電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)優(yōu)化與維修分析

葉建亭，居劍文

（黃岡職業(yè)技術(shù)學院，湖北 黃岡 438002）

電磁調(diào)速電動機是一種具有恒轉(zhuǎn)矩的交流無級變速電動機，又常被稱作滑差電動機，它是通過電磁轉(zhuǎn)差離合器對電動機進行無級調(diào)速。電磁調(diào)速電動機是一種簡單、可靠的調(diào)速裝置，它能夠在規(guī)定的調(diào)速范圍內(nèi)勻速地、連續(xù)地實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩的無級調(diào)速，因而廣泛地應(yīng)用于恒轉(zhuǎn)矩的負載、通風機的負載以及調(diào)速指標無特別要求的場景。隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電機調(diào)速控制系統(tǒng)出現(xiàn)，使電磁調(diào)速電動機更能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，其對現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

1 電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)的組成分析

電磁調(diào)速電機從其結(jié)構(gòu)組成上來看，它主要是由電磁轉(zhuǎn)差離合器、電動機以及變流控制裝置三大部分組成（見圖1），其工作核心在于無級變速，其主要是通過電磁轉(zhuǎn)差離合器來實現(xiàn)的。電磁轉(zhuǎn)差離合器包括磁極、電樞以及勵磁線圈三部分（見圖2），雖然前兩者都是可以自由轉(zhuǎn)動的，但二者之間卻沒有任何的機械聯(lián)接。電樞是一種由鑄鋼制成的圓筒形結(jié)構(gòu)，它與鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)軸相連接，依靠電動機來帶動，并與電動機的轉(zhuǎn)子進行同步旋轉(zhuǎn)，屬于主動部分；磁極則通常會設(shè)計成爪子的形狀，被安裝在負載軸上，因此稱為被動部分。當有直流電通融磁線圈之后，在其內(nèi)部就會產(chǎn)生磁通，進而產(chǎn)生電流，即所謂的蝸流；當渦流所形成的磁場與磁極的磁場發(fā)生作用時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，這時從動部分的磁極就會跟著主動部分的電樞一起旋轉(zhuǎn)。

磁極轉(zhuǎn)速一般要低于電樞轉(zhuǎn)速，原因是：只有電樞和磁場進行相對運動時，電樞才能切割磁力線。一般而言，異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場是由定子繞組中的三相交流電產(chǎn)生，而電磁轉(zhuǎn)差離合器的磁場則由勵磁線圈中的直流電流產(chǎn)生，并由于電樞旋轉(zhuǎn)才起到旋轉(zhuǎn)磁場的作用，因此它與普通異步電動機轉(zhuǎn)子跟著定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場運動原理是有區(qū)別的。在此過程中需要注意的是：通入磁極勵磁繞組的勵磁電流決定著電磁轉(zhuǎn)差離合器的轉(zhuǎn)速，一般而言，勵磁電流越大，轉(zhuǎn)速就會越快，反之亦然。

圖1 帶有速度反饋的電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)框圖

電磁調(diào)速電機的機械特性能用經(jīng)驗公式展示為n=n0-KT2/I4f式中：n0為離合器主動部分（原動機）的轉(zhuǎn)速；n為離合器從動部分（磁極）的轉(zhuǎn)速；If為勵磁電流；K為與離合器結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)；T為離合器的電磁轉(zhuǎn)矩。

當電機運行穩(wěn)定時，負載轉(zhuǎn)矩與離合器的電磁轉(zhuǎn)矩就會相等。

圖2 電磁轉(zhuǎn)差離合器基本結(jié)構(gòu)示意圖

2 電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)運行中存在的主要問題

在電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)的具體運行過程中，常會出現(xiàn)許多問題，如果不及時并正確的處理，就會造成很嚴重的后果。從實際操作過程來看，這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）電源接通后，電機正常運轉(zhuǎn)，但調(diào)節(jié)電位器的旋鈕，電磁轉(zhuǎn)差離合器輸出軸卻不旋轉(zhuǎn)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是鑄鐵機的工作環(huán)境太惡劣，高溫蒸汽以及污染粉塵使得勵磁線圈的絕緣強度急劇下降；高溫環(huán)境使得勵磁線圈的絕緣部分破裂或出現(xiàn)短路。

（2）轉(zhuǎn)速表的數(shù)值顯示與電動機的實際轉(zhuǎn)速不相符，且控制器無法予以調(diào)節(jié)。究其原因是：控制器沒有反饋信號的輸入，導致轉(zhuǎn)速表失去信號來源，當電動機低速運行時，轉(zhuǎn)速表所顯示的轉(zhuǎn)速要高于其實際轉(zhuǎn)速；當進行中、高速運行時，轉(zhuǎn)速表所顯示的轉(zhuǎn)速要低于實際轉(zhuǎn)速。

（3）電動機在被拖動運轉(zhuǎn)之后，電磁轉(zhuǎn)差離合器開始工作，但轉(zhuǎn)速一直處于上升狀態(tài)卻無法進行調(diào)節(jié)。原因是：雖然測速發(fā)電機有信號，但由于控制器的反饋回路元件受到損害，進而造成所反饋的信號失真。

（4）電動機在被拖動運轉(zhuǎn)之后，調(diào)節(jié)控制器鑄鐵也開始正常的工作，但運行一段時間后，轉(zhuǎn)速就會突然上升并與被拖動的電動機進行同步轉(zhuǎn)動，而控制器也無法予以調(diào)節(jié)，一旦被拖動的電動機停止運動，則將無法再次啟動。

（5）電動機操作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)不高，維護維修能力不強。企業(yè)相當一部分電磁調(diào)速電機操作人員負責電機操作，只管使用，不對電機進行保養(yǎng)維護，對電機“小毛病”也不進行維修，也造成一些“小毛病”不治拖成“大病”而損壞電機。

3 對電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)優(yōu)化與維修應(yīng)用

基于以上對目前電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)運用過程中存在的問題分析，電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)具備過壓、過流以及機械過載保護措施，這些措施對于保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重大的意義。同時，任何具有實用價值的控制系統(tǒng)都會受到環(huán)境以及人為因素的影響而不可避免的發(fā)生故障，因此對該系統(tǒng)的維修與優(yōu)化是我們應(yīng)該認真考慮的問題。筆者認為，要實現(xiàn)實際生產(chǎn)過程的中系統(tǒng)維護與優(yōu)化，就必須做好以下幾個方面的工作。

（1）對勵磁線圈的維護工作。勵磁線圈是保障電磁轉(zhuǎn)差離合器輸出軸旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在，因此應(yīng)對勵磁線圈進行良好的維護。首先，對于出現(xiàn)毀損的勵磁線圈要堅決予以更換，要保持勵磁線圈的完好性，以防勵磁線圈短路運行而造成離合器毀壞；其次是繞制好勵磁線圈。要在保持標準線圈直徑的前提下，將線圈的匝數(shù)（一般為l200匝)增加原來的5%~8%，如此便能優(yōu)化調(diào)速電動機的機械性能。同時還要有效地控制勵磁電流，及時更換測速發(fā)電機或線路的接頭；最后千萬要注意加強對線圈的防潮、防高溫處理。

（2）及時檢查和做好衛(wèi)生管理工作。在電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)的實際運行過程中，要做好檢查和環(huán)境衛(wèi)生工作，尤其是要及時清除電樞與磁極表面的各種異物，以防止電樞與磁極表面被氧化和腐蝕，達到一定的程度，必然會出現(xiàn)明顯的系統(tǒng)運行故障，保證電磁調(diào)速電機在良好狀態(tài)下正常運行。正所謂“千里之堤毀于蟻穴”，我們應(yīng)該加強日常作業(yè)中的管理，才能防患于未然。

（3）保障維修資金投入。無論是對一個企業(yè)還是對某個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，資金的投入在很大程度上決定著其成敗。對于電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)而言，如果能保障正常維修資金的投入，定期或不定期將一些老化的電子元件進行及時的更新，就一定能夠減少故障的發(fā)生，從而為這一控制系統(tǒng)價值的實現(xiàn)提供了保障。控制系統(tǒng)良好運行也會提高企業(yè)生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造良好經(jīng)濟效益。

（4）提高操作人員素質(zhì)。對于電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)來說，“人”是最重要的資本，只有優(yōu)化工作人員的結(jié)構(gòu)配置，提高控制系統(tǒng)操作人員的綜合素質(zhì)，要定期開展電機相關(guān)工作人中業(yè)務(wù)培訓，講授電機維修維護知識，提高他們業(yè)務(wù)素質(zhì)，使之成為“電機醫(yī)生”，才能保證電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)揮正常作用，才能保證整個企業(yè)的和諧發(fā)展，才能保證企業(yè)利用該技術(shù)在新的歷史時期和激烈的市場競爭中探尋發(fā)展契機。

4 結(jié)語

電磁調(diào)速電機控制系統(tǒng)業(yè)已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中不可或缺的一部分，對于現(xiàn)代工業(yè)乃至整個社會經(jīng)濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用，面對目前該領(lǐng)域存在的問題，我們只有發(fā)揮主觀能動性，積極地采取優(yōu)化和維修措施，才能實現(xiàn)其價值，才能最終保障現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的順利進行。

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