三相直流电机

三相直流电机（精选十篇）

三相直流电机 篇1

关键词：无刷直流电机,硬件电路,控制软件,单神经元

0 引言

无刷直流电机是电力电子技术、 微电子技术、 控制理论和电机技术相结合的产物。 具有启动时间短、启动转矩和制动转矩大、 调速范围大、 结构简单、 噪声低、 可靠性高、维护周期长等优点。被广泛应用于国防、航空航天、机器人、自平衡车、 无人机、 电动汽车、 家用电器、 办公自动化以及工业过程控制等领域。

本文给出了基于TMS320F28335 DSP的无刷直流电机的控制系统设计方案,对控制系统的主要硬件电路模块进行了详细设计,包括电机驱动电路和控制电路的设计。 并给出了转速调节子程序的设计方法[1,2]。

速度调节算法通常采用传统PID控制算法, 但它的控制参数采用一次整定方式,要想在各个运行阶段都达到良好的控制效果,参数的确定往往难以实现。 文献[3]提出了一种基于模糊调节的免疫反馈PID控制,具有传统PID控制结构简单、可靠性高、鲁棒性强等优点,提高了抗干扰性和对工况的适应性; 文献[4] 将微粒群优化算法和单神经元自适应控制结合,应用在无刷直流电机的控制系统中,提高了系统的自适应性; 文献[5] 将遗传算法和模糊控制结合, 对电机进行优化控制, 控制系统的自适应性得到了提高。 文献[6] 利用RBF神经网络对无刷直流电机控制系统进行优化,对电机转速和相电流进行实时采样, 修正神经网络的权向量, 通过控制电枢电压实现对电机转速的控制。

本文采用改进单神经元自适应PID控制算法, 可以对控制参数进行自适应调整,从而提高系统对环境的自适应性。 实验表明,采用的改进单神经元自适应PID控制算法可以使无刷直流电机的响应时间更短,超调量和波动更小。

1 系统总体设计方案

以TMS320F28335 DSP为核心控制芯片, 设计了无刷直流电机控制系统。 DSP通过捕获口CAPl、CAP2 、 CAP3 捕捉位置传感器的跳变信号, 触发捕获中断, 通过读取3 个CAP口的电平状态, 得到电机控制字, 然后DSP发出相应的控制指令, 以改变PWM信号的开关量, 进而改变开关管的导通顺序, 实现对电机转速和旋转方向的控制。 控制系统的设计框图如图1 所示。

控制系统的控制对象为24 V/65 W的三相8极无刷直流电机, 采用转速、 电流双闭环实现对电机的转速控制。 系统的外环为速度环,DSP根据给定速度值与经霍尔传感器得到的速度值通过改进单神经元自适应PID控制算法得到电流给定值。 内环为电流环, 对速度控制器的输出电流给定值与由经A/D采样得到的电流值比较, 通过传统PID控制算法, 给出对应的PWM控制信号,实现对电机的调速控制。

2 硬件电路设计

2 . 1 无刷直流电机驱动电路

功率变换电路的主要功能是将直流母线电压逆变为交流电压来驱动无刷直流电机旋转。 本文的控制对象是65 W的中小型电机,因此功率变换电路采用驱动芯片+ MOSFE的方式, DSP输出的PWM信号经过功率放大、光电隔离处理后送入驱动芯片, 驱动功率管MOSFET开通和关断。

驱动芯片选用International Rectifier公司生产的IR2136 , 此芯片为三相逆变电路驱动器集成电路, 适用于驱动无刷直流电机、永磁同步和交流异步电机等。 驱动芯片的电路图如图2 所示。

图2 中, 二极管D1、D2、D4 与电容C4、C5、C6 组成升压电路, 二极管的作用是防止电流倒灌, 电容的作用是存储电压。 脉冲频率较高时,升压电路的电压为输入电压加上电容存储电压,导致电压增大。 设计升压电路是为了提高驱动电压幅值,使驱动芯片能够可靠地驱动高压侧功率管的开通。

2 . 2 控制电路

TMS320F28335 的e PWM模块有e PWM1 ~ e PWM6 共6个子模块,每个e PWM子模块有两路PWM输出,分别为e PWMx A和e PWMx B 。 三相电流桥由6 个功率管MOSFET组成,每个桥臂上的两个功率管MOSFET的控制信号相互关联。 所以, 前3 个e PWM子模块(e PWM1、e PWM2、e PWM3 ) 就可以满足无刷直流电机的控制要求, PWM控制信号分别为e PWM1A和e PWM1B、e PWM2A和e PWM2B 、 e PWM3A和e PWM3B 。 因为DSP引脚输出信号的负载能力有限, 所以输出的PWM信号需要经过功率放大器提升负载能力, 选用的功率放大器为74HC245, 相应的电路如图3 所示。

3 转速调节子程序

釆用改进单神经元自适应PID控制算法实现转速的调节, 算法可以对控制参数进行自适应调整, 从而提高系统的抗干扰性和对环境的自适应性。 算法表达式如下:

式中,ηI、 ηP、 ηD分别为积分、 比例、 微分的学习速率;wi( k ) 为加权系数; K为比例系数, K > 0 ; e ( k ) 为速度偏差;De ( k ) 为速度偏差的变化量。

算法的实现过程为: 电机运行时, 通过DSP的通用定时器可以获取相邻两次霍尔信号变化的时间间隔,从而计算出电机的实时转速。 与给定速度比较,可以得到转速的偏差error。 与上次得到的偏差error_1 相减,可得偏差的变化量d_error。 根据算法表达式, 可以得到程序的流程图,如图4 所示。

图中,r为给定转速,y为电机反馈的实际转速,error和error_1 为转速偏差,d_error为偏差的变化量,lr_p、lr_i、lr_d分别为比例、 积分、 微分的学习速率,wp 、wi 、wd 、wp_1 、wi_1 、 wd_1 、 wp_11 、 wi_11 、 wd_11 、 wadd为加权系数, K为比例系数,u和u_1 为系统的输出。

4 实验结果与分析

4 . 1 PWM控制信号的测试

为了降低功率管MOSFET的功率损耗, 采用上桥臂工作于PWM状态进行调压的控制方法, 下桥臂工作于常通状态。 如图5、图6 分别为A相上桥臂和下桥臂的MOSFET工作波形。

4 . 2 转速信号检测

转速调节程序中首先采用传统PID控制算法, 设置电机的运行时间为5 s,给定转速为2 500 r/min。 电机开始运行, 期间每隔50 ms计算一次转速, 并保存在数组中,5 s后电机停止运行。 转速调节程序采用改进单神经元自适应PID控制算法, 重复上述实验, 分别得到如图7、图8 所示的速度响应曲线。

通过对比上面速度响应曲线, 可以得出: 在给定转速(2 500 r/min) 下, 采用传统PID控制算法, 系统自空载启动到达稳态所需时间为0.6 s, 且超调量较大, 约为20 % ; 采用改进单神经元自适应PID控制算法, 系统自空载启动后在较短时间内(约0.2 s)进入稳定状态,超调量很小,仅为1%左右,此外,速度曲线的波动很小。

5 结论

本文以三相8 极无刷直流电机为控制对象, 设计了无刷直流电机控制系统,对主要硬件电路和软件程序做了详细设计, 并给出了相应的电路原理图和程序流程图,其中转速调节算法采用改进单神经元自适应PID控制算法。 实验表明,所设计的无刷直流电机控制系统是可行的,转速调节采用改进单神经元自适应PID控制算法, 可以使无刷直流电机的响应时间更短, 超调量和波动更小,达到了预期目的。

参考文献

[1]马文斌,杨延竹,洪运.步进电机控制系统的设计及应用[J].电子技术应用,2015,41(11):11-13.

[2]徐龙威,杨帆,徐令令,等.基于TMS320F28335无刷直流电机控制系统设计[J].电子测量技术,2013,36(9):79-83.

[3]夏长亮,刘丹,王迎发,等.基于模糊规则的无刷直流电机免疫PID控制[J].电工技术学报,2007,22(9):68-73.

[4]代睿,曹龙汉,何俊强,等.基于微粒群算法的无刷直流电机单神经元自适应控制[J].电工技术学报,2011,26(4):57-63.

[5]夏长亮,郭培健,史婷娜,等.基于模糊遗传算法的无刷直流电机自适应控制[J].中国电机工程学报,2005,25(11):129-133.

三相直流电机 篇2

一．由于直流电机存在换向器，使得高速、高压直流电机的制造变得极为困

难。这限制了直流电机的功率范围。

二．同时由于直流电机的转子是结构比较复杂，使得故障概率升高，同时惯

量相对较大。

三．长期使用需要定时更换炭刷，使维护工作量加大。

四．直流电机的换向器与电枢绕组的焊接点成为“事故高发点”。对环境恶

劣的场合常常需要使用钢质换向器及氩弧焊工艺，会大大增加成本。

五．当前的Z4系列直流电机体积大大缩小，对强迫通风的依赖性更强。在没有强迫通风的情况下，即使空载也可能烧电机（因为励磁绕组可能永久通电）。

六．Z4系列直流电机的风机将冷空气直接吹进电机内部（普通交流异步电

机一般是吹散热筋），所以直流电机的防护等级一般比较低。大多直流电机的风机会外加无纺布的过滤网。过滤网视环境情况需要定期清洗，也增加了维护的工作量。

七．直流电机的出风口百叶窗在喷漆时是用纸糊上的，以免油漆进入电机内

三相永磁容错电机的结构设计分析 篇3

摘 要：三相永磁容错电机可以实现容错的前提为其自身特殊的结构设计，进而使电机自身具备物理隔离、热隔离、磁隔离以及电气隔离等能力，合理有效的电机结构设计可以在一定程度上使电机的性能得以提高。

关键词：永磁容错电机；原则；内容

电机以及控制系统的故障主要由电机本身的绕组开路、相间开路故障、匝间短路以及功率变换电路的短路故障与功率变换电路的开路故障，所以需要从电机结构以及电机控制系统这两个方面进行相关的容错设计。传统的永磁同步电机与开关磁阻电机两者之间存在相互弥补的关系，因此需要将传统的永磁同步电机与开关磁阻电机两者的优点相结合，实现设计三相永磁容错电机结构的目的。

一、永磁容错电机设计的基本原则

传统的永磁同步电机在处于故障的情况下，受各项绕组间的相互作用的影响，对电机正常运转造成严重的阻碍作用，所以可见传统的永磁同步电机不具有故障时的转矩输出功能，无法保证系统运行的可靠性以及稳定性。针对上述问题，相关的研究人员提出了永磁容错电机这一方案，永磁容错电机是在永磁同步电机的基础上，通过改变槽口的尺寸以及绕组结构形式等实现容错的效果。永磁容错电机为了实现其自身容错的性能，可以尝试从以下两个方面入手：第一方面，在电机发生故障时，应该尽可能减小故障相的电机绕组对正常相的干扰，上述方案可以通过对电机本体进行相对应的设计来实现；第二方面，在电机发生故障之后，需要保证电机系统可以输出一定的转矩来达到满足负载要求的效果，进而实现系统可以可靠运行的目的，上述方案可以通过对故障进行检测然后及时采取补救措施来实现，或者是通过采用合适的容错控制策略来实现。

二、三相永磁容错电机的结构设计

（一）三相永磁容错电机主要的设计内容

尽管在设计方面，三相永磁容错电机与传统的电机存在很大程度上的差异，但是三相永磁容错电机与传统的电机还是存在部分相同的基本的设计内容，永磁容错电机进行结构设计的设计内容包括电机磁路设计、电机主要尺寸设计、电机槽型参数以及定转子轭部参数。

（二）电机磁路设计

电机的磁路设计，也就是根据所需设计的磁场的实际需求，对永磁体材料、磁极的尺寸以及磁极的形状进行相对应的选择，进而达到使永磁体的性能最大程度上发挥的效果，使磁路设计的合理性以及磁路设计的优质性得到最大程度上的实现，其中关于永磁体材料的选择：根据永磁体材料的选择原则，将不同的永磁材料的性能参数进行相对应的对比、分析，比如永磁体材料为粘结式衫钴永磁材料，该材料具有较强的抗退磁能力，而且可以得到较大的电机功率密度，除此之外，粘结式衫钴永磁材料的最大使用温度为350摄氏度，可以较好的满足设计中对电机相对应的需求；关于磁极性状的确定：永磁电机的磁极与电励磁电机的磁极是不相同，永磁电机的磁极为永磁体，其磁路的形式多种多样，根据永磁体的位置、永磁体安置方式、永磁材料的种类以及永磁体的形状等，可以将磁路分为很多种，比如根据安置方式进行相对应的分类可以分为，内置式和表贴式，根据永磁体的形状可以分为环形磁极、爪形磁极、弧形磁极以及瓦片形磁极等，其中瓦片形磁极又由同心瓦片形磁极和等半径瓦片形磁极这两部分组合而成，等半径瓦片形磁极同时可以称之为离心式磁极。表贴式磁极具有可以增强绕组间的磁隔离能力，等半径瓦片形磁极具有可以在一定程度上提高材料的利用率的优点，所以应该根据实际需求选择合理有效的永磁体。

（三）磁极的尺寸设计

永磁体的尺寸参数包括永磁体磁化方向的宽度以及长度，在对永磁体磁化方向的宽度以及长度进行相对应的设计时需要考虑如下因素：永磁体磁化方向的长度不可以过于小，否则不仅会增加永磁体的生产成本，而且还会造成永磁体极易退磁；在对永磁体磁化方向的长度进行相关的设计过程中，需要尽最大可能使永磁体工作于最佳状态，这是因为在很大程度上永磁体的工作点取决于自身的磁化方向长度；因为永磁体的磁化方向宽度与永磁体提供的磁通的面积息息相关，所以在对永磁体磁化方向宽度进行相关的设计过程中，要根据电机性能的要求对永磁体的磁化方向宽度进行针对性的调整措施。

（四）电机槽型参数设计

电机槽型参数主要由定子齿宽度、槽口宽度、槽的深度以及槽口厚度等组合而成。其中关于定子齿参数，已知定子齿的最大磁密，通常情况下其取值在1.4T～1.6T之间，然后将定子齿的最大磁密代入相关的公式中即可求得定子齿宽，通常情况下，定子齿高是定子齿宽的1.5倍～3倍之间不等，在设计过程中可以结合槽内的电流密度对定子齿高与定子齿宽之间的倍数进行不断的核实，对两者之间的倍数进行不断核实的目的为，假如倍数过大，那么定子轭部就极有可能出现饱和的现象。进而造成电磁转矩的减小，假如倍数过小，那么绕组电流密度就极有可能超出安全值。在三相永磁容错电机设计过程中，绕组的安全电流密度取值与电机的冷却方式息息相关，因此应该根据三相永磁容错电机实际的冷却方式，对绕组的实际安全电流密度取值进行针对性的选择。

根据确定的基本电磁参数，对电机进行相对应的设计，使电机的永磁体尺寸、槽绕组参数以及定转子尺寸等进行确定，在完成设计电机之后，利用有限元软件进行仿真，仿真从磁力线分布、磁密分布、绕组电感、齿槽转矩以及空载反电动势波形等方面入手，对电机设计的合理性、有效性进行相关的验证。

三、 小结

永磁容错电机不仅具有永磁同步电机功率密度大，以及效率较高的优点，而且还具有一定的容错特性，所以越来越多的人员开始对永磁容错电机进行相关的研究，而且永磁容错电机特殊的结构更促进其容错性能，因此对三相永磁容错电机的结构设计进行分析具有十分重要的意义。

参考文献：

[1] 刁亮，朱景伟，宋荣远.双余度永磁容错电机的直接转矩控制策略研究[J].微电机，2013.46（11）：123-124.

[2] 王伟，程明，张邦富，朱瑛，丁石川.电流滞环型永磁同步电机驱动系统的相电流传感器容错控制[J].中国电机工程学报，2012， 32（33）：135-136.

三相电机温度智能监测系统研究 篇4

1 传感器接口电路模块

系统采用AT89C52单片机作为主控制芯片, 通过PT100温度传感器采集数据, 该传感器属于热电阻温度传感器, 由于热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的, 因此通常将其放在电桥的桥臂上, 温度变化时, 热电阻两端的电压信号被送到仪器放大器LM741的输入端, 经过仪器放大器放大后的电压输出送给A/D转换芯片, 从而把热电阻的阻值转换成数字量, 电路原理图如图1所示[1,2]。

对信号放大, 使用了低价格、高精度的仪器放大器LM741, 它运用方便, 可以通过外接电阻方便的进行各种增益 (1-1000) 的调整。其增益计算公式为:

温度值计算过程:

由于A/D检测到的模拟电压值

计算可到的RT值, 然后利用如下公式求出温度值:

其中A=3.096847×10-7, B=-5.847×10-3。

2 AD转换电路模块

由于传感器输出的是模拟信号, 因此需要经过AD转换后才能够输入单片机进行信号处理, 由于本系统测量的是温度信号, 响应时间长, 滞后大, 不要求快速转换, 因此选用8位串型A/D转换器ADC0809。

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器, 可以和单片机直接接口。它是美国国家半导体公司的产品, 是目前国内最广泛的8位通用的A/D转换的芯片, 电路如图2所示, 图中AD芯片的所有接口均直接与单片机进行连接, 通过单片机对相应接口进行控制可达到对不同传感器输入进行转换[3,4]。

3 数码管显示模块

当前常用的有液晶显示和数码管显示两种显示方法。液晶显示功能强大, 不但可以显示数字字符、德文、法文、点阵显示, 还可以显示全部国标汉字, 但是也存在与单片机连接时接口电路驱动复杂;显示亮度低, 不利于观察;编程困难;成本高等缺点, 本系统只显示数字, 而且需要考虑到能耗尽量少等问题, 数码管内部元件比较简单, 耗能相对较低, 所以选择了数码管显示。

4 继电器控制模块

继电器控制模块主要用于控制电源的开启, 因此选择了直流控制交流的固态继电器, 由于单片机的驱动电流较小, 因此单片机的输出需经过放大器放大电流后才可达到控制继电器所需的功率, 继电器控制模块如图3所示[6]。

5 串口通信模块

在现代工业控制中, 串口通信的应用越来越广泛, 单片机在与其他单片机进行通信时也经常选择串口进行通信。本系统中由于PC机也要通过串口将程序烧进单片机内, 单片机的电平与PC机的电平不同, 所以必须经过电平转换芯片后才可以连接, 此处选用MAX232芯片作为电平转换芯片。MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片, 使用+5v单电源供电。该芯片的特点如下。

5.1 符合所有的RS-232C技术标准。

5.2 只需要单一+5V电源供电。

5.3 片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力, 能够产生+10V和-10V电压V+、V-。

5.4 功耗低, 典型供电电流5m A。

5.5 内部集成2个RS-232C驱动器。

5.6 内部集成两个RS-232C接收器。

5.7 高集成度, 片外最低只需4个电容即可工作。

6 电源模块

电源模块用于向系统提供电路, 电源模块为一个普通的2针插头, 当电路板焊接完成后, 只需要将电源的正负极通过插头连接即可给整个系统通电。

7 总结

本文设计了一种用于监测三相电机每相温度的温度监测系统, 该系统可以对电机的每相温度进行监测, 所监测到的数据进行实时显示, 当监测到的温度超过第一设定阀值时进行蜂鸣器报警, 当温度超过第二设定阀值时通过控制继电器从而切断电源, 从而防止了电机被烧坏, 实现了对电机的保护。

参考文献

[1]王忠飞, 胥芳.MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2007.

[2]谢海军, 吴钟云, 杨艳华.基于单片机汽车防盗报警系统设计与实现[J].电子设计工程, 2012 (3) :162-165.

三相直流电机 篇5

三相绕组接通三相电源产生的磁场在空间旋转,称为旋转磁场.其转速n1的大小由调速电机马达极数2p和电源频率f而定,即n1=120f/2p.这种旋转磁场肉眼看不到,如果在定子铁芯内放一个空易拉罐,罐的两端用尖端支上,则易拉罐就会旋转.为了说明调速电机马达的工作原理,我们模拟两个磁极（N、S极）在旋转、转子用铜条做成笼型的.调速电机马达定子两极按逆时针方向旋转,转子静止,可以看成定子精子（n1=0）,转子按顺时针方向旋转,由于转子铜条切割磁场,铜条内有感应电动势,由于铜条是短路的,所以有感应电流产生的,它的方向用右手定则可以判断,上边铜条电流方向进入纸内,下边铜条的电流方向从纸内出来.调速电机马达转子铜条有电流,又处在磁场当中,导体要受到力的作用,此力方向可用左手定则判出.上下的力F构成力矩,转子会旋转起来.通过以上分析可以看出：

1、转子要转动必须有旋转磁场；

2、转子转动方向与旋转磁场方向相同；

三相异步电机优化节能控制技术研究 篇6

首先测定一台设备电动机的空载电流I0和负载电流I1, I0在电机没有负载的状态下, 维持电动机元转的基本电流。根据《电机学》中简化等效电路的分析, 电机的额定负载内I0变化不大, 因而在研究异步电动机的正常运行时, 为了简化计算, 可以将I0视为常数并能满足工作上的需要。根据测定的空载电流I0和负载电流I1, 按公式 (1) 计算电动机带负载时的输出功率P2:

式中:IN———额定电流, A取铭牌值;PN———额定功率, k W取铭牌值;I1———负载电流, A;测量数据;I0———空载电流, A测量数据。

根据公式 (1) , 以y225M-4电机为例进行计算, 从铭牌上查得:PN=45 k W;η=92.3%;IN=83.3A;空载电流I0=24.1A负载时的负载电流I1=39.34A, 电工机的实际输出功率为:

按公式 (2) 计算电机的负债率

负载率K的范围是0≤K≤1, 当0

由公式 (2) 计算得出y225M-4电机负载率0.39, 负载率低, 属于“大马拉小车”的状态, 如果更换电机, 有Y180L—4/22k W, y200L—4/30 k W, y225s—4/37 k W三种规格同极数电机可供选择。

而在电机实际运行中, 负载功率变化的状况较多, 在变化的负载功率运行时, 异步电动机在小额定功率下的任意负载运行时的总损耗, 仍用公式 (3) 进行计算。

由于电机的效率不同, 空载损耗也不同, 为了便于讨论, 把电机效率、空载损耗作为原来安装的电机和准备更换的电机进行比较, 为了便于比较, 分别把原安装的电机标为A, 准备更换的电机标注为B, 有以下三种情况。

某矿有10台相同规格的水泵, 电机型号是JR—126—6, PNA=155 k W, ηNA=0.92, POA=4.2 k W。为了分析和对比损耗状况, 选用y355M-6电机进行比较, PNB=160 k W, ηNB=0.945, POA=3.97 k W。根据以上给出的数据, 分别计算在不同负载下的总损耗, 计算结果见表1。

根据表1得出不同负载下的总损耗, ∑PA-∑PB>0, 说明在任意负载下用电机B比用电机A节电, 节电量:

如表1中的ΔP为节电量, 电机在满负荷下运行, 如每天按两班开工, 每班8 h, 年工作300 d, 则年电量每台为21 600 k Wh, 18台水泵开9台, 备用9台, 年可节电20万k W。

在电机的使用中, 电机功率越大, 相对效率也越高, 空载损耗也越大。如某台设备动力电机是y315M2-4, PNA=160 k W, ηNA=0.94, POA=4.12 k W。用于比较的电机是y315S-4, PNB=110 k W, ηNB=0.935, POB=3.23。两台电机在不同负载下的功率损耗见表2。

根据表2计算结果可知:如简单的根据“大马拉小车”换成110 k W电机, 则在交叉点以上部分, 不但不节能, 而且耗能加大。

当电机在效率高、空载损耗高的情况下运转时, 某台电机为:JO293—4, PNA=100, ηNA=0.92, POA=2.25 k W, 我们选用新系列电机y280M-4电机, PNB=100, ηNB=0.935, POB=2.685 k W。按公式计算, 结果见表3。

根据表3的计算结果作∑P=f (P2) 的关系曲线, 电机JO2和y280电机损耗曲线有一交点, 交点以上部分是节电的, 而交点以下部分则损耗加大。

2 结语

通过以上对电机的效率、损耗在三种状态下进行的分析, 认为针对电机“大马拉小车”的状态, 当电机在额定负载以下时, 各种电机都可以更换。对于第二种情况, 在交叉点以下的负载状况下, 可节电, 反之则耗能变大。第三种情况则是在交叉点以上部分节电, 在交叉点以下部分耗能增加。更换电机是一项受投资和效果影响的工作, 只有充分分析后才可进行。如果全面调整电机运行负载时, 再增加少量的投入, 对企业既做到投入少, 又可获得较大收益。

摘要：由于设备的出力状况变动、动力选型的不合理等因素, 导致部分电机的额定功率与实际负载不相匹配, 形成“大马拉小车”的状态。从电机损耗入手, 通过对动态负载下的损耗进行对比, 探讨解决此种问题的有效办法, 对煤炭企业实现“十二五”节能减排的目标具有重要意义。

三相交流电机直接转矩控制研究 篇7

1 直接转矩控制概述

直接转矩控制的控制中心是转矩, 它解决了矢量控制中存在的一些问题。

总的来说, 直接转矩控制具有以下几个优点:

1) 直接转矩控制对交流电子的模型进行分析时, 不需要进行坐标更换, 可以直接在定子坐标系中进行计算, 这大大简化了整个计算过程。2) 直接转矩控制对磁场定向控制所用的参数更少更稳定, 它不需要对转子电阻和电感等多个参数进行观察, 只需要对定子电阻进行观察即可。3) 直接转矩控制的直接对象是转矩, 避免了一些中间参数的参与, 使得控制更加高效和稳定。

虽然直接转矩控制具有上述优点, 但是也存在一定的问题:

1) 磁链的观察还需要进行进一步的智能控制, 因为目前的磁链观测在电机低速工作时观测精度会降低。2) 直接转矩控制系统对于某些特定的情况, 控制效果还需进一步提高。

2 三相交流电机直接转矩控制基本原理

2.1 数学模型

在直接转矩控制中, 需要首先确定电机的相关输入量和磁链的大小及位置, 在正交定子αβ坐标系下建立三相交流电机的数学模型。

电压方程如下:

定子和转子磁链计算公式如下:

转矩公式如下:

式中, Ψs为定子磁链, Ψr为转子磁链, Td为转矩。

从上式我们可以知道, 电机的转矩控制与当定子磁链、转子磁链以及夹角等参数有关。在定子磁链和转子磁链一定时, 制电机的转矩的控制与夹角直接相关。要想获得更大的转矩, 就可以加大夹角, 这可以通过当增加定子磁链的旋转速度来实现。相反, 降低定子磁链的旋转速度就可以获得较低的转矩。

2.2 空间电压矢量对定子磁链的作用

逆变器直流母线电压和电机三相绕组各端输入电压、逆变器桥臂控制信号之间的关系可用以下矩阵表示:

式中, UDC表示逆变器直流母线电压;sa、sb、sc分别表示逆变器上桥臂上的三个控制信号, 而ua、ub、uc分别表示电机三相绕组各端的输入电压。

在电机工作时, 逆变器上的控制信号直接决定着电机三相绕组各端的输入电压。在信号控制中, 三种信号的开闭组合一共有8种。这8种组合在坐标系中可以构成一个等边六边形。2个零电压矢量位于六边形中心, 其余六个顶点分别为一个非0电压矢量。定子磁链和电压矢量之间存在着积分关系, 在上述坐标系中的表现为定子磁链沿着电压矢量的方向进行运动。

2.3 定子磁链大小的选择

在对磁链大小调节中, 以前采取的方法是将直接转矩控制区域进行扇形划分, 以α轴为起点, 每个扇形的顶角为60°。这样设计使得控制过程变得简单, 降低了开关的频率, 但是也存在着脉动大等问题。为了解决上述问题, 可以将划分区轴旋转30°, 并且将定子磁链的轨迹沿圆形进行设置。不过, 在选择下一时刻的电压矢量之前, 需要确定当前磁链的大小和位置。

在直接转矩控制中, 确定定子磁链大小的方法主要有三种模型:u-i模型, i-n模型和u-n模型。u-n模型是通过定子的电流、电压以及转速来确定定子的磁链大小, 它能够解决其它两种模型中存在的积分漂移和易受电机参数影响等问题。对于磁链位置的确定, 需要参考磁链值的大小以及前后磁链值的比值等参数。

3 三相交流电机直接转矩控制仿真研究

在三相交流电机中实际应用直接转矩控制之前, 可以先在Matlab软件中建立仿真模型进行研究。在建立模型后, 对交流电机相关参数进行如下设定:定子电阻和转子电阻分别为4.1Ω和2.5Ω;额定电压380V, 额定频率50HZ;定子自感和转子自感分别设置为0.545H和0.553H;定转子互感取值0.51H;转动惯量设为0.02Kg·m2;转子速度取1400r/min;磁链设置为2.0Wb。

在确定模型和参数之后, 就可以在软件之中进行仿真, 对结果进行分析可以得出以下结论。

1) 仿真后得到的磁链值与给定的参数值基本一样, 在一定程度上可以证明整个仿真比较可靠。

2) 电机定子在启动是会存在一定的震荡, 但是很快就会恢复稳定, 而且三相波形图的正弦度比较好, 之间的相位差为120°。

3) 转矩的响应速度比较快, 而且在整个启动过程中没有大幅度的冲击。

4) 同过转速调节来研究响应, 发现调节后的转速会快速稳定到给定值。

4 结语

本文对直接转矩控制进行介绍后, 分析了直接转矩控制系统中的基本原理, 借助相关软件对直接转矩控制系统进行了仿真, 结果表明直接转矩控制系统具有响应速度快、稳定性能好以及实现成本低等优点。在三相交流电机中, 可以继续应用各种先进的控制技术, 完善直接转矩控制技术, 这是一个重要的研究领域。

摘要：直接转矩控制在三相交流电机中占有重要地位。本文介绍了直接转矩控制的特点, 分析了直接转矩控制中的基本原理, 并在Matlab软件中进行了仿真研究。

关键词：三相交流电机,直接转矩控制

参考文献

[1]王兴贵.异步电动机直接转矩控制系统仿真研究[J].微电机, 2007.

三相异步电机常见故障及维护浅析 篇8

三相交流异步电机是将电能转换成机械能, 广泛运用于工农业生产中。在电网的总载荷中, 三相异步电机的总容量大约占整个动力载荷的85%, 而由于工作环境恶劣的缘故, 三相异步电机经常会发生各种故障。为了保证三相异步电机的安全运行, 电气工作人员应当掌握有关异步电机安全运行的基本知识, 了解异步电机的安全评估知识, 能够尽可能地及时发现和消除电机的事故隐患, 保证电机安全运行。三相异步电机的故障通常分为启动故障、制动故障和烧毁故障3种。

1 三相异步电机的启动故障及其维护

通电后, 三相异步电机常常会出现以下几种情况: (1) 通电后的三相异步电机无转动, 无异响, 也无异位和冒烟。通常这种故障是由一下几种情况造成的:电源未通 (至少两相未通) , 熔丝熔断 (至少两相熔断) , 过流继电器调的过小, 控制设备接线错误等等。排除故障的方法可以采用检查电源回路开关, 熔丝、接线盒处是否有断点等;如果是过流继电器调的过小, 则需要调整过流继电器的定制, 使之与电机配合;接线错误则要改正接线。对于熔丝烧断的现象, 我们还应当检查电路中是否有短路现象, 比如缺一相电源, 定干线圈的一相反接;定子绕组相间短路;定子绕组接地以及其他定子绕组接线错误的情况。 (2) 通电后的电机不转, 但有嗡嗡声。这一般是由于线路只有部分导通 (二相或三相导通) , 或者负载过大, 或者电流过小等等原因, 通常是由以下几种情况造成的:定、转子绕组有断路 (一相断线) 或电源一相失电;绕组引出线末端接错或者绕组内部接反;电源的回路接点松动, 接触电阻过大;电机负载过大或者转子卡住;电源电压过低;轴承被卡住等等。排除故障的方法是首先检查负载, 如果负载过大则要减少负载;其次是检查电机的机械部分, 如果转子被卡住则要排除故障, 此外机械部分还应注意电机是否转动灵活, 润滑油脂是否需要更换等等;再次是检查电路的故障, 重点检查断点是否接触不良, 绕组末端是否正确连接, 接线螺丝是否假接, 是否因为导线过细而使压降过大, 等等。 (3) 电机启动困难, 在额定负载条件下, 电机转速明显低于额定转速。这是由于, 此时线路中已经形成了回路, 但是电机中的磁场强度不够或者转子负荷过大。造成这一故障的具体情况有:电源电压过低, 电机误接为Y;转子开焊或者断裂;电机过载等。排除故障的方法是:测量电压, 如果是电压过低, 换接到状况更好的线路中;纠正错误的线路接法;检查开焊和断点并修复;减少负载。

2 三相异步电机的运行及其维护

三相异步电机在运行时会发生以下几种情况: (1) 电机空载, 过负载时, 电流表指针摆动。这是电流不稳定的现象, 主要是由于电路中的电阻值大小变化造成的。造成故障的可能情况有:线路接触点接触不良, 如笼型导条开焊或者断条;电刷、集电环短路装置接触不良。排除故障的方式是对上述现象进行排查, 坏的元器件予以更换或者维护。 (2) 电机在运行时有异响。主要是电机运行时转子部分与其他轴承或元件发生摩擦造成的。具体现象有:转子与定子绝缘纸或槽楔摩擦, 轴承磨损或者油内有砂粒等异物, 轴承缺油, 定转子铁心相擦, 风道填塞或风扇擦风罩。排除故障的方法是有异响发生时, 及时对电机的机械进行检查, 调整电机的机械安装, 对电机进行清洁, 更换或者清洗轴承等等。 (3) 电机运行时振动。电机的转子与外部的机械相连接, 如果电机与外部的机械传动部分脱开后重新启动电机, 振动消除, 说明是外部的机械问题, 否则就是电机自身的问题。通常造成这一故障的原因有:电机与机械传动部分的转轴不同心, 电机的转子不平衡;电机轴弯曲等。

3 三相异步电机烧毁及维护

三相异步电机烧毁主要分电机绕组局部烧毁和一相或两相烧毁2大类, 其中电机绕组局部烧毁又分为短路烧毁、扫堂烧毁、绕组摩擦烧毁、线路老化以及机械振动烧毁等几种情况。

3.1 局部烧毁

(1) 短路烧毁。由于成本原因, 电机自身的密封设计并不好, 加上工作环境条件恶劣, 很容易发生电机进水或者渗入了一些腐蚀性的物质等现象, 造成电机绕组绝缘体受到腐蚀, 一些关键的部位或者较为薄弱的地方发生短路现象, 从而导致电机绕组局部烧坏。解决的办法就是使用前就做好电机的每个部位的密封工作。 (2) 扫堂烧毁。由于轴承损坏、转子轴弯曲等原因导致定子、转子摩擦引起铁心温度快速上升, 烧毁了绝缘体, 造成线路绕组匝间的短路或者是强烈震动。轴承损坏的主要原因有:一是轴承装配不当。比如冷装时不均匀敲击轴承内圈, 造成轴承磨损, 导致轴承的内圈与轴承的配合不符合规定的盈余量, 出现了跑内圈现象。跑外圈和跑内圈现象都会造成轴承运行时的温度急剧上升直至烧毁。二是轴承的腔内未清洗干净或者所加油脂不干净。例如轴承支撑架内有微小的刚性物体没有被彻底清除, 从而导致运行时轴承的滚道因为摩擦受损引起温度过高烧毁轴承。三是轴承重新更换过或者加工过, 与电机端盖的配合精度太差, 过盈量过大或者椭圆度超标造成轴承滚珠的游隙过小, 或者不均匀造成轴承运行时的摩擦力增加, 温度急剧上升导致烧毁轴承。四是定子、转子的铁心轴向错位或者重新对转轴机进行加工以后的精度下降, 导致轴承内圈和外圈不在一个切面上, 使得轴承的运行不平稳, 导致温度升高。五是由于电机自身运行温度过高, 而轴承润滑油脂损失太多, 造成轴承缺油甚至烧毁。解决的办法主要有:一是在卸下或者装上轴承时, 对轴承要先预热至80~100℃, 这样才能保证轴承的装配质量。二是在安装轴承之前必须对轴承进行彻底清洁, 轴承腔内不能留有任何杂质, 填加的油脂必须保证质量和清洁。三是尽量避免不必要的转轴机加工以及电机的端盖嵌套这样的工作。四是组装电机时, 要保证电机的转子、定子的铁心在同轴上配合的精度, 不得有错位的现象。 (3) 绕组摩擦烧毁。这里的摩擦烧毁是指绕组端部较长, 或者因为绕组局部受到损伤与端盖其他的附件相摩擦, 导致绕组局部烧坏。解决的办法就是在更新绕组时, 所使用的绕组线长度应当与原绕组一致。检修电机时注意任何刚性物体不能与绕组相碰, 防止绕组受损。在抽取电机转子铁心时要将转子抬起, 防止转子铁心与定子铁心相互摩擦。动用明火时必须将绕组与明火隔离并保证有一定的距离。 (4) 线路老化造成的烧毁。这是指电机在长时间过载或者过热运行的情况下, 绕组的绝缘体老化加速, 绝缘体的薄弱点发生碳化造成线路匝间短路、相间短路或者对地短路等现象使绕组局部烧毁。解决的办法是尽量避免电机过载或者过热运行。保证电机清洁及良好通风散热条件, 注意避免电机过于频繁启动。 (5) 机械震动造成的烧毁。当启动时电流较大, 或者电机带动的设备发生振动, 或者是电机转子不平衡造成了电机绕组振动, 这时绕组间会发生匝间松弛、绝缘体出现裂纹等不良现象, 同时由于热胀冷缩等破坏不断累积, 造成绝缘体老化, 导致绝缘体破坏直至绕组被烧毁。解决的办法一是尽量避免频繁启动电机;二是尽量保证被拖动的设备和电机的振动值在规定的范围之内。

3.2 一相或两相烧毁

电机缺相运行之后, 不论是何种原因造成的, 其共同的特征是电机运行的转速下降, 滑差变大。当B、C两相变为串联关系后再与A相并联, 则在负载不变的情况下, A相电阻较小, 电流较大, 长时间运行, A相绕组必然会过热烧毁。当绕组为Y型接法时, 这时B相是断路状态, A、C两相绕组是串联关系接入到绕组当中, 由于电流过大, 长时间运行, A、C两相绕组就会被烧坏。电机无论是处在静态或者动态, 缺相运行带来的直接危害就是电机的一相或者两相绕组过热或者烧毁。缺相运行时的电机接入线路中的绕组其电流远高于正常运行状态, 这种过流运行加速了绝缘体的老化速度。

4 结语

对三相异步电机的检查、故障分析以及故障排除是从事电气工作人员的必备技能, 三相异步电机的正常运转也是电气装置正常运转的关键环节。本文讨论了三相异步电机启动、运行、烧毁等多种故障的发生原因、发生时的现象以及对应的处理方式, 对从事电气工作的人员具有一定的参考及指导意义。

参考文献

三相直流电机 篇9

关键词：无刷直流电机,位置传感器,双闭环控制,计算机仿真

1 概述

三相无刷直流电动机是一种无级变速电机, 它由一组逆变桥和一台同步电机组成[1]。通常情况下单闭环控制是可以满足简单控制系统的要求的, 但是遇到那些被控对象复杂、准确度要求高、干扰因素多的应用场合, 单闭环控制系统就较难满足要求了。因此, 为了适应复杂控制系统, 使得系统具有良好的起动、调速性能以及抗干扰性等优点, 本文采用了以电流和转速双闭环等调速系统[2]。

2 无刷直流电机的数学模型

2.1 电压方程

本文以两两导通三相星形连结的三相无刷直流电机为例来介绍其数学模型。由于三相无刷直流电机转子磁场、反电势、电感以及电流的实际波形都是非正弦的, 里面包含较多的高次谐波, 全部考虑将会使模型变的很复杂, 不考虑会带来很大的误差[3]。所以不适合采用感应电机的直、交轴坐标变换方法来建立模型。为了简化计算, 便于分析, 假设:

(1) 三相绕组完全对称;

(2) 磁路不饱和;

(3) 忽略电机的铁心和饱齿槽效应, 不计磁滞损耗、涡流损耗、换相过程中的摩擦以及电枢反应影响。

则三相绕组的电压平衡方程为:

式中ua、ub、uc———定子相绕组电压;ia、ib、ic———定子相绕组电流;ea、eb、ec———定子相绕组反电势;La、Lb、Lc———每相绕组的自感;Lab、Lac、Lbc、Lba、Lca、Lcb———每两相绕组的互感;ra、rb、rc——三相绕组相电阻。

Y形联结时, ia+ib+ic=0时, 因而有:

2.2 电枢绕组的反电势方程

反映三相无刷直流电机工作特性的基本物理量有:转速、反电势、电枢电流以及电磁转矩[4]。通常情况下三相无刷直流电机的气隙磁场波形我们可以近似认为它是方波, 其理想波形如图1所示。电机在正常旋转运行时在绕组中所感应到的电动势为梯形波。其波形如图2所示。

方波气隙磁感应强度对应的每极磁通可以表示为:

当电枢绕组的匝数为N时, 每相绕组的反电势可表示为:

由于三相无刷直流电机的接通方式是两相同时通电, 因此要求的电枢绕组反电势E便是两电势之和, 而由上面可以得到两电势的计算公式:

2.3 电磁转矩方程

三相无刷直流电机在任何时刻正常运行时, 其电磁转矩T都是由两相绕组的合成磁场和转子的磁场相互作用而生成的。

利用功率和角速度的关系可以得知三相无刷直流电机的电磁转矩方程:

三相无刷直流电机在任何时刻正常运行时, 其电磁转矩T都是由两相绕组的合成磁场和转子的磁场相互作用而生成的。

从式 (6) 和 (8) 可以看出, 当三相无刷直流电机转速用角速度ω来表示时, 则反电势系数为:

T—电磁转矩;TL—负载转矩;B—阻尼系数;ω—三相无刷直流电机机械角速度。

2.4 BLDCM本体结构数学模型

从前面推导可以得出直流电机本体模块的数学模型, 其模块的输入正好是逆变模块的输出, 而本体模块的输出则是三相电流。且实际电机的波形是近似的正弦波, 本文中就是把反电势按正弦波进行分析建模的, 它不仅和永磁体的形状以及转子旋转的电角度相联系, 而且还与它的幅值大小以及电机转速相关连, 因此反电势可以用电角度pos和角速度ω的数学表达式来写出即e=f (ω, pos) 。根据此原理, 用分段线性法将三相反电势波形其中任意一个运行工作周期细分成6个阶段, 用一段直线的长度来代表每个运行时间段的快慢, 然后根据任意时间段中的转子位置和转速信号的变化关系, 接着通过计算直线长度的数学表达式, 就能够得到反电势波形, 进而可以很容易的得到本体模块的数学模型表达式[4]。

3 仿真结果

基于Simulink建模方法建立BLDCM控制系统的仿真模型后, 对该模型进行了BLDCM双闭环控制系统的仿真[6]。电机参数为:定子相绕组电阻R=0.5, 定子相绕组的自感L=0.02H, 互感M=-0.0067H, 转动惯量J==0.255kg·m2, 额定转速nN=1500r/min, 极对数nP=1。PID控制器的三个参数分别为Kp=1.2, Ki=2.2, Kd=0.04。为了验证所设计的BLDCM控制系统仿真模型的静、动态性能, 系统带20N·m负载转矩起动, 在电动机启动过程中, 载电流调节器作用下的电动机电枢电流接近最大值, 使得电动机以最优的时间准则开始上升, 在0.4s左右转速超调, 电流很快下降, 在t=0.8s时电机的转速达到额定转速1500r/min。仿真结果证明了这种新型的BLDCM建模方法在实际中应用的有效性。模型输出从上到下依次为电动机的转速, 电枢电流Ia, 励磁电流If和电磁转矩T数值。仿真曲线如图5所示。

4 结论

通过分析无刷直流电机的数学模型, 针对以往建模方法的不足, 本文提出了一种新的仿真建模方法。在Simulink环境下对电机本体、驱动和控制部分进行了建模, 搭建了三相无刷直流电机电流、转速双闭环控制系统的仿真。仿真结果表明:该系统能够稳定运行, 表现出较好的动态稳定性, 波形符合理论分析, 系统响应快, 几乎无超调, 稳定性好。

参考文献

[1]谭建成.永磁无刷直流电机技术[M].北京:机械工业出版社, 2010, 10.

[2]冀溥, 宋伟, 杨玉波.永磁无刷直流电动机应用概况[J].电机技术, 2003:30-48.

[3]Y.S.Jeon, H.S.Mok, G.H.Choe, D.K.Kim, and J.S.Ryu.A New Simulation Model of BLDC Motor With Real Back EMF Waveform[J].Computers in Power Electronics, 2000, 7 (7) :217-220.

[4]童怀, 孙心华.三相无刷直流电机控制系统设计[D].广州:广东工业大学, 2008, 4:20-65.

[5]易春喜, 罗惠谦.基于DSP的无刷直流电机控制的研究[D].武汉:武汉理工大学, 2006, 5:5-66.

三相直流电机 篇10

一、三相电机的基本结构与工作原理

三相电机的基本结构。三相电机按结构划分, 主要由两部分组成:定子和转子。其中定子指电机中固定不动的部分, 而绕轴旋转的即为转子。按部件的作用划分, 又可分为:机械部件 (主要起到支持、紧固、冷却和防护等作用, 如机座、端盖、风扇和轴承等) , 电部件 (主要指导电以及产生电磁感应的部件, 如组线、接线盒等) , 磁部件 (主要指导磁的硅钢片铁芯, 其又可分为定子铁芯和转子铁芯) 三类。

三相电机的工作原理。将定子绕组按一定的规律均匀的缠绕在定子铁芯上, 接通三相电源后, 即产生旋转磁场 (指电机内的转子与定子之间空隙在圆周上按正弦分布的磁场, 其围绕着电机不断旋转) 。磁场产生后, 就会使转子绕组中产生感应电动势和感应电流。两者相互作用产生电磁转矩, 使转子转动, 从而将电能转化为转轴的机械能。

二、钻井用三相电机常见启动故障分析与维修对策

(1) 通电后电机无任何反应且无异味和冒烟现象。通常此种故障有以下几种原因造成:电源未通;保险熔丝烧断;控制设备线路接错;过流继电器过小等。其相应的维修对策为:检查电源回路开关, 确保电源通路;检查保险熔丝、接线盒是否出现断电;检查设备线路, 调整接线;检查并调整过流继电器, 使其与设备匹配。

(2) 通电后电机不转, 但出现嗡嗡声响。此种故障通常是由于线路未完全导通或负载过大、电流过小等原因造成。针对以上原因, 首先检查电机的负载情况, 如果是因为负载过大而造成的故障, 应相应的减少负载;其次检查电机整体的机械部分:转子是否被卡住以及是否转动灵活, 是否需要更换润滑油等;最后检查电源是否出现断点及接触不良, 绕组末端的线路连接是否正确, 接线的螺丝是否松动或假接, 从而给予相应的修正。

(3) 电机难以启动, 转速较低。此种故障的出现通常或是由于电机线路中形成了回路或是电机中磁场强度不足或是转子负荷过大。针对这类原因, 一般情况下, 先测电路电压, 如若低电压则换接电路;再检查是否有开焊或断点的情况出现并修复, 最后检查是否过载, 若过载则减少负载。

三、钻井用三相电机常见制动故障分析与维修对策

(1) 电机处于空载、过载、负载时, 电流表指针摇摆不定。此种情况主要是电流不稳的表象, 其主要原因是电路中某部件的电阻值变化所致。针对这类故障, 通常排查线路中的各个接触点以及电刷和集电环的短路装置是否出现不良接触或松动, 对出现问题的部件给予维修或更换。

(2) 电机运行中出现异响。此种情况主要是电机中的转子与其他轴承或机械部件发生摩擦所发出的声响。一般情况下, 会发出声响的部件有:转子与定子的绝缘纸或槽契摩擦;定子或转子与其内的铁芯摩擦;轴承磨损、缺油或润滑油内掺杂进了杂质;风道堵塞, 风扇与风罩摩擦等。对于这类故障, 在有异响出现时, 仔细检查电机中的各个机械部件, 找出具体原因后予以解决:或调整机械安装, 或清洁电机或更换轴承、润滑油等部件。

(3) 电机运行中出现震颤晃动。对于电机震颤问题, 首先判断是原因是出自电机本身还是外部机械问题。具体方法为将电机的转子与外部机械连接, 如果电机与外部的机械传动部分脱开后重新启动电机, 振动消除, 说明是外部的机械问题, 否则就是电机自身的问题。通常造成这一故障的原因有:电机与机械传动部分的转轴不同心, 电机的转子不平衡;电机轴弯曲等。

四、钻井用三相电机常见烧毁故障分析与维护对策

(1) 电路短路烧毁。电机的密封不严, 由于工作环境中的腐蚀性物质或水进入了电机内部, 使得绝缘体被腐蚀, 从而造成电机的部分薄弱组件因发生电路短路而烧毁。为了杜绝这类状况的发生, 在使用电机前, 要做好各个部件的绝缘密封工作。

(2) 扫唐烧毁。扫唐烧毁是指定转子摩擦致使铁芯温度快速上升, 烧毁绝缘体, 造成绕组线路间的短路, 从而造成局部烧毁。其中造成铁芯温度上升有一下几方面原因:轴承损坏, 转子轴弯曲错位, 轴承装配不当, 轴承与电机端盖不匹配, 轴承润滑油中存在刚性杂质, 缺少润滑油等。针对这类情况, 首先, 装配轴承时, 对轴承进行预热处理 (80~100℃) , 以保证其质量;其次, 安装前确保轴承的完好以及清洁干净, 润滑油清洁干净充足;最后保证轴承与电机匹配, 转子轴未错位。

(3) 摩擦绕组烧毁。当绕组的端部较长, 绕组局部与电机端盖或其他附件摩擦, 导致绕组过热而造成烧毁。杜绝这类问题的关键是:电机更新配件时选用合适的绕组;在检修电机时, 注意绕组与电机其他配件是否发生摩擦, 尤其是与刚性配件的摩擦, 防止其受损烧毁。

(4) 线路老化烧毁。当电机长时间过载过热运行时, 就会加速绕组绝缘体的老化, 再加上绝缘体的正常碳化致使绕组线路的关键部位以及线匝见出现短路或对地短路而致使电机局部烧毁。针对避免这类情况的发生, 应尽力避免电机在过载过热的情况下运行, 且要保证电机清洁, 周围环境通风散热良好, 另外电机不能频繁的启动关闭。

(5) 机械振动烧毁。一般情况下电机机械振动是因为启动电流过大或是因为接入电机的设备振动或是电机转子不平衡。当电机振动时, 会造成绕组间的线匝松弛, 绝缘体遭到损坏, 进而出现短路造成电机绕组烧毁。为了防范这类问题的发生, 一方面尽力避免短时间频繁开启电机, 另一方面确保接入设备带动电机的振动值不超过规定值。

摘要：电动机是一种将电能转化为机械能的动力设备, 被广大的生产型企业所青睐。三相电动机具有结构简单, 维修方便, 价格低廉等优点。本文概述了石油钻井行业中常用的三相电机的基本工作原理, 并对此种电机在日常工作中常见的故障进行分析讨论研究, 并提出了相应的解决对策。

关键词：石油钻井,三相电机,故障分析,对策,维修

参考文献

[1]王兴全, 郭启山.浅谈三相异步电机的使用与维护[J].科技与企业, 2012, (07)

[2]于贺龙.三相异步电机常见故障及维护浅析[J].机电信息, 2012, (18)

[3]吴嘉兴.浅析电动机电机启动常见故障[J].黑龙江科技信息, 2012, (06)