導語：如何才能寫好一篇電動機論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

論文摘要:在現(xiàn)代化生產(chǎn)程度很高的今天，企業(yè)的生產(chǎn)，產(chǎn)品的加工制造以及人們的日常生活都離不開電動機的使用，在電動機的使用過程當中有很多注意事項以及要求，否則將會發(fā)生機器的損壞，這對企業(yè)的運轉，人民生活等都會帶來諸多不便。對電動機常見的故障，主要分為電氣和機械兩種，每一種故障都給電動機的安全運行帶來極大威脅。因此，對電動機的故障分析維護與檢修更顯得至關重要。

電動機具有結構簡單，運行可靠，使用方便，價格低廉等特點。為保證時機的正常工作對運行的電動機要按電動機完好質量標準的要求進行檢查，運行中的電動機與被拖動設備的軸心要對正，運行中無明顯的振動，一定要保持通風良好、風翅等要完整無缺。要時刻觀察和測量電動機電網(wǎng)電壓和正常工作電流，電壓變化不應超過額定電壓的±5%，電動機的額定負荷電流不能經(jīng)常超過額定電流，以防時機過熱，同時檢查電機起動保護裝置的動作是否靈活可靠。檢查電動機各部分溫升是否正常，還要經(jīng)常檢查軸承溫度，滑動軸承不得超過度，滾動軸承不得超過70度，滾動軸承運轉中的聲音要清晰、無雜音。對于電動機的運轉環(huán)境要做到防砸、防淋、防潮。對于環(huán)境不良，經(jīng)常挪動、頻繁起動、過載運行等要加強日常維護和保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患。

一、電動機電氣常見故障的分析和處理

（一）時機接通后，電動機不能起動，但有嗡嗡聲

可能原因：（1）電源沒有全部接通成單相起動；（2）電動機過載；（3）被拖動機械卡?。唬?）繞線式電動機轉子回路開路成斷線；（5）定子內部首端位置接錯，或有斷線、短路。

處理方法：（1）檢查電源線，電動機引出線，熔斷器，開關的各對觸點，找出斷路位置，予以排除；（2）卸載后空載或半載起動；（3）檢查被拖動機械，排除故障；（4）檢查電刷，滑環(huán)和起動電阻各個接觸器的接合情況；（5）重新判定三相的首尾端，并檢查三相繞組是否有燦線和短路。

（二）電動機起動困難，加額定負載后，轉速較低。

可能原因：（1）電源電壓較低；（2）原為角接誤接成星接；（3）鼠籠型轉子的籠條端脫焊，松動或斷裂。

處理方法：（1）提高電壓；（2）檢查銘牌接線方法，改正定子繞組接線方式；（3）進行檢查后并對癥處理。

（三）電動機起動后發(fā)熱超過溫升標準或冒煙

可能原因：（1）電源電壓過低，電動機在額定負載下造成溫升過高；（2）電動機通風不良或環(huán)境濕度過高；（3）電動機過載或單相運行；（4）電動機起動頻繁或正反轉次數(shù)過多；（5）定子和轉子相擦。

處理方法：（1）測量空載和負載電壓；（2）檢查電動機風扇及清理通風道，加強通風降低環(huán)溫；（3）用鉗型電流表檢查各相電流后，對癥處理；（4）減少電動機正反轉次數(shù)，或更換適應于頻繁起動及正反轉的電動機；（5）檢查后姨癥處理。

（四）絕緣電阻低

可能原因：（1）繞組受潮或淋水滴入電動機內部；（2）繞組上有粉塵，油圬；（3）定子繞組絕緣老化。

處理方法：（1）將定子，轉子繞組加熱烘干處理；（2）用汽油擦洗繞組端部烘干；（3）檢查并恢復引出線絕緣或更換接線盒絕緣線板；（4）一般情況下需要更換全部繞組。

（五）電動機外殼帶電：

可能原因：（1）電動機引出線的絕緣或接線盒絕緣線板；（2）繞組端部碰機殼；（3）電動機外殼沒有可靠接地

處理方法：（1）恢復電動機引出線的絕緣或更換接線盒絕緣板；（2）如卸下端蓋后接地現(xiàn)象即消失，可在繞組端部加絕緣后再裝端蓋；（3）按接地要求將電動機外殼進行可靠接地。

（六）電動機運行時聲音不正常

可能原因：（1）定子繞組連接錯誤，局部短路或接地，造成三相電流不平衡而引起噪音；（2）軸承內部有異物或嚴重缺油。

處理方法：（1）分別檢查，對癥下藥；（2）清洗軸承后更換新油為軸承室的1/2-1/3。

（七）電動機振動

可能原因：（1）電動機安裝基礎不平；（2）電動機轉子不平衡；（3）皮帶輪或聯(lián)軸器不平衡；（4）轉軸軸頭彎曲或皮帶輪偏心；（5）電動機風扇不平衡。

處理方法：（1）將電動機底座墊平，時機找水平后固牢；（2）轉子校靜平衡或動平衡；（3）進行皮帶輪或聯(lián)軸器校平衡；（4）校直轉軸，將皮帶輪找正后鑲套重車；（5）對風扇校靜。

二、電動機機械常見故障的分析和處理

（一）定、轉子鐵芯故障檢修

定、轉子都是由相互絕緣的硅鋼片疊成，是電動機的磁路部分。定、轉子鐵芯的損壞和變形主要由以下幾個方面原因造成。

（1）軸承過度磨損或裝配不良，造成定、轉子相擦，使鐵芯表面損傷，進而造成硅鋼片間短路，電動機鐵損增加，使電動機溫升過高，這時應用細銼等工具去除毛刺，消除硅鋼片短接，清除干凈后涂上絕緣漆，并加熱烘干。

（2）拆除舊繞組時用力過大，使倒槽歪斜向外張開。此時應用小嘴鉗、木榔頭等工具予以修整，使齒槽復位，并在不好復位的有縫隙的硅鋼片間加入青殼紙、膠木板等硬質絕緣材料。

（3）因受潮等原因造成鐵芯表面銹蝕，此時需用砂紙打磨干凈，清理后涂上絕緣漆。

（4）因繞組接地產(chǎn)生高熱燒毀鐵芯或齒部?？捎描徸踊蚬蔚兜裙ぞ邔⑷鄯e物剔除干凈，涂上絕緣溱烘干。

（5）鐵芯與機座間結合松動，可擰緊原有定位螺釘。若定位螺釘失效，可在機座上重鉆定位孔并攻絲，旋緊定位螺釘。

（二）軸承故障檢修

轉軸通過軸承支撐轉動，是負載最重的部分，又是容易磨損的部件。

（1）故障檢查

運行中檢查：滾動軸承缺油時，會聽到骨碌骨碌的聲音，若聽到不連續(xù)的梗梗聲，可能是軸承鋼圈破裂。軸承內混有沙土等雜物或軸承零件有輕度磨損時，會產(chǎn)生輕微的雜音。

拆卸后檢查：先察看軸承滾動體、內外鋼圈是否有破損、銹蝕、疤痕等，然后用手捏住軸承內圈，并使軸承擺平，另一只手用力推外鋼圈，如果軸承良好，外鋼圈應轉動平穩(wěn)，轉動中無振動和明顯的卡滯現(xiàn)象，停轉后外鋼圈沒有倒退現(xiàn)象，否則說明軸承已不能再用了。左手卡住外圈，右手捏住內鋼圈，用力向各個方向推動，如果推動時感到很松，就是磨損嚴重。

（2）故障修理

軸承外表面上的銹斑可用00號砂紙擦除，然后放入汽油中清洗；或軸承有裂紋、內外圈碎裂或軸承過度磨損時，應更換新軸承。更換新軸承時，要選用與原來型號相同的軸承。

（三）轉軸故障檢修

（1）軸彎曲

若彎曲不大，可通過磨光軸徑、滑環(huán)的方法進行修復；若彎曲超過0.2mm，可將軸放于壓力機下，在拍彎曲處加壓矯正，矯正后的軸表面用車床切削磨光；如彎曲過大則需另換新軸。

（2）軸頸磨損

軸頸磨損不大時，可在軸頸上鍍一層鉻，再磨削至需要尺寸；磨損較多時，可在軸頸上進行堆焊，再到車床上切削磨光；如果軸頸磨損過大時，也在軸頸上車削2-3mm，再車一套筒趁熱套在軸頸上，然后車削到所需尺寸。

（3）軸裂紋或斷裂

軸的橫向裂紋深度不超過軸直徑的10%-15%，縱向裂紋不超過軸長的10%時，可用堆焊法補救，然后再精車至所需尺寸。若軸的裂紋較嚴重，就需要更換新軸。

（四）機殼和端蓋的檢修

篇2

熱繼電器利用負載電流流過經(jīng)校準的電阻元件，使雙金屬熱元件加熱后產(chǎn)生彎曲，從而使繼電器的觸點在電動機繞組燒壞以前動作。其動作特性與電動機繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖則動作時間準確性一般，但對電動機可以實現(xiàn)有效的過載保護。隨著結構設計的不斷完善和改進，除有溫度補償外，它還具有斷相保護及負載不平衡保護功能等。例如從ABB公司引進的T系列雙金屬片式熱過載繼電器；從西門子引進的3UA5、3UA6系列雙金屬片式熱過載繼電器；JR20型、JR36型熱過載繼電器，其中Jn36型為二次開發(fā)產(chǎn)品，可取代淘汰產(chǎn)品JRl6型。

帶有熱-磁脫扣的電動機保護用斷路器熱式作過載保護用，結構及動作原理同熱繼電器，其雙金屬熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置，有的使觸點接通，最后導致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高，僅在短路時動作。其結構簡單、體積小、價格低、動作特性符合現(xiàn)行標準、保護可靠，故日前仍被大量采用。特別是小容量斷路器尤為顯著。例如從ABB公司引進的M611型電動機保護用斷路器，國產(chǎn)DWl5低壓萬能斷路器(200-630A)、S系列塑殼斷路器(100、200、400入)。

電子式過電流繼電器通過內部各相電流互感器檢測故障電流信號，經(jīng)電子電路處理后執(zhí)行相應的動作。電子電路變化靈活，動作功能多樣，能廣泛滿足各種類型的電動機的保護。其特點是：

①多種保護功能。主要有三種：過載保護，過載保護十斷相保護，過載保護十斷相保護+反相保護。

②動作時間可選擇(符合GBl4048．4-93標準)。

標準型(10級)：7．2In(In為電動機額定電流)，4-1Os動作，用于標準電動機過載保護，速動型(10A級)：7．2In時，2-1Os動作，用于潛水電動機或壓縮電動機過載保護。慢動型(30級)：7．2In時，9-30s動作，用于如鼓風機電機等起動時間長的電動機過載保護。

③電流整定范圍廣。其最大值與最小值之比一般可達3-4倍，甚至更大倍數(shù)(熱繼電器為1．56倍)，特別適用于電動機容量經(jīng)常變動的場合(例如礦井等)。

④有故障顯示。由發(fā)光二極管顯示故障類別，便于檢修。

固態(tài)繼電器它是一種從完成繼電器功能的簡單電子式裝置發(fā)展到具有各種功能的微處理器裝置。其成本和價格隨功能而異，最復雜的繼電器實際上只能用于較大型、較昂貴的電動機或重要場合。它監(jiān)視、測量和保護的主要功能有：最大的起動沖擊電流和時間；熱記憶；大慣性負載的長時間加速；斷相或不平衡相電流；相序；欠電壓或過電壓；過電流(過載)運行；堵轉；失載(機軸斷裂，傳送帶斷開或泵空吸造成工作電流下跌)；電動機繞組溫度和負載的軸承溫度；超速或失速。

上述每一種信息均可編程輸入微處理器，主要是加上需要的時限，以確保在電動機起動或運轉過程中產(chǎn)生損壞之前，將電源切斷。還可用發(fā)光二極管或數(shù)字顯示故障類別和原因，也可以對外向計算機輸出數(shù)據(jù)。

軟起動器軟起動器的主電路采用晶閘管，控制其分斷或接通的保護裝置一般做成故障檢測模塊，用來完成對電動機起動前后的異常故障檢測，如斷相、過熱、短路、漏電和不平衡負載等故障，并發(fā)出相應的動作指令。其特點是系統(tǒng)結構簡單，采用單片機即可完成，適用于工業(yè)控制。

2溫度檢測型保護裝置

雙金屬片溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中。當電動機過載使繞組溫度升高至接近極限值時，帶有一觸頭的雙金屬片受熱產(chǎn)生彎曲，使觸點斷開而切斷電路。產(chǎn)品如JW2溫度繼電器。

熱保護器它是裝在電動機本體上使用的熱動式過載保護繼電器。與溫度繼電器不同的是帶2個觸頭的碗形雙金屬片作為觸橋串在電動機回路，既有流過的過載電流使其發(fā)熱，又有電動機溫度使其升溫，達到一定值時，雙金屬片瞬間反跳動作，觸點斷開，分斷電動機電流。它可作小型三相電動機的溫度、過載和斷相保護。產(chǎn)品如sPB、DRB型熱保護器。

檢測線圈測溫電動機定子每相繞組中埋入1-2個檢測線圈，由自動平衡式溫度計來監(jiān)視繞組溫度。

熱敏電阻溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中，一旦超過規(guī)定溫度，其電阻值急劇增大10-1000倍。使用時，配以電子電路檢測，然后使繼電器動作。產(chǎn)品如JW9系列船用電子溫度繼電器。

保護裝置與三相交流異步異步電動機的協(xié)調配合

為了確保異步電動機的正常運行及對其進行有效的保護，必須考慮異步電動機與保護裝置之間的協(xié)調配合。特別是大容量電網(wǎng)中使用小容量異步電動機時，保護的協(xié)調配合更為突出。

a.過載保護裝置與電動機的協(xié)調配合

過載保護裝置的動作時間應比電動機起動時間略長一點。由附圖可見，電動機過載保護裝置的特性只有躲開電動機起動電流的特性，才能確保其正常運轉；但其動作時間又不能太長，其特性只能在電動機熱特性之下才能起到過載保護作用。

過載保護裝置瞬時動作電流應比電動機起動沖擊電流略大一點。如有的保護裝置帶過載瞬時動作功能，則其動作電流應比起動電流的峰值大一些，才能使電動機正常起動。

過載保護裝置的動作時間應比導線熱特性小一點，才能起到供電線路后備保護的功能。

b.過載保護裝置與短路保護裝置的協(xié)調配合一般過載保護裝置不具有分斷短路電流的能力。一旦在運行中發(fā)生短路，需要由串聯(lián)在主電路中的短路保護裝置(如斷路器或熔斷器等)來切斷電路。若故障電流較小，屬于過載范圍，則仍應由過載保護裝置切斷電路。故兩者的動作之間應有選擇性。短路保護裝置特性是以熔斷器作代表說明的，與過載保護特性曲線的交點電流為Ij，若考慮熔斷器特性的分散性，則交點電流有Is及IB兩個，此時就要求Is及以下的過電流應由過載保護裝置來切斷電路，Ib及以上直到允許的極限短路電流則由短路保護裝置來切斷電路，以滿足選擇性要求。顯然，在Is-IB范圍內就很難確保有選擇性．因此要求該范圍應盡量小。

結語

篇3

關鍵詞：電動機無功補償諧波

三相交流異步電動機具有一系列優(yōu)點，作為動力設備在各行業(yè)中獲得極廣泛的應用，它在運行中依靠磁場傳遞進行能量轉換來工作，不僅消耗有功功率，也需要無功工率。屬感性負荷，因此功率因數(shù)較低，約為0.76～0.89，一般需要并聯(lián)電容器進行補償，以提高功率因數(shù)，同時也提高了端電壓，有利于電動機的起動。

電動機進行無功補償具有增容、節(jié)能、提高出力等優(yōu)點，經(jīng)濟效益顯著，目前已得到推廣應用，但在推廣中，對某些可能存在的問題(例如諧波的危害等)并沒給予足夠的重視與研究，現(xiàn)筆者通過下面實例說明，電動機進行無功補償時，若條件合適，同樣存在因諧波放大而造成的危害，應引起我們的注意。

1概況

我省境內某抽水站，安裝運行3臺180kW電動機，由于該站地處電網(wǎng)末端，電壓較低，電機經(jīng)常起動困難，為了提高功率因數(shù)和電壓，用自愈式并聯(lián)電容器(電容器回路中未串聯(lián)電抗器)進行無功補償，但是當電容器接入電網(wǎng)運行后，時間不長，就出現(xiàn)電容器損壞現(xiàn)象，隨著運行時間增加，損壞的電容器越來越多，當時，懷疑電容器質量不良，就更換了電容器，但更后，仍出現(xiàn)同樣問題，有關方面才懷疑是否存在其他原因，向我們提出咨詢。

我們根據(jù)情況進行分析后認為，雖然該站地處農村，附近沒有任何諧波源存在，電動機本身一般不作為諧波負荷處理，也沒有見到過電動機進行無功補償后發(fā)生諧波危害的報導，但還是不應排除存在諧波危害的可能，應先進行諧波測試與分析。

2電動機是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源

為了了解系統(tǒng)諧波情況，在低壓母線上僅有3臺電動機的運行工況時，進行了諧波測試與分析，為便于比較，將測試數(shù)據(jù)列于表1。

從表1中所列數(shù)據(jù)可以看到，諧波電流以3次及17次為主，根據(jù)測試數(shù)據(jù)，進行諧波功率計算后可知，3次諧波功率與基波功率方向相反，而17次諧波功率與基波功率方向相反，由此可判斷3次諧波電流系由電源的3次諧波電壓所產(chǎn)生，而17次諧波電流則由電動機所產(chǎn)生。對其他各次諧波進行計算，即可知16次等部分諧波電流亦由電動機所產(chǎn)生，因此電動機是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源，17次及其他各次諧波注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓波形畸變，其中17次諧波電壓高達4.727%，超過了GB／T14549-1993《電能質量公用電網(wǎng)諧波》中不大于4%的限值，同時也導致電壓總諧波率達到5.563%，也超過了不大于5%的規(guī)定。

3無功補償裝置投入后產(chǎn)生了諧波放大現(xiàn)象

在低壓母線運行著3臺電動機的工況下投入無功補償裝置，對電容器回路進行諧波測試，發(fā)現(xiàn)由于諧波放大，通過電容器的高次諧波電流很大，表2中列出了測試數(shù)據(jù)。

從表2中所列數(shù)據(jù)不難看出，無功補償裝置投運后，發(fā)生了嚴重的諧波放大現(xiàn)象，其中16次與17次諧波電流已分別達到基波電流的129.2%與237.1%，而自愈式并聯(lián)電容器國標中規(guī)定，包括諧波電流在內的允許過電流為1.3倍額定電流，因此，這時的諧波電流值是相當大的。

同時，電網(wǎng)的電壓波形畸變加劇，低壓母線電壓的16與17次諧波電壓含有率，分別由電容器投入前的1.886%與4.727%，增大到6.998%與11.34%，母線電壓總畸變率亦由5.563%增大到14.71%，大大超過諧波國標的有關限制值，諧波電壓的增大，說明注入電網(wǎng)的諧波電流也相應增大。

諧波電壓的增大，將直接影響連接于該母線的各種電氣設備的安全運行，資料表明，電動機在較高的諧波電壓作用下，將發(fā)熱燒壞，壽命縮短。

4電容器早期損壞的原因

4.1畸變的電壓波形使電容器局部放電性能下降

由于諧波的存在，電壓波形發(fā)生畸變，使電壓峰值增高，呈鋸齒狀尖頂波。圖1所示為實側的電壓波形。

一些試驗表明，尖頂波電壓易在介質中誘發(fā)局部放電，而且因電壓變化速率快，引起的局部放電強度也較大，這將對電容器絕緣介質的老化起加速作用。

電容器的局部放電性能一般可用起始放電場強與局放熄滅場強兩個參數(shù)來表征，若局放熄滅場強低于工作場強那么由于操作過電壓所誘發(fā)的局部放電就可能在工作場強下不能熄滅，而形成長時間的局部放電。

試驗表明，當電源電壓含有諧波時，電容器的局部放電起始電壓和熄滅電壓均相應下降，而且當諧波含量較大，諧波次數(shù)越高，下降幅值越大。

雖然自愈式并聯(lián)電容器國標中對局部放電性能未作明確要求，但是局部放電對絕緣介質的影響是客觀存在的，長時間的局部放電，必然加速絕緣介質的老化，使其自愈性能惡化，最終導致電容器損壞。

4.2嚴重的諧波過電流使電容器損耗功率增加，導致電容器異常發(fā)熱

在電容器的標準中，允許通過電容器的穩(wěn)態(tài)過電流，應不超過電容器在額定頻率，額定正弦電壓下產(chǎn)生的電流的1.3倍，這個穩(wěn)態(tài)過電流是由諧波和過電壓共同作用的結果。

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在本次測試中，電壓沒有超過額定電壓，故過電流僅是諧波作用下的結果，現(xiàn)根據(jù)實際參數(shù)計算其過流情況，根據(jù)測試時基波電壓為181.5V（相電壓）諧波電流為基波電流的304.6％，電容器額定電壓400V，三相三角接法，由此可計算得其穩(wěn)態(tài)過電流對額定電流的比值為：

式中：Ie為通過電容器的穩(wěn)態(tài)過電流；

Ie1為電容器在額定頻率，額定電壓下產(chǎn)生的電流

過電流對電容器的影響主要是熱效應，而熱效應決定于損耗功率的大小，損耗功率與通過的電流平方成正比。

根據(jù)電容器允許過電流條件，可計算得實際損耗增加倍率S：

即電容器的實際損耗功率為允許值的3.76倍，因此，在如此大的損耗功率下，電容器將異常發(fā)熱，必然使其絕緣迅速老化而早期損壞。

5小結

篇4

1引言

在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中，執(zhí)行機構起著十分重要的作用，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分?，F(xiàn)有的國產(chǎn)大流量電動執(zhí)行機構存在著控制手段落后、機械傳動機構多、結構復雜、定位精度低、可靠性差等問題。而且執(zhí)行機構的全程運行速度取決于其電機的輸出軸轉速和其內部減速齒輪的減速比，一旦出廠，這一速度固定不可調整，其通用性較弱。整個機構缺乏完善的保護和故障診斷措施以及必要的通信手段，系統(tǒng)的安全性較差，不便與計算機聯(lián)網(wǎng)。鑒于以上原因，采用傳統(tǒng)的大流量電動執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)，可靠性和穩(wěn)定性較差。隨著計算機網(wǎng)絡、現(xiàn)場總線等技術在工業(yè)過程中的應用，這種執(zhí)行機構已遠遠不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。筆者設計的大流量電動執(zhí)行機構，采用機電一體化技術，將閥門、伺服電機、控制器合為一體，利用異步電動機直接驅動閥門的開與關。通過內置變頻器，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡，實現(xiàn)閥門的動作速度、精確定位、柔性開關以及電機轉矩等控制。該電動執(zhí)行機構省去了用于控制電機正、反轉的接觸器和可控硅換向開關模件、機械傳動裝置和復雜、昂貴的控制柜和配電柜，具有動作快、保護較完善、便于和計算機聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點。實際運行表明，該執(zhí)行機構工作穩(wěn)定，性能可靠。

2電動執(zhí)行機構的硬件設計及工作原理

電動執(zhí)行機構控制系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示。智能執(zhí)行機構從結構上主要分為控制部分和執(zhí)行驅動部分。

控制部分主要由單片機、PWM波發(fā)生器、IPM逆變器、A/D、D/A轉換模塊、整流模塊、輸入輸出通道、故障檢測和報警電路等組成。執(zhí)行驅動部分主要包括三相伺報電機和位置傳感器。

系統(tǒng)工作原理：

霍爾電流、電壓傳感器及位置傳感器檢測到的逆變模塊三相輸出電流、電壓及閥門的位置信號，經(jīng)A/D轉換后送入單片機。單片機通過8255控制PWM波發(fā)生器，產(chǎn)生的PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，實現(xiàn)電機的變頻調速以及閥位控制。逆變模塊工作時所需要的直流電壓信號由整流電路對380V電源進行全橋整流得到。

控制系統(tǒng)各功能元件的選型與設計：

1)單片機選用INTEL公司生產(chǎn)的8031單片機，它主要通過并行8255口擔負控制系統(tǒng)的信號處理：接收系統(tǒng)對轉矩、閥門開啟、關閉及閥門開度等設定信號，并提供三相PWM波發(fā)生器所需要的控制信號；處理IPM發(fā)出的故障信號和報警信號；處理通過模擬輸入口接收的電流、電壓、位置等檢測信號；提供顯示電動執(zhí)行機構的工作狀態(tài)信號；執(zhí)行控制系統(tǒng)來的控制信號，向控制系統(tǒng)反饋信號；

2)三相PWM波發(fā)生器PWM波的產(chǎn)生通常有模擬和數(shù)字兩種方法。模擬法電路復雜，有溫漂現(xiàn)象，精度低，限制了系統(tǒng)的性能；數(shù)字法是按照不同的數(shù)字模型用計算機算出各切換點，并存入內存，然后通過查表及必要的計算產(chǎn)生PWM波，這種方法占用的內存較大，不能保證系統(tǒng)的精度。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，保證微處理器有足夠的時間進行整個系統(tǒng)的檢測、保護、控制等功能，文中選用MITEL公司生產(chǎn)的SA8282作為三相PWM發(fā)生器。SA8282是專用大規(guī)模集成電路，具有獨立的標準微處理器接口，芯片內部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。

3)智能逆變模塊IPM為了滿足執(zhí)行機構體積小，可靠性高的要求，電機電源采用智能功率模塊IPM。該執(zhí)行機構主要適用功率小于5．5kW的三相異步電機，其額定電壓為380V，功率因數(shù)為0．75。經(jīng)計算可知，選用日本產(chǎn)的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統(tǒng)要求。該功率模塊集功率開關和驅動電路、制動電路于一體，并內置過電流、短路、欠電壓和過熱保護以及報警輸出，是一種高性能的功率開關器件。

4)位置檢測電路位置檢測電路是執(zhí)行機構的重要組成部分，它的功能是提供準確的位置信號。關鍵問題是位置傳感器的選型。在傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構中多采用繞線電位器、差動變壓器、導電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動變壓器由于線性區(qū)太短和溫度特性不理想而受到限制。導電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，壽命也不可能很長，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數(shù)字式傳感器，這種傳感器是無觸點的，且具有精度高、無線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無溫度限制等特點。

5)電壓、電流及檢測檢測電壓、電流主要是為了計算電機的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護和逆變模塊故障診斷。由于變頻器輸出的電流和電壓的頻率范圍為0～50Hz，采用常規(guī)的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測IPM輸出的三相電流，對于IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。如圖2-2所示。

6)通訊接口為了實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)和遠程控制，選用MAX232作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX232內部有兩個完全相同的電平轉換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平轉換為RS－232標準電平，把其它微機送來的RS－232標準電平轉換成TTL電平給8031，實現(xiàn)單片機與其它微機間的通訊。

7)時鐘電路時鐘電路主要用來提供采樣與控制周期、速度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路DS12887。DS12887內部有114字節(jié)的用戶非易失性RAM，可用來存入需長期保存的數(shù)據(jù)。

8)液晶顯示單元為了實現(xiàn)人機對話功能，選用MGLS12832液晶顯示模塊組成顯示電路。采用組態(tài)顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限位、電機、通訊和參數(shù)等信號進行設置或調試。并采用文字和圖形相結合的方式，顯示直觀、清晰。

9)程序出格自恢復電路為了保證在強干擾下程序出格時系統(tǒng)能夠自動地恢復正常，選用MAX705組成程序出格自恢復電路，監(jiān)視程序運行。如圖2-3所示，該電路由MAX705、與非門及微分電路組成。

工作原理為：一旦程序出格，WDO由高變低，由于微分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變?yōu)楦唠娖?，引腳2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機產(chǎn)生一次復位，復位結束后，又由程序通過P1．0口向MAX705的WDI引腳發(fā)正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程序出格自恢復電路繼續(xù)監(jiān)視程序運行。閥位及速度控制原理

閥位及速度控制原理框圖如圖3-1所示。

采用雙環(huán)控制方案，其中內環(huán)為速度環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。速度環(huán)主要將當前速度與速度給定發(fā)生器送來的設定速度相比較，通過速度調節(jié)器改變PWM波發(fā)生器載波頻率，實現(xiàn)電機的轉速調節(jié)。速度調節(jié)器采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法(具體內容另文敘述)。

外環(huán)主要根據(jù)當前位置速度的設定，通過速度給定發(fā)生器向內環(huán)提供速度的設定值。由于大流量閥執(zhí)行機構在運行過程中存在加速、勻速、減速等階段。各階段的時間長短、加速度的大小、在何位置開始勻速或減速均與給定位置、當前位置以及運行速度有關。速度給定發(fā)生器的工作原理為：通過比較實際閥位與給定閥位，當二者不相等時，以恒定加速度加速，減速點根據(jù)當前速度、閥位值、閥位給定值的大小計算得來。

執(zhí)行機構各階段運行速度的計算原理

圖3-2為執(zhí)行機構的典型運行速度圖，它由若干段變化速率不同的折線組成。將曲線上速率開始發(fā)生改變的那一點稱為起始段點，相應的時間稱為段起始時間，如圖3-2中的t(i)(i＝0，1，2，……)，相應的速度稱為段起始速度，如圖3-2所示v(i)(i＝0，1，2，…)。

設第i段速度的變化速率為ki，則有：

式中：Δv為兩段點之間的速度變化值，Δv＝vi＋1－vi；

Δt為兩段之間的時間，Δt＝ti＋1－ti。

顯然，當ki＝0時為恒速段，ki＞0時為升速段，ki＜0時為減速段。任意時刻的速度給定值為：

Ts為采樣周期。

變化速率ki的取值由給定位置、當前位置以及運行速度的大小確定。

4關鍵技術問題的解決

該電動執(zhí)行機構采用了最新的變頻調速技術，電機驅動功率小于5．5kW。用戶可根據(jù)需要設定力矩特性，根據(jù)控制的閥設定速度，速度分多轉式、直行程、角行程3種方式?？刂葡到y(tǒng)由閥位給定和閥位反饋信號構成的閉環(huán)系統(tǒng)，控制特性視運行方式、速度而定，并具有自動過流保護、過載保護、超壓、欠壓、過熱、缺相、堵轉等保護功能。

該執(zhí)行機構解決的關鍵性技術問題主要有：

1)閥門柔性開關柔性開關主要是為了當閥關閉或全開時，保證閥門不卡死與損傷。執(zhí)行機構內部的微處理器根據(jù)測得的變頻器輸出電壓和電流，通過精確計算，得出其輸出力矩。一旦輸出力矩達到或大于設定的力矩，自動降低速度，以避免閥門內部過度的撞擊，從而達到最優(yōu)關閉，實現(xiàn)過力矩保護。

2)閥位的極限位置判斷閥位的極限位置是指全開和全關位置。在傳統(tǒng)執(zhí)行機構中，該位置的檢測是通過機械式限位開關獲得的。機械式限位開關精度低，在運行中易松動，可靠性差。在文中，電動執(zhí)行機構極限位置通過檢測位置信號的增量獲得。其原理是，單片機將本次檢測的位置信號與上次檢測的信號相比較，如果未發(fā)生變化或變化較小，即認為己達到極限位置，立即切斷異步電機的供電電源，保證閥門的安全關閉或全開。省去了機械式限位開關，無需在調試時對其進行復雜的調整。

3)電機保護的實現(xiàn)為了防止電機因過熱而燒毀，單片機通過溫度傳感器連續(xù)檢測電機的實際運行溫度，如果溫度傳感器檢測到電機溫度過高，自動切斷供電電源。溫度傳感器內置于電機內部。

4)準確定位傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構在異步電機通電后會很快達到其額定動作速度，當接近停止位置時，電機斷電后，由于機械慣性，其閥門不可能立即停下來，會出現(xiàn)不同程度的超程，這一超程通常采用控制電機反向轉動來校正。機電一體化的大流量電動執(zhí)行機構根據(jù)當前位置與給定位置的差值以及運行速度的大小超前確定減速點的位置及減速段變化速率ki，使閥門在較低的速度下實現(xiàn)精確的微調和定位，從而將超程降到最低。

5)模擬信號的隔離。

對于變頻器的直流電壓以及輸出的三相電壓，它們之間的地址不一致，存在著較高的共模電壓，為了保證系統(tǒng)的安全性，必須將它們彼此相互隔離。采用LM358和4N25組成了隔離線性放大電路。如圖4-1所示，采用±15V和±12V兩組獨立的正負電源。若運放A的反相端電位由于擾動而正向偏離虛地，則運放A輸出端的電位將降低，因而光電耦合器的發(fā)光強度將增強，則使其集射極電壓減小，最后使運放A反相端的電位降低，回到正常狀態(tài)。若A的反相端電位負向偏離虛地，也可以重回到正常狀態(tài)。從而增強了系統(tǒng)的抗干擾性。

5結束語

該執(zhí)行機構集微機技術和執(zhí)行器技術于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機是通過內部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執(zhí)行機構可以在一定范圍內具有不同的運行速度和關斷力矩。該智能執(zhí)行機構采用了液晶顯示技術，它利用內置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關狀態(tài)和正常運行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇運行參數(shù)設定，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息。總之，該執(zhí)行機構集測量、決斷、執(zhí)行3種功能于一體，順應了電動執(zhí)行機構的發(fā)展趨勢，它的研制成功給電動執(zhí)行機構的研究開發(fā)提供了新的思路。

參考文獻

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篇5

關鍵詞：電動機軟啟動器

1前言

滑雪的人都明白這樣一個道理：突然、急劇的拉動容易使人摔倒。而在工業(yè)應用方面，許多企業(yè)每年都要為他們所使用的電動機(用于驅動風扇、壓碎機、攪拌器、水泵、傳送帶等等)的這種突然、急劇啟動浪費數(shù)百萬美元，每天都有數(shù)不盡的交流電動機在不必要的處于重荷之下。

交流電動機的這種突然而劇烈的啟動主要會造成以下幾個方面的損失：

(1)直接在線啟動或星－三角啟動產(chǎn)生的電壓和電流瞬變容易導致電氣故障。電壓和電流的瞬變現(xiàn)象可能導致當?shù)氐碾娋W(wǎng)過荷，從而引起不良的電壓變化，并最終影響到同電網(wǎng)中的其它電氣設備。

(2)導致從電動機到啟動設備及到強應力等這一整個驅動鏈的機械故障。

(3)運行故障：例如使管路系統(tǒng)產(chǎn)生壓力振動，對傳送帶上的產(chǎn)品造成損壞，以及使電梯乘坐不舒適。

此外，經(jīng)濟效益問題也是很明顯的：每一個技術問題，每一次的故障，都會因維修甚至暫停生產(chǎn)而導致經(jīng)濟損失。在工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)中，這就會導致預算外生產(chǎn)成本的增加。

2軟啟動器的開發(fā)歷程

交流電動機的啟動問題由來已久，人們一直在試圖找出一種能夠徹底解決問題的辦法，在此過程中，先后主要研究開發(fā)了下面幾種啟動方式。

2.1星－三角啟動器

星－三角啟動器是一個較早的解決辦法。在啟動過程中，電網(wǎng)的相位接頭和中性接頭之間，電動機定子繞組與啟動器進行星型連接，從而可以降低電動機電壓，及至降低電流大約(圖1);一旦克服主慣量之后，電動機定子繞組在電網(wǎng)相位接頭之間的連接就呈三角形，以獲得滿電壓和功率。然而，這種啟動器不能從根本上消除機械和電氣瞬變現(xiàn)象，只能使其稍微減弱，使他們穿過時間軸上的兩個點——從隨后的星－三角切換至原點。

星－三角啟動法只適用于正常工況，在其它工況下，從星形到三角形之間的切換有時候比直接在線啟動情況還要糟糕。

因此，星－三角啟動器對于該問題來說只能算是一個粗淺而有限的解決辦法。

2.2滑環(huán)電動機

另一個早期的解決辦法就是滑環(huán)電動機，該電動機由一個經(jīng)滑環(huán)與轉子電路連接的啟動變阻器啟動。采用這種方法，雖然電動機的扭矩仍能維持在足以啟動負荷的必要水平，但啟動電流已經(jīng)降低了。

在啟動過程中，電動機獲得速度，轉子電阻逐漸降低，一旦啟動變阻器完全脫離電路，電動機就可達到其最大轉速，轉子繞組也在該點短路，因此，電動機由此點開始作為普通的鼠籠式電動機運行。

滑環(huán)電動機的優(yōu)點是扭矩較高而啟動電流受到限制，主要適用于啟動負荷較高的電動機，如壓碎機和磨坊用電動機；而其不利之處就在于它的機械和電氣結構過于復雜，且電刷、滑環(huán)、電阻器和接頭的使用又使成本(包括維護成本)增加，可靠性降低。

2.3頻率轉換器

頻率轉換器從技術來說要優(yōu)于上述兩種解決方法：因為它可以在電動機從啟動到正常運行再到停機的每一次運行循環(huán)中，對轉速、扭矩和功率等所有相對變量進行精確控制；另一個重要的優(yōu)點就是其控制設備為靜態(tài)，即沒有移動部件。其可靠性因而也提高了，維護工作量很小。

然而，頻率轉換器的缺點是前期投資成本相對過大，這一點限制了其在很多領域的應用，尤其在那些正常運行中實際上并不要求定時控制的設備中的應用。

不過，隨著技術的不斷更新以及價格的下降，頻率轉換器已經(jīng)贏得了很大的市場。今天，它已在實際應用中取代了滑環(huán)電動機。

2.4軟啟動器

軟啟動器于20世紀70年代末到80年代初投入市場，它與頻率轉換器相似，同樣以電子和可控硅為基礎。可以這樣說，它填補了星－三角啟動器和頻率轉換器在功能實用性和價格之間的鴻溝。采用軟啟動器，可以控制電動機的電壓，使其在啟動過程中逐漸地升高，很自然地限制啟動電流(圖1)。這就意味著電動機可以平穩(wěn)地啟動，機械和電應力也降至最?。辉撗b置還有一種附帶的功能，即可用來“軟”停機。

由于該啟動器采用電子式電路，可以相對比較容易地通過安全和事故指示燈增強其基本功能，改善電動機的保護，簡化故障查找，如失相、過電流和超高溫保護，以及正常運行、電動機滿電壓和某些故障指示。象斜坡電壓和初始電壓等所有設定值都可以很容易地在啟動器面板上設定。

另外，軟啟動器除了完全能夠滿足電動機平穩(wěn)啟動這一基本要求外，還具有很多優(yōu)點，比如可靠性高、維護量小、電動機保護良好以及參數(shù)設置簡單。

然而軟啟動器仍有一個缺陷，那就是不能長時間用于啟動扭矩要求很高的電動機驅動裝置上。這種局限性主要因為，軟啟動器實際上是靠將自身電壓斜坡式抬升至最大值(而在停機過程中又逐漸下降至設定的關機水平)來完成工作。由于扭矩與電壓平方成正比，連接電動機不能從一開始就達到最大扭矩，因此，軟啟動器更適合于水泵、風扇、傳送帶、電梯等輕型易啟動的設備。

3ABB新型軟啟動器系列

ABB自從20世紀80年代初就開始研制生產(chǎn)軟啟動器，其間所獲得的寶貴經(jīng)驗已經(jīng)成功地應用到今天的新系列產(chǎn)品設計之中。最新的PSS系列在許多方面進行了改進(圖2)，適用于電流3～515A，電源電壓208～690V的電動機。

這種新產(chǎn)品系列具有以下幾個重要的特點：

(1)集成化：在一定的安裝平面上可以安裝更多的軟啟動器。

(2)易于安裝：該裝置可以用螺絲釘固定到安裝板(只需4個孔)上，或者，固定在安裝軌上。這兩種安裝方式的電纜連接都很方便，且面板上有清晰的操作提示。

(3)設置方便：由于只有3種設置(啟動電壓斜坡、停機電壓斜坡和初始電壓)，軟啟動器的適用范圍很廣，面板上刻度標識非常清晰的旋轉開關有助于你很方便地設定這些值。

(4)固態(tài)電路：這有利于確保最高的可靠性，并將維護工作降至最低限度，即使對于啟動和停機非常頻繁的設備依然如此。

3.1“內三角”連接

PSS系列中絕大部分啟動器都可以與電動機的三角形電路連接，其結果就象一個星－三角啟動器(圖3)，稱之為“內三角”連接。這種連接可使軟啟動器的電流負荷降低，從而使電流控制范圍擴大至515A，可以滿足任何較小的應用設備，并能夠為用戶節(jié)約更多的空間和金錢。

3.2設計安全耐用

該裝置外包裝堅固，并且對所有有生命的東西均有良好的絕緣，因此，不怕野蠻裝卸，不會對人產(chǎn)生危險。其電路也基本上是無故障設計，即使遇到很難出現(xiàn)的內部故障，該裝置也會自動關機以保護所連接的其它設備。

3.3SS03……253～25A集成軟啟動器

該系列軟啟動器設計用于額定電流在3～25A，主電壓分別為230V、400V、500V以及600V的小型電動機，可以并排安裝在DIN軌道上。這些啟動器在主電路上都配備有旁路接頭，可在正常運行時替代可控硅以減少發(fā)熱。

每個啟動器都可以與控制電壓范圍在24～110V的AC/DC或者110～480V的AC電路連接，從而減化與現(xiàn)有控制系統(tǒng)的接入程序，減少該裝置的換代更新次數(shù)。

3.4PSS18/30……30/515適用于18～515A的通用啟動器

這種系列的啟動器適用于大型電動機，且安裝和適應性更強。該系列啟動器適用于額定電流為18～300A的電動機，由于它們可以象星－三角啟動器一樣接入三角電路(圖3)，適用電流最高可達515A。這一特性使其能夠比任何同類產(chǎn)品都更容易替代現(xiàn)有的星－三角啟動器以實現(xiàn)更為平穩(wěn)的啟動(和停機)。

固態(tài)電路設計(主電路上無機電接頭)使這種啟動器特別適用于那些需要頻繁啟動和停機的電動機驅動裝置。

所有該系列的啟動器均可與一個單獨的限制電路連接，從而可設定一個能與任何斜坡時間接近的最大啟動電流。該功能簡化了設置，尤其對于那些啟動時間很長、慣量很高的設備更是如此。

這種啟動器還配備了4個LED指示燈，分別表示“開機”、“滿電壓”、“外部故障”和“一般故障”以及1個內置式重大故障指示繼電器。這些診斷功能簡化了監(jiān)測及故障識別。

該系列啟動器的設計適用系數(shù)為110％～115％，換句話說它們可以處理連接電動機的過電流問題。

內置式旁路信號繼電器可用于控制在連續(xù)運行或當利用同一啟動器先后啟動幾臺電動機時所需的旁路可控硅接頭。

篇6

關鍵詞：高壓斷路器電氣機械聯(lián)動可靠性比較

1引言

高壓斷路器在電力系統(tǒng)中起控制和保護作用，其性能的可靠與否關系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。為降低非全相分合閘情況出現(xiàn)，有的場所需要用三相機械聯(lián)動。有的用戶更直觀地判斷三相機械聯(lián)動斷路器可靠性遠大于電氣聯(lián)動的斷路器，但實際情況卻需要具體分析。

2斷路器故障概率統(tǒng)計

據(jù)CIGRE于1988～1991年對1978～1991年投運的66kV及以上單壓式SF6斷路器進行的可靠性調查，共70708臺年，因操動機構故障造成的失效占總失效數(shù)的64.8%，其中二次電氣控制和輔助回路故障占21%，操動機構機械故障占43.8%。

1989～1997年全國電力系統(tǒng)110、220、330kV和500kVSF6，斷路器操動機構部分故障統(tǒng)計見表1。操動機構包括2個部分，一是機械傳動部分；二是包括控制機械部分合、分操作的控制回路和輔助回路，如接線端子、接觸器、輔助開關、分合閘線圈、微動開關、馬達、氣體繼電器等二次元件。共統(tǒng)計故障458次，機構故障304次。

表11989～1997年全國電力系統(tǒng)110、220、330kV和500kVSF6斷路器操作機構部分故障統(tǒng)計

上述統(tǒng)計資料表明，目前斷路器主要故障為操動機構故障，且機械故障占有較大比例。

CIGRE報告WGl3.06，故障按操動機構的類型來劃分的情況見表2。

表2不同操動機構故障情況表

從中可以看出彈簧操動機構故障次數(shù)遠遠低于液壓及氣動機構，其可靠性相對較高。為避免機構類型不同對分析結果的影響，本文均選用彈簧機構的SF6高壓斷路器。

3電氣聯(lián)動與機械聯(lián)動機構故障率分析

3.1電氣及機械聯(lián)動

三相電氣聯(lián)動的高壓斷路器一般采用三個獨立操動機構，通過匯控箱使機構之間通過電氣聯(lián)接來實現(xiàn)三相聯(lián)動，各相機構傳動輸出軸直接與極柱相連；在保護裝置上，采用三相位置不一致繼電器啟動跳閘。

三相機械聯(lián)動的高壓斷路器—般采用一個操動機構，斷路器三個極柱與操動機構之間通過操作桿聯(lián)接。

按SDJ5-85《高壓配電裝置設計技術規(guī)程》，屋外配電裝置的相間距離不低于該規(guī)程中A2的要求，即110J、220J、330J、500J分別為1000mm、2000mm、2800mm、4300mm。

3.2故障可能性分析

對三相電氣、機械聯(lián)動操動機構故障發(fā)生的可能性，按表3進行分析。

表3發(fā)生重大事故的可能性

注：(*)彈簧機構和極柱之間為直接連接

對絕緣擊穿和斷路器無法開斷或操作這兩種故障，電氣或機械聯(lián)動聽發(fā)生的機率應是相同的。區(qū)別在于彈簧機構內部的機械故障的不同以及彈簧機構與本體之間的機械故障的不同，即表中的P3和P50。

3.3故障分析

3.3.1機構與本體之間出現(xiàn)故障的可能

與電氣聯(lián)動相比，機械聯(lián)動的斷路器安裝要困難得多。它需要在三極之間進行準確的調整，才能確保三極之間的機械聯(lián)接在允許誤差范圍之內并保證其同期性。一般情況下，由于現(xiàn)場施工條件比較簡陋，斷路器基礎及支架尺寸也會有偏差，再加上施工人員技術素質不同，很難滿足安裝的要求。從表1中也可以看出，機械部分變形損壞在機構部分故障中所占的比例達到23%，如果扣除液壓和氣動機構類型的影響，這種比例會更大，這也間接反映了現(xiàn)場安裝調試難度加大，會造成運行后故障的增多。電氣聯(lián)動操動機構由于機構與斷路器極柱直接連接，出現(xiàn)該故障的機率就少多了。

其次，對于機械聯(lián)動機構，各極上的力和能量的傳遞是不一樣的，離機構最近的一極將承受比較大的機械應力；各極之間的振動也不一樣，離機構最近的一極，其振動程度最嚴重。此外，由于大氣溫度的變化，金屬會熱脹冷縮，連桿長度的變化會使斷路器的分合閘時的位置發(fā)生改變，而這種改變的后果是嚴重的。

最后，機械連桿內部的應力會隨著相間距離的變化而增大。一般與dA成正比(1≤A≤2)。線性變形時(如變形或伸長)，A=1；非線性變形時(如：膨脹)，A=2。試驗表明，當相間距離小于2.5m時，應力還處在可接受的范圍內。但是，當相間距離超過2.5m時，應力和變形就會對斷路器的可靠性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。并且，由于SF6斷路器開距要遠小于少油斷路器，因此機械傳動上的微小差異，即對斷路器性能造成很大影響。這也是世界上所有斷路器制造商為什么不愿意生產(chǎn)300kv及以上的三相機械聯(lián)動斷路器最重要的原因之一。

3.3.2機構本身故障可能性

從表2可以看出，彈簧機構斷路器的故障次數(shù)要遠低于液壓和氣動機構斷路器的故障次數(shù)。但三相聯(lián)動機構與電氣聯(lián)動機構相比，前者所需操作功比后者要大的多，產(chǎn)生的應力和振動就大，對機構的破壞就大。當然，對各制造商來說，其產(chǎn)品性能與其制造質量、工藝水平有很大關系，用戶可以選用年平均故障率低、質量可靠的制造商的產(chǎn)品以降低故障率，但總的說三相聯(lián)動機構故障率P4遠大于電氣聯(lián)動機構故障率P3。

4小結

三相機械聯(lián)動故障率大于三相電氣聯(lián)動機構，在沒有特殊要求的情況下，應盡可能選用電氣聯(lián)動機構的斷路器；1l0kV及以下斷路器相間距離一般小于2000mm，采用三相機械聯(lián)動的方式比較適宜；220kV及以上斷路器，相間距離一般為3000～4000mm，采用三相電氣聯(lián)動機構比較適宜。

參考文獻

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篇7

隨著移動通信技術的發(fā)展，任何移動節(jié)點都可以與IP核心網(wǎng)進行無縫的連接，從而形成無線網(wǎng)絡。就目前來看，數(shù)據(jù)連接的方法多種多樣，如：WLAN、藍牙和GSM等。其中在移動無線網(wǎng)絡中的實現(xiàn)過程中，移動IP技術最為關鍵。移動IP一般包括移動節(jié)點、歸屬和外埠，其中歸屬和外埠又稱為本地與外地，統(tǒng)稱為移動。移動節(jié)點（mobilenode）指的是在移動環(huán)境下工作的一些安有移動信息接收和無線網(wǎng)卡的計算機通訊設備，由此這些設備具備了移動通訊和無線通訊的功能。簡單點的說，就是這些設備具有了長久IP地址的移動終端。歸屬（homeagent）又稱作本地，也就是說這是在本地鏈路上的路由器。同理，外埠（foreignagent）又稱外地，就是在外部鏈路上的路由器。移動IP的原理如下：首先移動節(jié)點歸屬是信息的入口，相比較而言，外埠就是信息的出口。一般先經(jīng)過歸屬進行數(shù)據(jù)包的封裝，然后傳達給外埠。當外埠接收到數(shù)據(jù)包之后，進行數(shù)據(jù)的解開并將其傳遞給移動節(jié)點。一般來說，數(shù)據(jù)包在隧道內時，路由環(huán)會將它重新放回到隧道的入口處。由此，需要在數(shù)據(jù)包上加封IP的報頭。一旦歸屬將廣播包傳遞到了移動節(jié)點那里，就需要對其進行重新封裝。值得注意的是，歸屬向移動節(jié)點進行傳送時的本地地址是里層隧道，相反的，歸屬往移動節(jié)點轉交時的地址是外層隧道。當解封的IP報頭獲得得到了數(shù)據(jù)之后，就會報告移動節(jié)點，綜上，這就是節(jié)點向移動節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的全過程。

2移動通訊中移動IP節(jié)點技術的實現(xiàn)

2.1移動IP節(jié)點的關鍵技術

在移動通訊中，移動IP節(jié)點技術實現(xiàn)的需要依靠的技術有很多，其中關鍵的技術就是隧道技術（Tunneling）。隧道技術的種類包括IP的IP封裝、IP的最小封裝和通用路由封裝。RFC2004是這樣定義IP的最小封裝的：IP的最小封裝是一種可以選擇的隧道，其主要目的是為了能夠減少實現(xiàn)隧道所需要的額外字節(jié)數(shù)，這個過程需要去掉IP的IP封裝中的內層IP報頭和外層IP的報頭的冗余部分才能實現(xiàn)。

2.2移動IP節(jié)點的工作過程

通常情況下，移動IP的工作過程分為三個階段：發(fā)現(xiàn)、注冊和數(shù)據(jù)包傳送。在發(fā)現(xiàn)階段主要是由本地和外地進行周期性地廣播消息，這樣鏈路上的所有節(jié)點才能夠接收到這個消息，并對其進行檢查且決定它的連接方式是本地鏈路還是漫游鏈路。一般情況下，如果是漫游鏈路，移動節(jié)點就可以從廣播消息中得到需要轉交的地址。與此同時，移動節(jié)點依據(jù)IP報頭來由此判斷自己所處的位置，如果原IP地址的網(wǎng)絡前綴和移動節(jié)點的本地地址的網(wǎng)絡前綴相同，那么就可以確定移動節(jié)點處于本地鏈路上。由此，移動節(jié)點可以根據(jù)從廣播消息中得到ICMP路由器廣播部分的生存區(qū)域，并由這個階段去通知移動節(jié)點從同一個處接收到一個廣播的平均時間。

2.3移動IP節(jié)點的工作方式

移動IP節(jié)點主要有5個方面的基本工作方式，包括搜索、注冊、注銷、接受和發(fā)送數(shù)據(jù)包，接下來將對這五個方面進行詳細的分析。

2.2.1搜索

搜索是指在保證移動節(jié)點能夠正常運作的前提下，采用搜索的方式進行移動節(jié)點的尋找，從而能夠得出自己所在的位置。移動IP節(jié)點在這個過程中完成三個功能：首先是分析出自己當前的位置是位于本地鏈路上還是外地鏈路上；其次，檢查自己是否已經(jīng)切換到了鏈路上；最后，如果自己已經(jīng)位于外地鏈路上了，就可以獲取外地鏈路上的轉交地址。一般來說，在這個過程中需要由搜索完成兩條簡單的消息，分別是廣播消息和請求消息。通常，本地會通過廣播消息來進行移動節(jié)點功能的宣布，即當節(jié)點處于鏈路上時，才能夠成為本地的服務器，從而廣播消息，確定鏈路是否存在。這時就會出現(xiàn)兩種結果，當存在，移動節(jié)點就可以在廣播消息時獲得本地服務器的地址，相反的，當移動節(jié)點不能夠廣播消息時，才可以發(fā)送請求消息。由于請求消息希望能夠發(fā)送廣播消息，在一定的時間內，移動節(jié)點就會通過轉換鏈路來發(fā)送廣播。由此，這種請求消息的選擇是十分必要的。

2.2.2注冊、注銷制度

當完成搜索過程之后，才可以進行移動IP的注冊。這時，雖然移動節(jié)點已經(jīng)明確了自己的位置，但是注冊是一個必不可少的環(huán)節(jié)。一般來說，注冊的時間比較長，移動節(jié)點卻不能移動自己的位置，而且當注冊過期時，移動節(jié)點需要重新進行注冊。注冊的過程是要先將從外地鏈路上獲得的轉交地址移交給歸屬，使得過期的注冊重新生效，然后等到重新回到本地鏈路上時，就可以進行注銷操作了。

2.2.3傳遞數(shù)據(jù)包的選路

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①通過在電力自動化系統(tǒng)中應用現(xiàn)代電力通信技術，能對電氣自動化系統(tǒng)和電氣設備的運行狀況進行實時監(jiān)控，當檢測出故障后，能及時、準確地采取措施處理，迅速將故障排除，以保證電力自動化系統(tǒng)和電氣設備的準確性、穩(wěn)定性和安全性，尤其是現(xiàn)代電話通信技術具有的遠程遙控、維護和診斷等手段，可有效推進電力自動化進程。②與常規(guī)的遙控方式相比，不需要設置專門的傳輸通道和線路，能利用用戶電話交換網(wǎng)絡、無線移動電話網(wǎng)絡和有線固定電話網(wǎng)絡等具有的便利性，以及電話通信網(wǎng)絡不受遙控距離限制的條件，進行全天候、跨省市甚至是跨國的傳送和控制。③利用移動手機、辦公電話和住宅電話等，可對電力自動化系統(tǒng)和電氣設備進行遠程診斷，對于實現(xiàn)使用簡單、安全可靠、造價低和降低維護費用具有非常重要的作用。

2在電力自動化中的應用分析

2.1移動手機短信通信技術的應用分析

隨著現(xiàn)代通信技術的快速發(fā)展，航天技術和電話通信技術的結合，移動手機通信技術得到了快速發(fā)展和廣泛應用。手機短信遙控電路技術是移動手機通信技術在電力自動化中的典型應用。以往，移動手機通過短信控制太空中的衛(wèi)星和讀取衛(wèi)星上的傳輸數(shù)據(jù)，而裝上藍牙系統(tǒng)后，可采用無線方式接收和發(fā)射信號，且可有效控制衛(wèi)星對電力自動化進行監(jiān)控。其原理為：手機短信遙控電路技術集合了過濾器、短信內容提取和來電顯示等模塊，在移動電話控制模塊內輸入具有相應權限的手機號碼，并編制遙控指令的短信內容后，僅具有相應資格的手機號碼和正確的短信內容，才能接收短信，從而實現(xiàn)對電力自動化的遙控，否則，無法驅動遙控對象，將拒絕執(zhí)行短信遙控命令。

2.2DTMF撥號遙控技術的應用分析

DTMF信號是一種穩(wěn)定性、可靠性相對較高的實用通信技術，最早應用在程控電話交換系統(tǒng)中。DTMF信號包括以下2種：①高音組。包括1633Hz、1477Hz、1336Hz和1209Hz。②低音組。包括941Hz、852Hz、770Hz和697Hz。共8種頻率信號，DTMF撥號遙控技術選用8選2的方式，分別在高音組和低音組中選擇1個信號組成復合信號，進而形成16組特定編碼的遙控信號系統(tǒng)。DTMF撥號遙控技術在電力自動化中的應用原理為：在遠端電話控制模塊中設置具有遙控權限的電話，并保證電話號碼具有相應的身份遙控功能；當撥號驗證通過時，通信系統(tǒng)能提供相應的提示，并進行相應的DTMF編碼撥號，驅動相應的遙控對象動作；對于沒有相應權限的電話，則不予以接聽和撥號。DTMF撥號遙控指令編碼方案主要包括9種：①第一路開關。遙控開啟撥號編碼為1*，遙控關閉撥號編碼為1#。②第二路開關。遙控開啟撥號編碼為2*，遙控關閉撥號編碼為2#。③第三路開關。遙控開啟撥號編碼為3*，遙控關閉撥號編碼為3#。④第四路開關。遙控開啟撥號編碼為4*，遙控關閉撥號編碼為4#。⑤第五路開關。遙控開啟撥號編碼為5*，遙控關閉撥號編碼為5#。⑥第六路開關。遙控開啟撥號編碼為6*，遙控關閉撥號編碼為6#。⑦第七路開關。遙控開啟撥號編碼為7*，遙控關閉撥號編碼為7#。⑧第八路開關。遙控開啟撥號編碼為8*，遙控關閉撥號編碼為8#。⑨第1～8路開關。遙控開啟撥號編碼為9*，遙控關閉撥號編碼為9#。

2.3電話振鈴遙控技術的應用分析

電話振鈴遙控技術的振鈴遙控由提取來電顯示號碼、號碼過濾器和振鈴電壓等模塊組成，將具有相應權限的固定電話或移動電話設置在遠端電話控制模塊中，以保證電話號碼具有相應的“身份證”。電話振鈴遙控技術的遠端控制模塊僅接收具有相應權限電話的振鈴信號，并驅動相應的遙控電路，進而根據(jù)相應的狀態(tài)信息回傳給遠端電話，振鈴遙控信號的回傳。此外，還需要采用不同的傳感器連接，比如采用單片機電路，電路接口用下沿觸發(fā)，觸發(fā)電平自高而下，從5V至0V。對于沒有權限的電話，則不予以接收振鈴信號，進而也無法驅動遙控電路。

3結束語

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1.1發(fā)電效率明顯提升

社會的不斷發(fā)展以及人們對生產(chǎn)及生活要求的不斷提高，就導致了對電能的需求量會逐漸的增加，這為我國的火力發(fā)電工作帶來了一定挑戰(zhàn)，提高火力發(fā)電效率已經(jīng)成為社會各界共同關注的問題。而原有傳統(tǒng)的火力發(fā)電設備多數(shù)都需要較多的人員進行實際操作及控制，工作效率低，而將電氣自動化技術應用于火力發(fā)電，可以使火力發(fā)電實現(xiàn)自動化控制，提高發(fā)電效率及電能產(chǎn)昌，更好滿足社會需求。

1.2發(fā)電成本顯著降低

用于火力發(fā)電的原材料通常都是煤炭及石油等可燃原料，原有的火力發(fā)電技術存在諸多問題，使得原材料的燃燒率不高，不能夠充分燃燒而釋放出全部的能量，這使得發(fā)電效果平平，投入了較多的原料卻沒有得到預期的電量，也就增加了發(fā)電成本。而將電氣自動化技術應用到火力發(fā)電中，就可以對各種燃燒方法進行自動化控制，從而實現(xiàn)燃料的充分燃燒，使得燃料的浪費率大為降低，也就相應的節(jié)約了發(fā)電成本。

1.3資源得到最優(yōu)化配置

在火力發(fā)電的過程中，所需要的是所有的資源是否能夠全面合理的得以有效的利用，其結果對于電廠的發(fā)電效率有著直接的影響，過去較為滯后的發(fā)電技術，對于電力設備和原材料以及工作人員都沒有進行更好更全面的加以利用，人員和原材料的浪費，設備發(fā)生了故障沒有得到及時的發(fā)現(xiàn)和維護，對于火力發(fā)電在一定程度上都造成了損失。然而，自從電氣自動化技術實現(xiàn)之后，對于設備運行中出現(xiàn)的障礙，能夠得以有效的及早發(fā)現(xiàn)，在操作模式方面可以實現(xiàn)人機操作，時期資源在使用的過程中，能夠將其最大的可利用價值給予充分發(fā)揮。

2火力發(fā)電系統(tǒng)應用電氣自動化技術的可行性和必要性

電氣自動化技術自誕生以來，在各行各業(yè)中都取得了十分驕人的應用成績，其在數(shù)據(jù)采集及管理、運行控制等多個方面都取得了不錯的效果。在火力發(fā)電系統(tǒng)中運用了電氣自動化技術在對交流電進行采樣、測量和監(jiān)控的同時，還可以在新型計算機技術的協(xié)助下與工業(yè)輸電之間的電網(wǎng)進行創(chuàng)新性和性能性革新。火力發(fā)電廠原來使用的火力發(fā)電技術中各系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送量有限，加上工作人員無法周全的觀察到所有的參數(shù)信息變化，這就導致了整個發(fā)電運行系統(tǒng)我們所能掌握的信息量較少，而且也導致了電力操作人員的操作內容不輕松和不能及時的發(fā)現(xiàn)運行裝置系統(tǒng)中存在的問題，無法把握故障的發(fā)生。但是，對于電氣自動化系統(tǒng)的火力發(fā)電，電力設備的自動化水平顯著提高，在建立的火力發(fā)電的通信網(wǎng)絡上傳送的數(shù)據(jù)信號明顯增多數(shù)倍。對于電力操作人員來說，很大程度上降低了操作難度和發(fā)現(xiàn)設備故障的難度。

3電氣自動化在火力發(fā)電系統(tǒng)中各方面的應用實例

3.1實現(xiàn)爐機組一體化

在火力發(fā)電中運用電氣自動化技術，就實現(xiàn)了火力發(fā)電廠的機、爐、電運行系統(tǒng)一體化的目標。這樣整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和運行信息就靠機、電、爐這個一體來監(jiān)控運行和匯總分析。這樣的一體化就更大的實現(xiàn)了火電機組的潛力，并且縮小了控制層的規(guī)模，簡化了發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，因此，也更大程度的降低了發(fā)電的生產(chǎn)成本。另一方面，爐機組這一統(tǒng)一單元實現(xiàn)了火力發(fā)電信息采集的便利化，更能提高火力發(fā)電廠的電廠信息管理系統(tǒng)的工作效率，統(tǒng)一了電網(wǎng)的運行和管理，提高了電網(wǎng)的工作效率，使電網(wǎng)保持在最優(yōu)化的運行狀態(tài)。

3.2實現(xiàn)設備的自動化檢測

我國火力發(fā)電廠傳統(tǒng)的系統(tǒng)控制及保護功能等只局限于電力運行系統(tǒng)內，是為了電力運行超過一定限定數(shù)值后，便會出現(xiàn)跳閘及報警的現(xiàn)象。但是現(xiàn)代化的電氣自動化技術，可以運用計算機技術來進行檢測，并實現(xiàn)對整個電力運行系統(tǒng)的有效控制，其不僅可以完成對發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控及診斷檢測工作，同時還能夠提前預測出可能發(fā)生的安全事故等，不是等到事故真的發(fā)生了現(xiàn)進行報警等，這樣的工作方式有效的避免了電力安全事故的發(fā)生，降低了發(fā)電廠的經(jīng)濟損失。

3.3實現(xiàn)了通用網(wǎng)絡結構的構建

在電氣自動化系統(tǒng)的成功運行中，通用網(wǎng)絡結構的構建起著至關重要的作用。通用網(wǎng)絡結構實現(xiàn)了辦公室自動化到整個系統(tǒng)的電氣設備的運轉自動化，完成了電廠的管理人員和操作人員對整個電廠設備的實時觀測和監(jiān)督，并且保證了控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)。

4結語

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風電機組中發(fā)生共振的現(xiàn)象時有發(fā)生，為了避免機組發(fā)生較大振動，需對塔筒以及整個風力發(fā)電機軸系進行共振裕度分析。塔筒為細長結構，可采用梁模型進行簡化處理得到塔筒的1、2階彎曲頻率。軸系計算中，重點關心了機組的1、2階扭轉自振頻率。風力發(fā)電機組的激振源較多，主要有轉頻、電網(wǎng)頻率以及葉片通過頻率，振動特性分析較為復雜。通過機組工作轉速與固有頻率的CAMPBELL分析以及機組的共振裕度分析表，從而可得出結論，該機組動力特性良好。塔筒為細長梁模型，一階彎曲固有頻率一般介于1倍工作轉頻至3倍工作轉頻之間，因此塔筒的頻率必須首先保證避免共振。同時發(fā)電機部件由于激振來源較多，主要來自轉頻、電網(wǎng)以及葉片通過頻率等，振動特性分析較為復雜。對于機組振動特性的分析，可以通過機組CAMPBELL分析.

2強度優(yōu)化設計

為提高風電產(chǎn)品的市場競爭力，機組在保證性能的基礎上，要具備成本優(yōu)勢以及開發(fā)效率優(yōu)勢。基于以上目的，優(yōu)化設計的方向和目標大致分為以下幾個方面。

2.1以降低重量為目標的多參數(shù)強度優(yōu)化設計

降低重量主要是要通過減小產(chǎn)品的尺寸來實現(xiàn)。在保證產(chǎn)品的剛強度各項性能指標滿足要求的前提下進行，即優(yōu)化之后進行。許用應力值:σ≤［σ］疲勞損傷因子:D≤1，D＜0.5(焊縫)

2.2基于工藝成本控制的多目標強度優(yōu)化設計

對于產(chǎn)品某些加工部位的表面光潔度可進行優(yōu)化設計，對產(chǎn)品成型工藝可進行降本優(yōu)化改進。例如，在保證疲勞可靠性的前提下，由原來的表面光潔度2.5μm增至12.5μm，顯然降低了加工的難度，節(jié)約了加工成本。同樣，由原來的鍛造成型改為鑄造成型，同樣可降低機組的制造成本，并滿足批量產(chǎn)生的需求。在工藝優(yōu)化設計中，同樣需保證結構的抗疲勞性能，需滿足以下疲勞性能指標:疲勞損傷因子:D＜1，D＜0.5(焊縫位置)。

2.3整體提高產(chǎn)品性能的全新優(yōu)化設計

上述2種優(yōu)化方式與方法，參數(shù)的調整系統(tǒng)性不強。借助計算軟件的先進優(yōu)化算法，例如遺傳算法等，可以對結構的重量、疲勞可靠性等進行系統(tǒng)的優(yōu)化分析。

2.4基于軟件設計開發(fā)平臺，自主編程定制優(yōu)化

設計流程，縮短開發(fā)周期為了能夠滿足批量產(chǎn)品的設計需求，在大量分析計算經(jīng)驗積累的基礎上，對于某些特定問題，借助軟件的設計開發(fā)平臺，開發(fā)全參數(shù)的強度分析設計軟件。

3風電機組中幾類特殊難點問題

3.1螺栓連接強度分析計算

風機和發(fā)電機部件中，螺栓連接及焊縫連接是最常用的2種連接方式。對于此類問題的靜強度與疲勞強度分析，考核標準以歐洲的標準體系British、GermanorDNV或美國的ASME標準為主。對于塔筒分段的鏈接螺栓，有學者提出了采用分段線性模擬螺栓在不同階段受力的方法，該方法簡單易行。對于塔筒與主機架、主機架與發(fā)電機主軸、輪轂與發(fā)電機等部位的連接螺栓，由于載荷較為復雜，采用上述經(jīng)驗公式已不能滿足要求，需要借助FEA分析方法。結合載荷譜，通過計算最終得到螺栓的疲勞損傷值。

3.2焊縫連接強度分析計算

關于焊縫疲勞問題，國際焊接協(xié)會IIW－2003、歐洲標準Eurocode3part1.9、英國標準BS7608、挪威船級社DNV的相關規(guī)范，以及美國機械工程協(xié)會ASME規(guī)范，均給出了相應的計算方法。東方電機一般采用國際焊接協(xié)會中的熱點應力法來分析焊縫疲勞。首先，在FEA分析模型中建立熱點應力的參考點，單位載荷作用下，得到2個參考應力點的應力分量，然后通過外推公式，最終得到熱點位置的應力分量。通過查找和選取相應的疲勞等級DC，計算之后得到焊縫損傷。若損傷因子D＜0.5，可滿足抗疲勞的要求。

3.3傳動鏈疲勞分析難點

傳動鏈的疲勞問題較為復雜。主軸軸承的裝配，使得載荷在該位置的傳遞出現(xiàn)了較大的非線性因素耦合效應，主要來自于3個方面:

(1)軸承軸向及徑向緊量裝配。

(2)軸承內部滾子與滾道的接觸。

(3)螺栓預緊作用的非線性效應。這使得FEA模擬仿真結果具有較大的不確定性，成功解決此類問題的難點在于準確模擬滾子與滾道的接觸應力傳遞。

4結語