滑差電動機調速系統的故障處理

趙燕南 廣東省城市建設技師學院

滑差電動機調速系統的故障處理

趙燕南 廣東省城市建設技師學院

本文介紹了滑差電動機調速系統的結構及優點，簡述了調速系統的工作原理和特性；對其產生常見故障的情況作了分析，并介紹了維修和調試的方法。

電磁調速；原理；自動調速；故障現象；調試與運行；檢修與維護

滑差電動機是電磁調速異步電動機的簡稱，其特點是在異步電動機軸上裝有一個電磁轉差離合器，控制電磁轉差離合器勵磁繞組中的電流，就可調節離合器的輸出轉速。它由異步電動機、轉差離合器和控制裝置組成。是具有測速反饋系統的控制裝置，能在比較寬的轉速范圍內進行平滑的無級調速。電機在長期的使用和運行過程中由于環境及損耗等原因會造成故障，本文描述了此電機的調速系統出現的常見問題和處理方法。

1 滑差電動機自動調速系統

如圖1所示，控制器是由晶閘管主回路，給定、測速反饋電路，放大與觸發電路三大部分組成。

1.1 主回路

轉差離合器主回路，采用晶閘管半波可控整流電路。由按鈕開關S，螺旋熔斷器FU1，壓敏電阻RV，晶閘管V12組成。晶閘管的過壓保護由R1、C1，以及勵磁繞組YC的續流二極管組成。外部220V電源經插件X1引入，經開關S和熔斷器FU1作為勵磁繞組YC的電源，也作為勵磁繞組YC的短路保護。壓敏電阻RV保護交流電源側的浪涌電壓，當其侵入主回路時，RV阻值變小，流過大電流，使FU1的熔斷，切斷主回路電源，保護控制器。電阻R1和電容C1構成晶閘管的內部過電壓保護，防止V12被過電壓擊穿。滑差離合器的勵磁繞組是電感性負載，采用續流二極管V1并聯，確保繞組內電流的連續性。晶閘管V12的導通角越大，輸出的直流電壓越高，勵磁繞組的電流越大，負載軸的轉速就越高。

1.2 給定和速度反饋電路

1.2.1 給定電路

電源變壓器T次級的15V交流電壓經V5×4橋式整流器整流，電容器C3和C4分別完成高頻和低頻濾波后，再經穩壓集成塊N輸出直流電壓，加至給定電位器RP1的兩端，中間分接頭輸出給定電壓。

1.2.2 測速負反饋電路

負載上的測速發電機GT把負載軸的轉速轉變為三相交流電壓，經V6×6的橋式全波整流器整流成直流電，并經電容器C6濾波后成為與轉速成比例的直流電壓，加至反饋電位器的兩端，電位器的中間分接頭輸出反饋電壓，與給定電壓比較后作為放大電路的輸入差動信號。

1.3 放大與觸發電路

放大電路：放大電路由晶體三極管V9、電阻R5、R6以及電容C2組成一級放大器。電源變壓器T次級的一組40V電壓經二極管V4半波整流后，提供給放大管V9、單結晶體管V10半波脈動直流電壓，保證晶閘管的觸發信號同步落在晶閘管的正半波工作周期內，以達到移相角范圍內可在0～160°內，R3作為限流電阻，穩壓管V11的作用是削波，限制放大管V9和單結晶體管V10的工作電壓不會過高和脈沖觸發信號在一定寬度的移相角。R5和R6是發射極負載，具有一定的負反饋作作，穩定轉速。正反相并聯的二極管V7和V8對該放大級的輸入信號起著正負限幅作用，保證正常工作。V9集電極連接的電容器C2的作用是充放電，為下級V10提供觸發電流，V9發射極的電阻R6的作用是電流負反饋，可以補償由于溫度變化引起V9的漂移。該級的輸入電路并接變壓器T1，用自動控制信號的輸入。

觸發電路：由單結晶體管V10，脈沖變壓器T2、二極管V2、V3以及電阻R2、R4組成。當電容器C2充電電壓UC達到單結晶體管的峰點電壓UP時，V10的e-b1 結電阻突然變小，C2開始向其放電，脈沖變壓器T2的一次繞組流過峰值電流T2的次級輸出脈沖電壓，當C2上的電壓放電降至谷低電壓Ur時，e-b1結呈現高阻狀態，V10無輸出脈沖電流，此時C2又開始充電，當電壓再次達到UP電壓時，C2又再次放電，V10又再次輸出脈沖信號， T2此級得到一系列的脈沖電壓。由于V9和V10的工作電壓是半波梯形電壓，其上升前沿的電壓是逐步上升，期間輸出的脈沖信號較弱，脈沖間隔也較長。只有接近或等于梯形波峰值電壓時，V10才能輸出足夠功率的觸發信號，使晶閘管導通，為離合器勵磁線圈提供較大的勵磁電流，負載轉軸才可以達到較高的轉速。

2 調速系統常見故障維修操作

2.1 電動機運行正常，離合器輸出軸停止轉動，控制器面板上紅色指示燈HL不亮

多數是離合器勵磁繞組的短路故障引起，是匝間短路或對地短路。斷開電源，用500V的絕緣電阻測試儀測試拖動電機定子繞組，離合器的勵磁繞組和測速發電機的定子繞組對地的絕緣電阻不應低于0.5 MΩ。使用同樣的兆歐表測試控制器的絕緣電阻不應低于1 MΩ。如達不到要求，則應將控制器進行烘干，溫度不應超過45°C,以免損壞元件。

維修時切斷所有電源。電機停穩降溫后，將調速電機的上端接線蓋打開，有5個接線端子，將除了標注有U、V、W以外，另外兩個標注有10V字樣的端子即為調速電機的勵磁線圈引出端，發現由于其中一端線芯較長，安裝時被端蓋壓住，用兆歐表測量其絕緣電阻。其值未低于0.5 MΩ，說明故障是離合器勵磁繞組的接地短路。將接線剪短，緊貼端子纏繞，蓋上端蓋并固定。然后旋下螺旋熔斷器FU1的塑料蓋，保險管的保險絲已燒斷，換上同一規格的保險絲即可。再投入運行時，未發現其它異常。

2.2 運行正常，但控制器面板轉速表指針擺動嚴重，甚至無法指示

這種現象多因勵磁繞組接線端子松動，電路板的插件的觸點接觸不良，各電位器的滑動分接頭彈性差，而機器周圍有較強烈震動而產生。一般是采用輕敲各懷疑點處的外殼，包括控制器的塑料外殼如故障消失即可。如果故障現象是發生在各電位器內，反復多次旋動電位器旋鈕，故障現象就會自行消失。連接線路的接點松動，可以采用抽拉接線頭的方法予以確定，情況確實，擰緊接頭即可。

2.3 啟動電機合上開關，調節升速，離合器不轉

說明勵磁繞組無電流通過，原因為給定移相觸發環節有故障，控制器沒有電壓輸出，勵磁回路開路。可用萬用表測端子的直流電壓來判斷，若無電壓則故障在控制器內，若有電壓且隨RP1的調節變化，故障在勵磁回路。首先檢查給定移相觸發環節，測試各整流橋的直流電壓，如果正常，調節RP1后電壓在0～1.3V內變動 ,否則為電位器虛焊或動觸點接觸不良。檢測相關元件二極管電容有無損壞，若有則更換。用示波器觀測脈沖變壓器T2次級脈沖波，有無開路、短路故障。

2.4 啟動電機，負載端即高速運轉，不能調速

圖1 滑差電動機的自動調速系統

有兩種原因：首先啟動電機，控制器未通電，輸出軸即高速運轉。因離合器未加勵磁，輸出軸很快達到原動機的額定轉速，說明離合器輸入軸與輸出軸之間發生機械故障。拆開檢查后發現，離合器內轉子與電樞之間的氣隙充滿灰塵，清除干凈后，重新裝機運行正常。另一種可能是反饋系統有故障，當反饋很小或者為零時，結定電壓全部加到移相觸發電路，V1提前導通，觸發脈沖前移，V3導通角增大，輸出電壓及轉速大幅上揚，造成調速系統不可控。解決方法為先調節RP2，加大反饋量。若無效，再檢查測速發電機是否正常，回路有無斷線等。如果測速反饋系統完好，則故障為給定移相觸發環節的某些元件損壞。如RP1高端脫焊，V2被擊穿或穿透電流增大，V3正向導通等。任何一個元件的損壞都可以造成輸出轉速過高且不可調，要將損壞元件更換。

2.5 電動機轉速調不高，僅低速運行，反饋電位器RP2也無法調節

檢查續流二極管V1是否受損而開路，或V1引線脫焊所致。斷開電源后，將調速控制器與電機連接處的P型插頭拆開，打開塑料外殼，旋松2個小螺釘，從接插口處拔出印刷電路板，反轉向上找到V1，一端與導線連接，另一端用螺母緊固在電路板上，用手觸碰它與導線連接的焊點，并無松動，將此處拆開后，用萬用表的電阻檔來測量V1的正反相電阻值大致相等， V1反向電阻應大于正向電阻，說明V1損壞，更換一個同型號的V1，用電焊鐵焊實在電路板上，后插入接插口，旋緊2個固定螺釘，蓋上外殼，連上P插頭，接通電源試車運行。如果調速電位器RP1置于零位，晶閘管仍有輸出這可能是放大晶體管V9漏電流所至，應予以更換。

除上述情況外，多數是因為機器工作環境惡劣，氣候變化反復無常，控制器內部受潮氣侵蝕，粉塵污染，印刷電路板上元器件老化變質，接插件XJ1受粉塵污染、氧化或接觸不良等情況而發生。因故障現象復雜，需較長的清理和檢修時間，為減少停機時間，通常是采用替代法解決。即先行斷開控制器電源，卸下控制器下端的7孔接插頭X1，換上同型號規格的控制器，調試后投入正常運行。

3 控制器檢修后的調試

3.1 調試電動機的轉速

調試前將給電動機帶上大于10%的額定負載，接通電源后，調節調速電位器RP1，當調至阻值最大時，電動機的負載軸仍然達不到額定轉速。是反饋電壓過大，可調節RP2以減少反饋電壓，使轉速略高于額定轉速即可。而如果轉速過高，可能是反饋量過小，這樣會造成電動機機械特性硬變過低，必須增加反饋電壓。一般小容量電動機調至1200r/min 大容量電動機調至1320r/min左右。

3.2 電動機在某一轉速運行時，有周期性擺動現象

改變離合器勵磁繞組的輸入電壓的極性。首先切斷電源，包括原動機的三相380V交流電源和調速控制器與單相電源的連接，打開調速電機上方裝有5個接線端子的矩形上蓋，找到標識10A的2個端子，調換L，N的接線，再旋緊接線螺母，裝回矩形蓋，接通兩處電源。電動機運轉正常，故障消失。故障原因：從控制器到離合器的勵磁繞組間的導線連接較長，空間干擾信號在兩根導線上產生干擾電壓，此電壓與離合器勵磁繞組直流電壓疊加，使勵磁電場發生波動，磁通也產生變化，也與電樞的相互作用產生變化，整個放大器的輸入信號和輸出電流發生變化，因此，換相之后它的干擾信號與電壓信號相反，相互抵消，從而解決了問題。

3.3 如果轉速不能調低，即使RP2調至最大時，速度仍未下降

其原因是無反饋電壓。可用萬用表直流100V檔測量RP2的兩端電壓，如有讀數，則是RP2開路或是中間觸點接觸不良。而無電壓時，用萬用表交流100V檔測量測速發電機三相交流電壓。若正常，則故障點在三相全整流電路。若無電壓，則故障點在測速發電機。滑差電動機投入運行，離合器出軸轉速的實際值（轉速表測量）與速度表指示值不一致，這是由于測速發電機的特性不一致，可調節電位器RP3以校準轉速表的讀數。

綜上所述，滑差電動機調速系統的故障處理也是一個繁瑣復雜的過程，需要一定的基礎知識，理論知識和實際操作水平。如果要提高到較熟練和較全面的程度，需要較多的時間和精力探索和研究。

[1]趙承獲,陳偉等.電磁調速電動機.電機與變壓器.中國勞動保障出版社, 2006

[2]李敬梅、謝京軍等.調速電動機.電力拖動線路.中國勞動保障出版社,2007

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.044