振动及安装使用。
定子铁芯:铁芯的质量直接关系到绕组的寿命以及电机的噪声、功率因数、效率和温升。铁芯的毛刺大且装压不紧, 会加大空载电流, 降低效率和功率因数, 提高温升, 还会损伤绝缘;如果装压松散, 会产生噪音;转子铁芯有菱形的时候还会干扰平衡的准确度。
绕组浸漆:电机绕组浸漆的目的是为了固化绕组, 使松散的导线粘结成为坚实的整体。经过浸漆处理后, 绕组内部及铁芯之间的空隙被绝缘漆填满, 空隙中的空气被排走, 传热能量能较快地散发出去, 从而改善电动机的散热条件, 降低电机的温升, 同时提高电机的绝缘能力。电机绕组的浸漆也是一道特殊工序, 在根据电机绝缘等级和电机适用条件选择了正确的绝缘漆后, 还需对整个工序过程进行连续监控。浸漆过程需重点控制的工艺参数包括漆的黏度、铁芯的预烘、浸漆时间、烘干温度、保温时间。
电机装配:电机装配是一道关键工序。装配应保持场地清洁, 电机轴承的安装是装配工序中的一个重要过程。轴承装配工艺主要包括清洗和安装2部分。轴承的安装方式通常采用热套和冷压2种方式, 在进行端盖轴承室配合尺寸设计时, 应考虑到轴承安装的方式。电机装配完成后应进行装配质量机械检查, 主要检查装配的完整性、正确性以及电机手感转动的灵活性等。
质量检验:检验包含原材料检验、过程产品检验和成品出厂检验以及型式试验。原材料 (包括硅钢片、漆包线、绝缘材料、引线及其他一些外购零件等) 检验一般采用入库抽查的方法。过程检验从冲片制造开始, 包括冲片叠压、转子铸铝、金加工轴、端盖、机座尺寸和形位公差的检查, 绕组线圈、嵌线质量、浸漆质量、转子质量、电机装配质量的检查, 整机出厂安全性能测试和空载运行测试。各阶段的质量检验进行前, 应编制相应的检验作业指导书, 对相关检验人员进行培训。在检验过程中, 根据检验项目的重要度, 实行全检或抽检。抽检时, 应熟悉并正确使用GB2828.1—2003《计数检验抽样程序第1部分:按接收质量限 (AQL) 检索的逐批检验抽样计划》。
3 结语
为了适应企业发展的需要, 必须改变传统模式, 提高员工素质, 敢于“破”、“立”, 从而与世界接轨。电机有机械、通风散热、电磁等方面的问题, 规格和类型又过于复杂, 所以企业之间的竞争归根到底就是人才和技术的比拼, 因此在设计上要杜绝隐患, 厂家也必须精心加工, 提高电机质量。
摘要：从电磁设计、结构设计2方面对设计阶段的电机质量控制进行了探讨, 然后对制造阶段的质量控制进行了分析, 以期对电机质量的进一步提高提供借鉴。
关键词：电机,质量控制,电磁设计,结构设计
参考文献
[1]本刊编辑部.2009电机质量分析会在沪召开[J].电机与控制应用, 2009 (10)
[2]楼韬, 徐国强.浅谈牵引电机质量控制[J].经营管理者, 2010 (22)
[3]依·阿勃杜拉也夫, 徐殿国, 王炎.感应电机质量控制微机测试系统[J].微特电机, 1988 (2)
[4]张庆贺.可靠性与电机质量论述[J].科技风, 2008 (7)
电机质量 篇8
关键词：电机拖动,教学质量,方法
0 引言
电机拖动类课程指《电机拖动基础》、《电力拖动自动控制系统》课程,它们是自动化专业非常重要的专业课,在机电行业中具有极高的实用价值。该类课程理论性、实用性、实践性均很强,学生学习起来难度较大,而学生对它们的掌握程度又直接关系到今后的就业或深造。因此,如何获得更好的教学效果,提高教学质量已成为该类课程教学中首先要解决的问题。[1]
1 提高课程教学质量的方法
1.1 提高教师自身修养和业务素质,为教学质量的提高创造良好的先决条件
在教学过程中,教师起主导作用。教师作为教学活动的实施者,其本身素质的高低直接决定了教学效果的好坏,也就直接影响了学生学习效果的好坏。因此要求教师必须有较高的自身修养,首先必须对所任课程有足够的深度和广度的了解,真正做到“要给学生一杯水,自己必备一桶水”;其次,还必须具有较强的实际操作技能,因为实践能力的高低直接影响培养人才能力的高低。所有这些都要求教师注重学习,在业务上不断进行进修,加深理论知识,及时掌握现代教育技术,注意拓宽知识面,讲究沟通艺术。只有这样才能培养出高素质人才,以适应社会需要。
1.2 提高课堂教学水平,为学生奠定扎实的理论基础
1.2.1 尊重学生,树立以学生为主体的教学思想
传统的教学活动是以教师为中心的教学活动,而学生只是被动的接受教师所传授的知识,并没有真正参与到教师的教学活动之中。要提高课堂效率,提高学生的课堂注意力必须树立以学生为主体的教学思想。在教学活动中,教师应该是一个与学生平等对话的伙伴,教师应注重课堂的交流,通过多种方式的交流创建一种宽松自由的环境使师生能够自由的表达。通过教师的课堂鼓励,使学生在学习的过程中获得自尊心与自信心,体会到学习的乐趣,提高学习的积极性、主动性和创造性。最终使学生乐于学习,并积极的参与到教师的课堂教学活动中来。
1.2.2 精选教材,精心组织课堂教学
根据教学大纲的要求,选取合适的教材。教材的选取要从以下几个方面考虑:(1)要符合学生的认知情况、接受能力;(2)教材应当由易到难、循序渐进;(3)选材具有辩论性、启发性、思考性。教师要认真分析教材,掌握教材的特点,把握教材的重点和难点。课前进行认真思考,根据学生掌握情况,结合教学内容的特点,设计教学任务,组织课堂教学;精确讲解重点,深入浅出讲解难点,引导学生开动脑筋、提出问题、思考问题。[2,3]
1.2.3 采取灵活多样的教学方法,提高学生课堂注意力
学生课堂注意力的情况直接影响着课堂的教学效果,而学生注意力的集中离不开教师对各种教学手段的灵活应用。在课堂教学中,针对不同的教学内容采用不同的教学方法。例如,讲到直流电机的三种调速方法时,采用启发式教学,可以用电动自行车为例,先启发提问“电动自行车是如何调节速度的?”,这样一来学生就会好奇想知道为什么,就可以有效调动学习积极性和主动性;在讲解直流双闭环调速系统时,采用对比法,和单闭环调速系统进行比较;在讲述直流电机工作原理时,可以利用多媒体辅助教学法,通过动画效果使学生运用多种感官参数参与教学活动,提高学生观察及分析能力。如果条件允许,最好到现场参观实物,为学生提供最直接的感性认识,激发学生的学习兴趣。
1.2.4 重视习题课和课后作业,巩固课堂知识
几年的教学实践证明,习题课和课后作业是不可替代的。学生学习的反馈方式多种多样,习题课和指导学生课后作业是培养学生灵活运用所学知识、对概念加深理解、巩固课堂知识的重要环节。
习题课和课后作业要适当、有针对性,必须突出重点,抓住关键,注意知识点的前后联系,以便帮助学生加强对课程体系的理解。
1.3 加强实验教学,培养学生实践能力和科研能力
实验教学是培养学生动手能力和创新能力的重要环节,通过实验操作能使学生获得鲜明的知觉形象,更好地理解和掌握有关的知识;通过基本技能的训练,激发学生的创新思想与实践能力,提高学生实践操作技能。[4]
1.3.1 利用软件仿真辅助实验教学
针对该类课程特点,应充分利用仿真软件Matlab/Simulink构建各种系统的仿真模型,然后进行动态仿真实验,加深学生对电机拖动系统的理解,提高学生学习积极性,对实际系统的调试与设计有很好的指导作用。
另外,可将仿真实验教学应用到课堂教学中,这样可以加强理论的实际应用性和学生工程意识,提高了学生的感性认识;利用现场实践仿真实验教学,不仅加强了学生对系统的理解,也可以提高学生理论联系实际能力和创新能力,培养学生主动性、探索性、研究性学习的兴趣。[5]
1.3.2 做好验证性实验,打好基础
根据课堂教学内容的要求,学生必须完成一些验证性的实验,使学生加深对课堂所学内容的理解,而且也熟悉相关概念,对一般常规的电机拖动及调速系统有一个深刻的认识和理解。
1.3.3 增设综合性和设计性实验,提高学生的科研能力
实验教学的目的不仅是为了巩固理论知识,更重要的是为了培养学生的动手能力、观察能力、思维能力、创新能力,所以在实验内容安排上不仅有验证性实验,还要增加综合性和设计性实验。
对学生来说,综合性、设计性实验是一种全新的体验。学生通过自己查阅资料、思考,设计实验方案、实验步骤及实验内容,主动获取知识,从中体会到运用知识的乐趣,所以学习的积极性、主动性及学习兴趣增加,必然会改善实验效果。
1.4 改革考核方式,体现灵活性,提高学生的综合素质和能力
考核具有很强的导向性,是引导课程教学的“指挥棒”。专业课教学要进行全方位考核,体现出学生的学习过程,考核形式要体现灵活性。
1.4.1 时间上的灵活性
考核不能拘泥于传统的期末考试,要将其转变为学生学习过程中的考核,并增加平时成绩在总成绩中所占的比重,以调动学生平时学生的主动性。平时成绩除包含学生出勤情况、课堂提问、作业、实验环节外,还要设置随堂测验、课堂交流等,以加强对学生平时学习的督促和考核。[6]
1.4.2 形式上的灵活性
教师根据学习目的、学习内容、教学方法、学生特点等,在考虑有效性与可操作性等因素的基础上组织多种形式的考核,如实验操作、提交小论文、答辩等方式,全面提高学生的综合应用能力。
2 结语
总之,要提高电机拖动类课程的教学质量,教师必须加强学习、不断提高自身素质和业务水平,改变教学思想、精选教材、采用灵活多样的教学方法提高课堂教学水平,丰富实验内容、加强实验教学,采用灵活的考核方式,提高学生的综合素质,这样才能培养出适应时代需求的电气工程类应用型人才。
参考文献
[1]孙绍林.《电机及电力拖动》教学方法之探究[J].中国科技信息,2011(17).
[2]熊凤,杨青,等.“电机与拖动基础”教学若干方面的实践与探索[J].2013(1).
[3]王宪磊.《电力拖动自动控制系统》课堂教学方法探讨[J].科技信息,2011(5).
[4]陈丽兰.“电力拖动系统”课程实践教学的探索[J].实验室研究与探索,2011(10).
[5]刘智运.必须重视大学教学方法的改革与创新[J].教学研究,2010(1).
电机质量 篇9
直线驱动技术在工业界取得越来越广泛的应用,它能避免机械传动所带来的间隙、柔度等问题,同时也对位置伺服控制系统提出了极高的要求:高的定位精度,无超调的定位过程和尽可能快的动态响应速度。为实现这些特性,通常采用前馈-反馈结合的控制策略,主要包括:1)三阶轨迹发生器[1,2],负责产生理论加速度、理论速度和理论位移;2)前馈环路[3],通过理论加速度与理论速度产生作用力提前控制电机运动;3)PID控制器,对位置误差信号进行调制;4)工作台,由直线电机、平面电机等构建的运动平台;5)反馈环路,将工作台的实际位置引入控制器中。众所周知,由于电路、气压、液力和磁场的影响,机电系统对运动指令存在执行延时,将导致工作台的实际位置与轨迹发生器产生的理论位置存在较大的偏差,所以必须引入前馈控制方法,增加系统的快速响应性能,实现高精度的运动效果。
前馈控制是指根据可预判的扰动信号,提前控制工作台以减小甚至消除扰动信号对系统的影响,在直线驱动中,理论加速度与理论速度作为轨迹规划的运动指令,是可以预判的,因此传统的前馈控制方法[4,5]如图1所示,工作台运动部分的实际质量与相对阻尼作为前馈系数,如下式所示:
ffd_force=m×accel+k×vel (1)
理论加速度和速度与前馈系数相乘产生前馈力,提前作用到工作台上。
这种方法可以满足一般的运动精度要求,但要达到高速、高精度的性能,却存在以下不足:1)由于粘滞系数、相对摩擦计算复杂,相对阻尼也难以计算[6];2)数字系统的实现是连续域到离散域的近似,存在精度损失[7];3)功率放大与反馈系统并非理想,导致用实际质量作前馈系数达不到理想效果[8]。
本文提出一种新的加速度前馈控制方法:忽略相对阻尼的影响,采用单一的前馈质量,简化了控制器结构,并采用实验的方法精确校准前馈质量,克服传统前馈控制的缺点,与此同时,为提高系统的稳态性能,对作为驱动力转化的参数——电机常数进行校准。该校准算法对提高直线驱动系统的动态和稳态性能有重要作用,能达到高速、高精度的控制效果,并可广泛应用于实际工程中。
2 直线驱动系统运动控制设计
直线驱动系统中,工作台的运动部分(动子)大都采用气浮轴承支撑,以减少摩擦阻力,提高运动精度,因此系统的相对阻尼可以忽略,采用如图2所示的单一的前馈质量提供前馈力,然而,忽略的相对阻尼所造成的精度损失却不可忽视,需要用前馈质量来承担,前馈质量是一个受动子实际质量、相对阻尼及离散化影响的综合参数,需要结合校准算法在实验中精确计算,以满足实际运动系统的性能要求。前馈力的计算如下:
ffd_force=acceleration×M (2)
图2中,三阶轨迹规划负责产生理论加速度,经过两次积分产生理论位置;位置测量部分负责测量工作台的实际位置,与理论位置作差值产生位置误差输入PID控制器进行调制。
前馈力要想准确驱动工作台运动,需要有准确的力—电流转换参数MCcal,由于电机负责将输入的电流转换为驱动力,理论上,MCcal应该与实际的电机常数MCact相等,共同实现力的转换与逆转换,然而,由于电机的制造精度、电磁耦合的影响,与MCact相等的MCact并不能实现驱动力的等价转换,需要结合实际的控制系统进行精确校准。
3 校准原理与算法
前馈质量校准之前,须先对电机常数校准,以保证控制输出的力能准确地作用到工作台上。
3.1 电机常数校准
如图2所示,电机常数MCcal负责将控制器输出的力转换为对应的电流,如果MCcal与MCact相等,电磁耦合与制造精度的影响将反映到测量质量mmeas上,导致mmeas与实际质量mact并不相等,控制输出的力不能恰好作用到对应的质量上。如果能将测量质量mmeas与实际质量mact之间的偏差通过MCcal来补偿,上述问题将得到克服,同时MCcal也能够被准确校准。
众所周知,系统的机械传递函数能反映系统的固有特性,对工作台注入白噪声激振后,采样位置误差和控制输出信号,计算机械传递函数为
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式中,cross_spec, auto_spec分别指对采样信号作互功率谱与自功率谱,两者的比值得到机械传递函数。相应地,测量质量mmeas计算如下:
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从而,可将实际质量与测量质量的比值转换为校准的电机常数,如下式所示
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上述校准算法可以克服实际系统中功率放大、反馈系统及电机本身阻碍精度提高的不利因素,从而保证控制输出与驱动工作台的力严格一致。
3.2 前馈质量校准
前馈质量不准确,前馈力不能恰好提供给工作台加、减速所需要的力,会造成PID输出与控制输出存在较大的波动,导致动态性能的下降。如果能将PID输出尽可能多的转换到前馈力,那么工作台运动所需要的力就可以全部由前馈力来提供,而PID控制器则只负责对稳态误差进行调节。一次运动中,采样图2中理论加速度和PID输出信号,通过下式计算一个转换质量
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然后,按下式将此转换质量叠加到前馈质量
Mnew=Mold+Δffd_mass (7)
式中:Mnew为新计算的前馈质量;Mold为校准之前采用的前馈质量。
此校准算法结合实际的运动系统,相对阻尼的忽略及离散化的影响将能得到最大程度的补偿,快速、小冲击的动态性能得以实现。
4 实例
实验平台如图3所示,直线电机动子采用气浮轴承支撑,最大程度地减小相对阻尼和摩擦阻力,采用分辨率为0.618nm的激光干涉仪进行位置测量,所采用的运动控制系统如图2所示。
实验中,首先注入20N的白噪声,采样位置误差与控制输出信号,按式(3)求得机械传递函数,如图4所示,在幅值图选取3个频率点,按式(4),式(5)计算测量质量及新的电机常数。相关参数如下:噪声大小为20N;幅值点1为49Hz,-120.5dB;幅值点2为69Hz,-125.9dB;幅值点3为89Hz,-130.1dB;实际质量为10.49kg;测量质量为11.17kg;实际电机常数为8.430N/A;校准电机常数为7.913N/A。
图5是电机常数校准前后的位置误差比较,经过校准的电机常数对稳态位置误差有着明显的改善,可达到纳米级的运动精度,满足高速、高精度的性能要求。
没有采用前馈的PID输出如图6所示,可以看到加、减速过程中冲击非常大,导致超调量增大,稳定时间过长。经过对电机常数与前馈质量的精确校准,如图7所示,PID输出在加、减速过程中明显减小,动态响应效果得到较大改善。
图8所示为有无前馈控制作用时的位置误差比较,有加速度前馈作用时,位置误差很小,加、减速之后能很快稳定;从图9中可以看到,校准前馈质量后的前馈控制较传统的前馈控制更能取得快速、小冲击的动态效果。与前馈质量校准相关的参数为:采样周期400e-6s,控制增益系数2100e3N/m,积分频率18Hz,微分频率38Hz,最大jerk200m/s3,最大加速度2m/s2,原来前馈质量10.49kg,校准后前馈质量12.63kg。
5 结论
本文提出了一种新的加速度前馈控制方法,在此基础上,提出一种精确计算前馈质量与电机常数的校准算法。该算法结合实际系统能克服传统前馈控制中的不利因素。实例证明该算法能明显提高系统动态性能,缩短稳定时间,减小运动冲击,满足高速、高精度的性能要求。本文提出的算法已在纳米级的半导体研发设备中得到成功应用。
参考文献
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电机质量 篇10
《电机与电力拖动》是高职院校电气类专业一门主干课程, 以《电工电子技术》、《电力电子技术》、《工厂供电》等课程为基础, 是一门集理论教学、实践教学与综合应用为一体的专业技术课程, 它不仅为学生实训和顶岗实习奠定理论和实践基础, 而且为机电类专业学生考取高级维修电工职业资格证书、职业能力培养做准备。作为突出实用、培养技术型、应用型人才的高等职业技术学院, 为了提高毕业生在就业市场上的竞争能力, 学生必须有扎实的专业基础和过硬的专业技能, 对学生的实践动手能力, 解决问题的能力、创新能力有了更高的要求。如何提高专业课课程教学质量, 使学生学有所用、学以致用, 也是对教师教学目标、教学质量的检验。为此, 笔者根据自己对《电机与电力拖动》课程的教学经验, 谈谈提高教学质量的几点做法和体会。
1 提高课程教学质量的探讨
1.1 精选教学内容, 做到有的放矢, 因材施教
对于高职学院来说, 课程教学应立足于培养基础理论够用, 知识面宽, 实践能力强的应用型人才。大部分高职院校学生, 文化基础知识相对薄弱, 深奥的理论知识对他们来说是难以接受的。因此, 我们首先要做到有的放矢, 因材施教, 应根据实际应用, 重新审视并优化调整课程内容及知识体系结构, 筛选必要的理论内容, 删减理论性太强、缺乏实践的内容, 甚至补充一些与本课程有关的专业知识, 以便学生更好理解与应用。例如:在《电机与电力拖动》课程中, 根据培养目标与教学大纲要求, 使学生掌握“适度、够用”的电机和电力拖动的基础理论知识, 熟悉各类电机工作原理, 结构特点和及其工作特性, 掌握各类电机的机械特性以及起动、制动和调速等基本操作技能。因此, 我们可以重点讲授常用低压元器件、电机工作原理、删除三相异步电机等效电路的推导, 加强电机的起动/制动、调速实验, 甚至可以扩充异步电机变频调速内容。通过这种调整, 使学生做到“一学二明三应用”, 实现了教学目的与教学内容的有机统一。
1.2 巩固相关知识平台, 树立学生学习的自信心
教师在讲授新知识时直接引入, 学生会感觉很茫然, 我们可以利用新旧知识间的联系提出需要解决的问题, 并通过设计一系列有针对性、启发性的问题作为铺垫, 然后让学生运用已经学过的专业知识看是否能解决问题。这样既复习和巩固原来的相关专业知识, 又引入了新的知识点, 并且解答了学生的疑惑, 使授课的新内容顺理成章, 水到渠成。例如在电机变频调速过程中, 我提出了这样几个问题:电机的调速方法有哪几种, 变频调速有可特点, 与其它几种调速的区别的在哪?通过这种提问解答的方式, 在教学中解决提出的问题, 达到良好的教学效果。在教学中, 鼓励学生大胆质疑, 给予学生发表意见的机会。其次, 是引导学生如何运用新学的知识点得到正确的解题思路, 这样做既可以调动学习积极性, 又可以使学生树立自信心。
1.3 充分发挥多媒体教学的作用, 让课堂“活”起
多媒体教学是融文字、图像、图形、动画、音频、视频于一体, 满足学生同时接受视觉和听觉感官的一种教学方式。在《电机与电力拖动》教学过程中, 可以利用多媒体课件模拟实物和实际操作的场景, 帮助学生理解理论知识, 同时活跃了课堂气氛, 让课堂“活”起来, 提高学生的注意力。例如在讲解低压元器件的结构时, 利用多媒体课件中的图片、动画、录像等素材对低压元器件进行拆装, 把抽象的内容形象化, 把学习过程趣味化。在课件制作中, 教师可以插入录音, 增强学生的亲切感, 帮助学生理解和消化教学内容, 提高教学效果。
1.4 加强实践教学, 提高学生的综合技能
教学内容要让学生理解透彻, 必须结合实践。陶知行先生说过“行是知之始, 始是行之成”。教师不仅要教学生掌握知识, 同时应教学生将知识转化为能力。在《电机与电力拖动》实验、实训教学中, 可采用任务驱动法、项目教学法、演示法、案例教学法等多种教学方法和手段。实训前, 提前告知学生实训目的、任务、实训内容和要求, 充分调动学生的积极性。在实训过程中, 要求学生不必担心调节失败, 实验结果的误差。鼓励他们在失败中去发现问题、解决问题, 培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。比如在三相异步电动机两地控制电路实验教学中, 可采用项目教学法, 要求学生明确实训项目的目的和要求、完成电路设计、根据设计方案各小组实施完成从元件选择、接线、调试、到通电试车及故障的排除、编写实验报告、最后通过小组自评和互评完成实训项目。以“教师”为中心转化为以“学生”为中心, 以“课堂”为中心转化为以“项目”为中心, 以“要我学”转化为“我要学”。通过这种教-学-做相结合的方式, 使每个学生都能学有所思、学有所得。
1.5 结合专业知识, 开展兴趣小组
美国心理学家布鲁纳曾说:“兴趣是认识事物和探求知识的心理倾向, 是求知的先导”。良好的兴趣能点燃智慧的火花, 学生兴趣的培养取决于教师的教学方法和艺术。在《电机与电力拖动》课程的教学中, 我鼓励学生结合课程的基本专业知识, 创建一些兴趣制作, 兴趣制作既能巩固学生的专业知识, 又能开拓学生的创新思维, 将知识融于趣味之中, 让学生在快乐中求学, 提高教学质量, 达到教学目的。比如:我在讲解电动机工作原理时, 指导学生利用小功率电机制作一个小风扇。两个星期后, 当学生们将多个漂亮的小风扇展现在我面前时, 我作为一名老师心中有一种满足感, 也为学生感到自豪。通过这种锻炼, 同时也提高了学生的实践动手能力。
1.6 注重知识的工程背景, 加强学生职业能力的培养
《电机与电力拖动》课程知识的综合运用就是把课堂教学内容与工厂、企业相关专业知识紧密地结合起来, 使学生具备工程意识与相应的职业能力。学生通过本课程的学习、实验与实训, 具备电气设备安装、设计、维护、调试等相关职业技能, 能够考取维修电工资格证、电工上岗证、电工电子产品流水线装配工等职业资格证书。因此, 注重知识的工程背景, 加强学生职业能力的培养也是提高课程教学质量的重要因素。在实际教学中, 我们采用工、学、企紧密结合, 联系校外工厂、企业, 使学生有机会到到校外实习基地参观实习, 了解课程专业知识的最新动态, 更好地激发学生学习的热情, 或聘请工程技术人员现场指导学生进行实际安装, 使学生掌握操作规程, 学习操作技巧, 增强课堂教学的吸引力, 进一步提高教学质量。
2 结束语
普通高等教育培养的是研究型、学术型人才, 而职业教育是专门从事技能型、应用型人才的培养, 培养的学生是直接进入各生产领域的社会劳动者。作为高职院校教师, 更应有与时俱进的思想, 把握本专业的最新技术、优化自已的课程教学内容, 根据学生特点, 不断调整、改善教学方法, 提高教学质量, 引导学生手脑并用, 学会过硬的专业技能, 成为具有综合技能和创新能力的有用人才。S
参考文献
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