电动机论文范文

电动机论文篇1

论文摘要：现针对电机出现故障各种现象和相应对策做一分析和研究。 论文关键词：电动机；故障；维护；检修 0 引言 运作中的电动机要严格按照国家相关质量标准进行检查以确保电动机的正常使用，运作的电动机与被拖动的设备位置要恰当，保证运行的稳定性，不能有晃动，保证通风性能良好。有些电动机因为各种原因需要经常的挪动，搬运等，对于这种电动机要加强日常的维护和检查，保证电动机运转的稳定性。 1 电动机电气常见故障的分析和处理 1.1 电动机接通电源起动，电动机不转但有嗡嗡声音 可能原因：①由于电源的接通问题，造成单相运转；②电动机的运载量超载；③被拖动机械卡住；④绕线式电动机转子回路开路成断线；⑤定子内部首端位置接错，或有断线、短路。处理方法：第一种情况需检查电源线，主要检查电动机的接线与熔断器，是否有线路损坏现象；第二种情况将电机卸载后空载或半载起动；第三种情况估计是由于被拖动器械的故障，卸载被拖动器械，从被拖动器械上找故障；第四种情况检查电刷，滑环和起动电阻各个接触器的接合情况；第五种情况需重新判定三相的首尾端，并检查三相绕组是否有断线和短路。 1.2 电动机启动后发热超过温升标准或冒烟 可能原因：①电源电压达不到标准，电动机在额定负载下升温过快；②电动机运转环境的影响，如湿度高等原因；③电动机过载或单相运行；④电动机启动故障，正反转过多。处理方法：第一种情况调整电动机电网电压；第二种情况检查风扇运行情况，加强对环境的检查，保证环境的适宜；第三种情况检查电动机启动电流，发现问题及时处理；第四种情况减少电动机正反转的次数，及时更换适应正反转的电动机。 1.3 绝缘电阻低 可能原因：①电动机内部进水，受潮；②绕组上有杂物，粉尘影响；③电动机内部绕组老化。处理方法：第一种情况电动机内部烘干处理；第二种情况处理电动机内部杂物；第三种情况需检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板；第四种情况及时检查绕组老化情况，及时更换绕组。 1.4 电动机外壳带电 可能原因：①电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板；②绕组端盖接触电动机机壳；③电动机接地问题。处理方法：第一种情况恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板；第二种情况如卸下端盖后接地现象即消失，可在绕组端部加绝缘后再装端盖；第四种情况按规定重新接地。 1.5 电动机运行时声音不正常 可能原因：①电动机内部连接错误，造成接地或短路，电流不稳引起噪音；②电动机内部抽成年久失修，或内部有杂物。处理方法：第一种情况需打开进行全面检查；第二种情况可以处理抽成杂物或更换为轴承室的1/2-1/3。 1.6 电动机振动 可能原因：①电动机安装的地面不平；②电动机内部转子不稳定；③皮带轮或联轴器不平衡；④内部转头的弯曲；⑤电动机风扇问题。处理方法：第一种需将电动机安装平稳底座，保证平衡性；第二种情况需校对转子平衡；第三种情况需进行皮带轮或联轴器校平衡；第四种情况需校直转轴，将皮带轮找正后镶套重车；第五种情况对风扇校静。 2 电动机机械常见故障的分析和处理 2.1 定、转子铁芯故障检修 定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成，是电动机的磁路部分。定、转子铁芯的故障原因主要有以下几点。①轴承使用时间久，过度的磨损，造成定、转子相擦，使铁芯表面损伤，进而造成硅钢片间短路，电动机铁损增加，使电动机温升过高，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。②拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整，使齿槽复位，并在不好复位的有缝隙的硅钢

电动机论文篇2

Keywords:highimpedancedifferentialprotectionratioerror

论文关键词：高阻抗差动保护匝数比

论文摘要：本文阐述了大型电动机高阻抗差动保护原理及整定原则和整定实例。分析了CT匝数比误差对高阻抗差动保护的影响，并介绍了匝数比误差的测量方法。

1概述

高阻抗差动保护的主要优点：1、区外故障CT饱和时不易产生误动作。2、区内故障有较高的灵敏度。它主要作为母线、变压器、发电机、电动机等设备的主保护，在国外应用已十分广泛。高阻抗差动保护有其特殊性，要保证该保护的可靠性，应从CT选型、匹配、现场测试、保护整定等多方面共同努力。现在我国应制定高阻抗差动保护和相应CT的标准，结合现场实际情况编制相应的检验规程，使高阻抗差动保护更好的服务于电网，保证电网安全。

2高阻抗差动保护原理及定值整定原则

2.1高阻抗差动保护的动作原理：

（1）正常运行时：原理图见图1，I1=I2ij=i1-i2=0.因此，继电器两端电压：Uab=ij×Rj=0.Rj-继电器内部阻抗。

电流不流经继电器线圈，也不会产生电压，所以继电器不动作。

（2）电动机启动时：原理图见图2，由于电动机启动电流较大，是额定电流的6～8倍且含有较大的非周期分量。当TA1与TA2特性存在差异或剩磁不同，如有一个CT先饱和。假设TA2先饱和，TA2的励磁阻抗减小，二次电流i2减小。由于ij=i1-i2导致ij上升，继电器两端电压Uab上升。这样又进一步使TA2饱和，直至TA2完全饱和时，TA2的励磁阻抗几乎为零。继电器输入端仅承受i1在TA2的二次漏阻抗Z02和连接电缆电阻Rw产生的压降。

为了保证保护较高的灵敏度及可靠性，就应使Uab减少，也就是要求CT二次漏阻抗降低。这种情况下，继电器的整定值应大于Uab，才能保证继电器不误动。

（3）发生区内故障：原理图见图3，i1=Id/n(n－TA1电流互感器匝数比)ij=i1-ie≈i1Uab=ij×Rj≈i1Rj此时，电流流入继电器线圈、产生电压，检测出故障，继电器动作。由于TA1二次电流i1可分为流向CT励磁阻抗Zm的电流ie和流向继电器的电流ij。因此，励磁阻抗Zm越大，越能检测出更小的故障电流，保护的灵敏度就越高。

2.2高阻抗差动保护的整定原则及实例

（1）整定原则：

a)、保证当一侧CT完全饱和时，保护不误动。

式中：U－继电器整定值；US－保证不误动的电压值；IKMAX－启动电流值；

b)、保证在区内故障时，CT能提供足够的动作电压：

Uk≥2US（3）

式中：Uk－CT的额定拐点电压。

CT的额定拐点电压也称饱和起始电压:此电压为额定频率下的正弦电压加于被测CT二次绕组两端，一次绕组开路，测量励磁电流，当电压每增加10%时，励磁电流的增加不能超过50％。

c)、校验差动保护的灵敏度：在最小运行方式下，电动机机端两相短路时，灵敏系数应大于等于2。

式中Iprim－保证继电器可靠动作的一次电流；n、Us－同前所述；m－构成差动保护每相CT数目；Ie－在Us作用下的CT励磁电流；Iu－在Us作用下的保护电阻器的电流；Rs－继电器的内阻抗。

（2）、整定实例：

电动机参数：P=7460KW；Ir=816A。CT参数：匝数比n＝600；Rin=1.774Ω；Uk=170V。

CT二次侧电缆参数：现场实测Rm=4.21Ω。

差动继电器（ABB-SPAE010）参数:整定范围0.4-1.2Un；Un=50、100、200可选；Rs=6K。

计算Us:US=IKMAX(Rin+Rm)/n=10Ir(Rin+Rm)/n=10×816(1.774+4.21)/600=81.38V

选取Us=82V

校验Uk：Uk=170VUs在85V以下即可满足要求。

确定继电器定值：选取Un=100;整定点为0.82;实际定值为82V。

校验灵敏度：通过查CT及保护电阻器的伏安特性曲线可得在82V电压下的电流：Ie=0.03AIu=0.006AIprim=n(Us/Rs+mIe+Iu)=600(82/6000+2×0.03+0.006)=47.8A。

由此可见，高阻抗差动保护的灵敏度相当高，这也是该保护的主要优点之一。

3高阻抗差动保护的应用

3.1高阻抗差动保护在应用中除了应注意：

（1）、CT极性及接线应正确；（2）、二次接线端子不应松动；（3）、不应误整定；(4)、CT回路应一点接地等。还应注意：（1）、CT二次应专用；（2）、高阻抗差动保护所用CT是一种特别的保护用CT。为了避免继电器的误动作，对CT有三个要求：励磁阻抗高、二次漏抗低和匝数比误差小。高阻抗差动保护用的CT设计要点是：依据拐点电压及拐点电压下的励磁电流来确定铁芯尺寸。对于高阻抗差动保护用CT的特性匹配至关重要，在实际选用时应采用同一厂家，同一批产品性相近、匝数比相同的CT。

3.2下面主要探讨CT匝数比误差对高阻抗差动保护的影响

（1）匝数比n为二次绕组的匝数与一次绕组匝数的比值。匝数比的误差εt定义如下：

εt＝(n-Kn)/Kn（6）

式中，Kn－标称电流比。

国外标准中规定此种CT的匝数比误差为±0.25％。

（2）匝数比误差要小：

当电动机启动时（见图2），电流互感器TA2未饱和，CT的二次电流接近于匝数比换算得来的数值，这是由于TA2未饱和时励磁阻抗较高的原因。一般情况下高阻抗差动保护用CT励磁阻抗为几十千欧姆的数量级。如果匝数比的分散性很大，TA1和TA2的二次电流i1和i2不能互相抵消，该差值电流ij流经继电器线圈，即成为产生误动作的原因。

（3）、匝数比误差规定为±0.25％，对于不同匝数比CT不尽合理。匝数较大CT容易满足该规定并且能保证保护不发生误动作。匝数较小CT即使满足该规定，在电动机启动时的差电压也较大，足以造成保护误动作。

下面列举两个例子：

a).两侧CT匝数比均满足±0.25％。假设：n1=3609(正误差)；n2=3591(负误差)。

匝数比误差产生的不平衡电流：ij=(10×3600/3591-10×3600/3609)=0.05A

继电器两端不平衡电压：Uj=ij×Rs=0.05×6000=300V

Uj大于继电器整定值，保护在这种情况下将不可避免的发生误动作。

b).两侧CT匝数比相对误差满足±0.25。假设：n1=3609；n2=3600。

匝数比误差产生的不平衡电流：

ij=(10×3600/3600-10×3600/3609)=0.025A

继电器两端不平衡电压：Uj=ij×Rs=0.025×6000=150V

Uj小于继电器整定值，可满足工程要求。

例2：所有参数与整定计算实例相同。

a).两侧CT匝数比均满足±0.25％。

设：n1=601(正误差)；n2=599(负误差)。

匝数比误差产生的不平衡电流：

Uj远大于继电器整定值（82V），保护将发生误动作。

b).两侧CT匝数比相对误差满足±0.25％，假设：n1=601n2=600

匝数比误差产生的不平衡电流：

Uj=ij×Rs=0.0226×6000=135V

Uj仍大于继电器整定值，保护将发生误动作。

通过上述两例足以说明对于高阻抗差动保护CT选择的苛刻条件，选择时应遵守CT匝数比误差相近的原则。建议在整定原则中增加继电器整定电压应大于由于匝数比误差产生的差电压，以保证高阻抗差动保护的可靠性。

3.3匝数比误差的测量

测量的方法有两种：

第一种：在CT二次侧短路状态下，测量流经额定一次电流i1时的比值差f1,设此时励磁电流为i0，则f1=－εt－i0/i1

二次回路连接与二次绕组阻抗相等的负荷，在额定一次电流的1/2电流下测量比值差f2,这时仍设励磁电流为i0,则f2=－εt－2i0/i1

匝数比误差为：εt＝f2－2f1

第二种方法：在测量CT伏安特性的同时测量一次绕组的电压。

一次绕组开路，二次绕组加电压，测量一次绕组的电压，如图5。

电动机论文篇3

论文摘要：汽轮机组振动范围的规定(单位：毫米)对设备的危害不大，因而是允许的。汽轮发电机组的振动是一个比较复杂的问题。造成振动的原因很多，但是我们只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振动时表现出来的不同特点，加以分析判断，就有可能找出振动的内在原因并予以解决。

值得注意的是，随着汽轮机功率的增大，在轴承座刚度相当大的情况下，转子的较大振动并不能在轴承座上反映出来。

振动是指一种周期性的往复运动，处在高速旋转下的汽轮发电机组，在正常运行中总是存在着不同程度和方向的振动。对于振动，我们希望它愈小愈好。

对设备的危害不大，因而是允许的。这里所讲的振动，都是指对设备有危害，超出了允许范围的振动。

汽轮发电机组振动过大时可能引起的危害和严重后果如下：

1)机组部件连接处松动，地脚螺丝松动、断裂；

2)机座(台板)二次浇灌体松动，基础产生裂缝：

3)汽轮机叶片应力过高而疲劳折断；

4)危机保安器发生误动作；

5)通流部分的轴封装置发生摩擦或磨损，严重时可能因此一起主轴的弯曲；

6)滑销磨损，滑销严重磨损时，还会影响机组的正常热膨胀，从而进一步引起更严重的事故；

7)轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂；

8)发电机转子护环松弛磨损，芯环破损，电气绝缘磨破，一直造成接地或短路；

9)励磁机整流子及其碳刷磨损加剧等；

从以上几点可以看出，振动直接威胁着机组的安全运行。因此，在机组一旦出现振动时，就应及时找出引起振动的原因，并予以消除，决不允许在强烈振动的情况下让机组继续运行。

汽轮发电机组的振动是一个比较复杂的问题。造成振动的原因很多，但是我们只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振动时表现出来的不同特点，加以分析判断，就有可能找出振动的内在原因并予以解决。

1、励磁电流试验

试验目的在于判断振动是否由电气方面的原因引起的，以及是由电气方面的哪些原因引起的。

如加上励磁电流后机组发生振动，断开励磁电流振动消失。则可肯定振动是有电气方面的原因造成的，此时可继续进行励磁电流试验。通过励磁电流试验得出如下两种结果：

1)随着励磁电流的增加，振动数值跟着加大，此种情况表明，振动是由于磁场不平衡引起的。造成磁场不平衡的原因有：发电机转子线圈短路：发电机转子和静子间空气间隙不均匀等；

2)磁场电流增加时振动不立即增大，而是随着磁场电流增加在一定的时间内成阶梯状的增大，在励磁电流增大时尤为显著。这表明振动和转子在热状态下的质量不均衡有关。

2、转速试验

试验目的在于判断振动和转子质量不平衡的关系，同时可找出转子的临界转速和工作转速接近的程度。

试验一般在启动(或停机)过程中进行。转速每升高100—200r/min记录振动值一次，试验的最高转速最好取为105％工作转速，以便观察振动变化的趋向。本试验可在汽轮机与发电机断开情况下进行，也可在连接情况下进行。

通过本试验还应检查临界转速和工作转速是否过分接近。一般设计时应使二者相差30％左右，但由于运行期间拆去了一些零件或在转子上加工等，就有可能十分精确而达到完全平衡，这样工作转速离临界转速过近，机组运行中必然要发生较大振动。

3、负荷试验

试验的目的在于判断振动与机组中心、热膨胀、转子质量不平衡的关系，判断传递力矩的部件(靠背轮、减速齿轮)是否有缺陷。

试验可以升负荷方式进行，也可以降负荷方式进行，一般可分为零负荷、1/4负荷、1/2负荷、3/4负荷和满载负荷五个等级。每一级附和测量振动两次，即负荷刚改变后立即测量一次。负荷稳定30min后再测量一次。做负荷试验时，在测量振动的同时必须测量机组的热膨胀情况。一般通过负荷试验可得出如下三种结果：

1)振动随负荷增加而见效(数值不大)。这表明振动的原因在于转体质量的不平衡，此时可参照“转速试验”进行分析。

2)振动随负荷增加而加大，且于热膨胀无关(即每一级负荷的两次所测振动值变化不大)。

这表明振动和旋转力矩有关。其可能原因有：机组按靠背轮找中心时没有找准；活动或半活动式靠背轮本身有缺陷，如牙齿啮合不好或不均匀磨损等；

此种振动情况，一般在机组并列或接解列时振动值会有突变现象。

3)在负荷改变后的一段时间，振动随时间的加长而加大(即在每一负荷下稳定一定时间后所测得的振动值与第一次所测得的振动值有较明显的变化)。这表明振动与汽轮机的热状态有关，其可能原因有：滑销系统不良、基础不均匀的下沉；主蒸汽管道布置不当，在热膨胀时给汽缸施加了作用力；其它不正常的热变形引起机组中心线发生变化等。4、轴承油膜试验

试验目的在于判断振动是否是因为油膜不稳，油膜被破坏或轴瓦紧力不当所引起的。

试验是在保证轴承油压和油量的条件下通过改变油温来进行的，油温变动范围一般是正常油温的正负5℃，油温每变化1℃测量振动一次，并在上、下限油温时稳定30min后各多测振动一次。

油温试验的结果，有两种可能情况：

1)振动随油温升高而加大。这表明振动大多是由于轴瓦间隙太大所引起的。这种情况比较多见，因为运行中往往会由于乌金磨损，多次修刮而使轴瓦内径加大，致使油膜不稳；

2)振动随油温升高而减少。此时，振动大多是由于轴瓦间隙太小所引起的。

此外应注意，由于油温只是通过改变油的粘度间接影响油膜建立的，所以振动是否是由于油膜不稳或被破坏所造成，还应通过振动现象加以判断。油膜不稳或被破坏而引起振动的特点主要是：振动发生得比较突然和强烈，一般难于掌握其发生和消失的规律。振动波形紊乱，振动频率和转速不相适应；振动时机组声音异常，好像在抖动一样。

轴承紧力不够也会引起振动，此时振动值也很不稳定，且在振动部位可听见测到“咚东”的响声。

除通过上述几种试验来寻找振动的原因外，尚可通过真空试验或机组外部特性试验来分析振动原因。真空试验的目的，是判断振动是否是由于真空变化后机组中心在垂直方向发生变化引起的。真空试验依据的原理是：真空变化时大气压力对排汽缸的作用力就要变化，使与排汽缸连成一体的后轴承座发生上下位移；真空变化时，排汽温度变化，使排汽缸热膨胀值变化，也会引起后轴承座上下位移，这些都能影响机组中心在垂直方向的变化，若处理不当时就可能引起振动。机组外部特性试验，实际上就是在振动值比较大的情况下测量机组振动的分布情况，根据振动分布情况分析判断不正常的部位。例如：紧固螺钉松动、轴承座和基座台板接触不良，机座和轴承座框架在基础上松动，机组基础局部松动，以及某些管道共振等缺陷，就可通过外特性试验查找出来。

汽轮发电机组振动异常是运行中最常见的故障之一，其产生的原因是多方面的，也是十分、复杂的，它与制造、安装、检修和运行水平有直接关系。超过允许范围的振动往往是设备损坏的信号。振动过大将使汽轮机转动部件如叶片、叶轮等的应力超过允许值而损坏；振动严重时，可能导致危急保安器误动作而发生停机事故以及导致轴承座松动、基础甚至厂房建筑物的共振损坏等。因此，必须使机组的振动水平保持在规定的允许范围内。

电动机论文篇4

【关键词】：机电一体化；现状；发展趋势

一、机电一体化的产生与应用

20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持,20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。

二、机电一体化的发展现状

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70年代~80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作,虽然取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

(一)智能化趋势

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。

(二)模块化趋势

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品,也可以扩大生产规模,制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

(三)网络化趋势

计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐,因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

(四)微型化趋势

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势,国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术。

(五)绿色化趋势

电动机论文篇5

LCD背光驱动方案有直接连接电池、电荷泵驱动器电路和DC/DC升压开关调节器三种，然而三种方案在效率、成本、PCB占位面积等方面各自存在不同的缺点。本文介绍的可变模式分数电荷泵结合了这些方案的优点，使用开关调节器的电流匹配概念，具有最小器件数量和低噪声性能以及高效率，在锂电池寿命周期中的平均效率达到86%。 手机新增特性的一个缺点是显示背光需要消耗更高的电流。为获得最佳的显示效果，彩色LCD需要白光作为背光源，典型的白光LED实质上要比用在第一代手机中的绿光LED消耗更多电流。随着视频功能更多地集成到手机里，改善LCD背光的功耗对提高整个电池寿命来说很有必要。 对在这些设计中使用的白光LCD供电，有三种广泛应用的电路方案，但这些方案在显示质量、成本、电路板占用面积和功耗等方面都存在这样或那样的缺点。 影响手机背光设计的两个参数是电池工作电压和LED正向电压。一般手机目前使用工作电压在3.2V到4.2V之间的单块锂电池。另一方面，为在白天获得足够背光，白光LED在正向电压大约为3.3V时，一般每个需要20mA电流。在选择背光方案时，这两个因素决定了在电流消耗、产品质量和成本之间需要做出的设计折衷。可用来给白光LED背光供电的三种普通电路是：直接连接电池、电荷泵驱动器电路和DC/DC升压开关调节器。 将LED直接并行连接到电池的效率很高，因为没有驱动器电路消耗电流。然而，因为电池电压波动很大，所以很少采用这种方案。另一种通常用来驱动并联白光LED的设计是固定模式的电荷泵升压转换器，该方案的基本原理是利用开关电容器系统对泵电容器进行充放电，从而产生一个比输入电压高的电压。在这些器件中，线性调节器和分数电荷泵用来产生一个比输入电压高的固定输出电压。通常用这个转换器产生一个电压值在4V至5V之间的固定输出电压，因为它可使用相对较低的固定开关频率，所以开关噪声很小并且是可预测的。 为了升高电压，电荷泵相比直接连接电池方法需要更高的电源输出电流，器件的效率则受电压升压因数和器件静电流的制约。然而，电荷泵方案的显示背光质量优于直接连接的方案，因为它在整个输入电池电压范围内保持恒定的输出电压。 也可采用基于电感器的升压转换器驱动串联而不是并联的白光LED，它是通过产生足够高的电压以得到期望输出电流来实现这点的。采用这种方法，LED的亮度可以很好地匹配，因为无论LED的正向电压是多少，LED都能获得相同的电流。升压转换器的效率可能高于固定模式电荷泵，这取决于所需的负载电流和输出电压。 尽管它们的效率非常高，但基于电感器的升压转换器也有它们的缺点：由于开关频率随输出电压变化，所以通常需要增加屏蔽以避免寄生噪声耦合到电话接收器中。相比陶瓷电容器，电感器更大且更贵，因此升压转换器的电路板面积和成本要求一般也比电荷泵系统高。 可变模式分数电荷泵在单个设计中结合了前面这些系统的优点，它使用开关调节器的电流匹配概念，具有标准电荷泵的最小器件数量和低噪声性能以及直接连接电池方法的高效率，以便为手机背光提供最佳平均效率。 图1：四种背光驱动器方案的比较表明，可变模式电荷泵在锂电池放电曲线的85%时间窗口时效率最高，这使其在电池寿命周期中的平均效率达到86%。 这些器件调节电流来保持LED之间亮度的一致性，而不是调节电压。同时，调节保持期望电流所需的输出电压。LED以并联方式连接在一起，这样输出电压就不必像升压转换器系统中要求的那么高的电压。 IC的电荷泵部分一般工作在以下三种模式中的一种：1×模式（电荷泵

电动机论文篇6

关键词：电动机故障；解决办法；缺相；电压；轴承

一、三相电动机常见故障原因及解决办法

1通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。

a电源没通，至少两相未通。控制设备接线错误，检查电源回路开关，熔丝、接线盒处是否有断点。

b熔丝熔断最少有两相熔断。检查熔丝型号、熔断原因，更换熔丝，最好更换相应容量的断路器-防止电动机单相运行。

c电机已经损坏。检查电机。

2通电后电动机不转，然后熔丝烧断或断路器跳闸。

a缺一相电源，或定子线圈一相反接。检查断路器、接触器是否有一相未合好，或电源回路有一相断线。

b定子绕组相间短路。查处短路点。

c定子绕组接地。消除接地。

d定子绕组接线错误。查出误接，予以更正。

e熔丝截面过小。更换较大容量的熔丝，最好换成断路器。

f电源线短路或接地。消除接地点。

3通电后电动机不转，有嗡嗡声。

a定子、转子绕组有断路，一相断线，或电源一相失电。查明断点。

b绕组引出线始末端接错或绕组内部接反。检查绕组极性，判断绕组首末端是否正确。

c电源回路接点松动．接触电阻大。紧固松动的接线螺检，用万用表判断各接头是否假接。

d电动机负载过大或转子卡住。减载或查出并消除机械故障。

e电源电压过低。检查是否把规定的接法误接为Y接法。是否由于电源导线过细使压降过大，予以纠正。

f小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬，轴承卡住。重新装配使之灵活，更换合格油脂。

4电动机起动困难，带额定负载时电动机转速低于额定转速。

a电源电压过低。测量电源电压．设法改善。

b接法误接为Y接法。纠正接法。

c笼形转子开焊或断裂。检查开焊和断点并修复。

d定子、转子局部线圈错接、接反。查出误接处，予以改正。e电机过载。减载。5电动机空载电流不平衡，三相电流相差大。

a组首尾端接错。检查并纠正。

b电源电压不平衡。测量电源电压，设法消除不平衡。

c绕组有匝间短路、线圈反接等故障。消除绕组故障。

6电动机空载电流平衡，但数值大。

a电压过高。检查电源，设法恢复额定电压。

bY接电动机误接为接。改接为Y接。

c气隙过大或不均匀。更换新转子或调整气隙。

7电动机运行时响声不正常，有异响。

a转与定子绝缘纸或槽楔相擦。修剪绝缘，削低槽楔。

b轴承磨损或油内有砂粒等异物。更换轴承或清洗轴承。

c定子、转子铁心松动。检查定子、转子铁心。d轴承缺油。加油。e风道填塞或风扇擦风罩。清理风道，重新安装风罩。

f定子、转子铁心相擦。消除擦痕，必要时车小转子。

g电源电压过高或不平衡。检查并调整电源电压。

h定子绕组错接或短路。消除定子绕组故障。

8电动机过热甚至冒烟

a电源电压过高，使铁心发热大大增加。降低电源电压，如调整供电变压器分接头，若是电机Y、接法错误引起，则应改正接法。

b电源电压过低，电动机又带额定负载运行，电流过大使绕组发热。设法改善电源电压。

c笼形转子断条。检查并消除转子故障。

d电动机缺相，两相运行。恢复三相运行。

e环境温度高，电动机表面污垢多，或通风道堵塞。清洗电动机，改善环境温度，采用降温措施。

f电动机风扇故障。通风不良。检查并修复风扇，必要时更换。

g定子绕组故障，相间、匝间短路，定子绕组内部连接错误。检查定子绕组，消除故障。

h电动机与负载间联轴器未校正，或皮带过紧。重新校正，调整皮带张力。

二、轴承相关问题及解决方法

1由于轴承损坏，轴弯曲等原因致使定、转子磨擦(俗称扫膛)引起铁心温度急剧上升．烧毁槽绝缘、匝间绝缘．从而造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽，错位，转轴磨损，端盖报废等。轴承与转子或端盖配合过松，造成轴承跑内圈或外圈。无论跑内圈还是跑外圈均会引起轴承运行温升急剧上升以致烧毁，特别是跑内圈故障会造成转轴严重磨损。但间断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升，只要轴承完好。可在端盖上的轴承室用铳子铳一圈小麻点。装轴承时，一般要对轴承加热至80℃～100℃，如采用轴承加热器，用机油，变压器油煮等，只有这样，才能保证轴承的装配质量。

2轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净。例如轴承保持架内的微小刚性物质未彻底清理干净，运行时轴承滚道受损引起温升过高烧毁轴承安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗，轴承腔内不能留有任何杂质．填加油脂时必须保证洁净。

3由于电机本体运行温升过高，且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁电机。电机外壳要洁净见本色．通风必须有保证，冷却装置不能有积垢，风叶要保持完好。

4由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。禁止多种油脂混用，轴承运行1000～1500H后应加一次脂．运行2500—3000H后更换脂。脂的填充量：电动机转速小于1500r／min轴承腔填充2／3；1500—2890r／min填充量1／2。

5轴承本身存在制造质量问题．例如滚道锈斑、转动不灵括、间隙超标、保持架变形等。安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。

6备机长期不运行，油脂变质．轴承生锈而又未进行中修对于长期不用的电机，使用前必须进行必要的解体检查，更新轴承油脂。

三、电机绕组烧毁的原因及解决办法

1除防爆电机外，一般电机本身密封不是很好，加之环境跑冒滴漏．使电机内部进水或进入其它带有腐蚀性液体或气体，电机绕组绝缘受到破坏。

a尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象。

b检修时注意搞好电机的每个部位的密封，例如在各端盖涂少量704密封胶，在螺栓上涂抹油脂，必要时在接线盒等处加装防滴溅盒，如电机暴露在易侵入液体和污物的地方应作保护罩。

c对在此环境中运行的电机要缩短小修和中修周期，严重时要及时进行中修。

2由于绕组端部较长或局部受到损伤与端盖或其它附件相磨擦，导致绕组局部烧坏。电机在更新绕组时，必须按原数据嵌线。检修电机时任何刚性物体不准碰及绕组，电机转子抽芯时必须将转子抬起，杜绝定、转子铁芯相互磨擦。动用明火时必须将绕组与明火隔离并保证有一定距离。电机回装前要对绕组的完好性进行认真仔细的检查确诊。

3由于长时间过载或过热运行，绕组绝缘老化加速，绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路、相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁。尽量避免电动机过载运行。保证电动机浩净并通风散热良好。

4如果出现电动机一相或两相绕组烧坏(或过热)，一般都是因为缺相运行所致。当电机不论何种原因缺相后，电动机虽然尚能继续运行，但转速下降，滑差变大，在负荷不变的情况下，电流过大，长时间运行。该相绕组必然过热而烧毁。

电动机论文篇7

关键词：超声电机直接数字频率合成器（DD）温度传感器高压运放

超声电机是一种基于压电陶瓷逆压电效应的新型电机。与一般电磁电机相比，超声电机能直接输出低转速大力矩，且瞬态响应快（可达ms量级）、定位精度高（可达nm量级），非常适合取代传统的伺服电机及步进电机。目前超声电机已广泛应用于照相机及摄像机的自动调焦系统，而且在精密仪器以及航空航天领域也有许多应用。

尽管超声电机具有很多优点，但由于超声电机对于驱动信号有着较高的要求，所以目前国内外开发的超声电机的驱动及控制电路普遍存在电路体积大、控制性能单一等问题。大多数超声电机的控制特性研究还是基于与超声电机配套的普通驱动电路，难以利用计算机方便地进行超声电机的控制特性研究。

针对上述问题，应用目前市面上流行的DDS芯片AD9850和高压运放PA08开发出了一种高性能的超声电机驱动及控制电路。该电路可以通过串行接口用教育处机实施控制和参量采集，并且信号的频率及相位控制精度高；可以在温度传感器的控制下实现信号频率的自动调节，同时电路中还预留了4路模拟、数字通用传感器接口。

1超声电机驱动及控制电路的工作原理

由超声电机的工作机理[1]可知，大部分超声电机的运行需要相关的驱控制电路提供两路频率相同、相位差为90度（或可调）、频率为20kHz～100kHz、输出信号峰-峰值为100～350V、功率为0.1～10W的交变信号。此外，由于超声电机的最佳工作频率是由系统的机械共振频率决定的，而以压电元件为主的振动系统的共振频率会随着外界参数（如温度、预压力等）的改变发生变化，因此一款好的超声电机驱动及控制电路必须能够很好地对系统共振频率的变化实施跟踪，从而确保电机的稳定运行。

2电路的基本构成和原理

超声电机驱动及控制电路主要由以下5个部分组成：DDS信号发生单元、信号隔离单元、信号功率放大单元、温度传感器单元、单片机主控和接口控制单元（参见图1）。

图2主控单片机

DDS信号发生单元产生的两路独立的正弦信号，两路信号间的相位差可以在0～360度范围内任意调节；两路信号分别经RC低通滤波和三极管射极跟随送至高速光耦，然后经由高压运放放大至250V,用于驱动超声电机；超声电机工作一段时间后温度会发生变化，该温度由温度传感器采集送至主控单片机处理；单片机将温度数据通过串行口传到PC机，由PC机根据控制模型将修正后的驱动频率控制字传回单片机，或者由单片机根据片内预存的温度-频率表修正DDS的信号发生频率。

考虑到未来扩展的需要，系统预留出4路A/D及通用I/O复用端口，用来和测量电机转速的光电编码器、应变片力矩传感器等接口。

以下分别就各单元的组成和功能作简要介绍。

2.1单片机主控单元

主控单片机采用PIC16F73A型单片机（参见图2）。该款单片机20MHz的频率下以5MIPS工作，片内带有4KFALSH程序存储器，片上集成有3路定时器、1路USART(可实现RS232通讯)、5路8-bitA/D、路SPI（I2C）以及WDT（看门狗）。该单片机负责两路DDS的控制（占用RBO～RB7、RC0～RC2、RC5）和串行接口数字式温度传感器的控制（采用I2C总线，占用RC3、RC4），并与PC机通过RS232串行换数字（占用RC6、RC7），同时该单片机还预留出4只管脚的接口（RA0～RA3），可以工作在通用I/O或者A/D方式，便于未来与其它传感器或控制器接口。

图3一路DDS信号发生单元

2.2DDS信号发生单元

DDS信号发生单元使用两片AD9850直接数字频率合成器[2]（参见图3，图3为其中一路，另一路与之完全相同）。该款DDS具有较高的性价比，可以产生最高至62.5MHz的信号，32bit频率分辨率（即在125MHz时钟下可以达到0.0291Hz），相位直接控制精度达11.25度，可以采用8位并行或串行方式传输总长40bit的控制字。为了实现频率的快速更新，电路设计中采用了并行的传输方式，这样就能用5个字节完成DDS频率及相位控制字的更新。而且为了节省总线资源，两枚DDS芯片共用8-bit数据线、复位线和串行时钟线，只是采用不同的数据更新控制线FQ-UD。

尽管11.25度的相位控制精度在应用中已基本满足需求，但考虑到实验研究的需要，可能需要更高的相位控制精度（如1度左右）。这一点可以通过以下两种方法来实现：

一是通过改变两路数据更新线FQ-UD间上升沿的延时来实现。考虑到单片机的定时精度约为0.2μs，这一方法在信号频率为50kHz时可以达到3.6度的相位控制精度。

二是通过短时间内改变两路信号的频率一致性，使得其中一路的频率比另一路偏高几赫兹来实现的。这种方法的原理与高频通讯中通过调频的方法实现调相的原理基本相同，可以实现优于0.1度的相位控制精度。例如：两路信号中的一路频率为50kHz，另一路为50.001kHz。开始时两路相位相同，200μs（即10个周期）后两路相位差变为10×360/50000=0.072度。

2.3信号隔离单元

考虑到信号的放大部分电压较高（约为260V），而且信号发生部分还需要和计算机接口，为保证电路能完全可靠地工作，在信号发生单元和放大单元间加入了一级信号隔离单元。该单元使用一片HP2531高速光耦作信号传递元件。该光耦具有3MHz的带宽，内带两路独立的光耦，在1kHz～300kHz间作为线性光耦使用具有较好的线性度。在光耦的输入端还加了一级三极管射极跟随电路，从而保证光耦输入端的电流处于较佳的工作点上（参见图4）。

图4信号隔离单元

2.4信号放大单元

该单元采用两片PA08系列高压运放[3]。这种芯片采用8脚TO3封装，可以在±15V～±150V电源范围内工作，输出电流可达±150mA，1MHz处的增益带宽积为5MHz。该芯片在使用上与普通运放基本没有差别，只是考虑到超声电机的负载特性，在电路中加上了耐压200V以上的超快恢复二极管，对运放的输出端加以保护，防止电路谐振时产生的反向电压超出芯片的极限压差300V。此外，谝芯片通过外接两枚电阻（图5中的R7、R8）对输出电流加以限制，实现对电路的保护作用。电路使用的高压电源直接由220V交流市电整流产生，通过两枚130V的稳压管和串连在回路中的功率电阻向高压运放提供工作电源。输出信号的幅度可以方便地通过改变运放的增益系数实现（调节图5中的电位器R11即可）。

2.5温度传感器单元

温度传感器部分采用两种方案：

一种是使用MAX6656[4]。该芯片共提供3路温度传感器，片内一路，片外两路，温度分辨率为0.125。此外，该芯片还提供3路电压监测以及温度、电压的超限报警。数据的传送采用I2C总线。电路通过在片外接两枚SOT23封装的PNP三极管2N3904来实现对超声电机机壳温度的两点采集，采集的结果由单片机处理后送PC机进行监测处理。

另一种是采用LM74温度传感器[5]。该款温度传感器采用SO-8封装，可直接将温度传感器贴在电机机壳上。该温度传感器的分辨率为0.0625℃,而且由于是直接将温度进行A/D量化后通过SPI总线传输，因而不受一般外接导线电阻以及电路布线、干扰的影响。使用该芯片唯一的不足是需要从电路板上引出4～5根连线，不如前一种方案中两根连线（实际选用的是2mm细同轴电缆）方便。

3日本新生公司的超声电机驱动及控制电路简介

新生公司的超声电机驱动电路能够输出两路频率在50kHz附近、相位差90度的正弦信号，通过频率微调的方式调节超声电机的转速，由外置的开关控制电机的启动和运转方向。此外还能通过电机上预留的反馈极实现频率小范围的自动跟踪。该电路除功率驱部分和变压器外，大部分单元已经集成到新生公司定制的集成电路缺点在于信号的相位固定，信号电压的调节也不方便，此外电机没有预留出较灵活的控制接口，电机的控制策略也较简单。由于大部分的超声电机并未设置专门的反馈极，所以该电路一般只适合于该公司的特定系列的超声电机。此外，由于该电路使用24V直流电压供电，因此使用中还需要专门配备一功率不小于10W的整流电源，使用起来不方便。

4实验测试

实验使用20MHz有源晶振作为单片机和DDS共用的时钟源。本文设计的电路可以在20kHz～300kHz范围内产生两路稳定的工弦波，信号峰-峰值最高可达250V，两路最大输出功率之和约为5W。在驱动新生公司USR30型超声电机时，输出信号频率随电机温度在50.1kHz～49.2kHz间变化（温度升高驱动频率降低），Vpp=210V时单路输出电流Ipp约为230mA。

本超声电机驱动及控制系统具有如下优点：

电动机论文篇8

关键词 单相串激电动机；交直流电源；仿真；特性分析

中图分类号TM3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）113-0101-02

0 引言

单相串激电动机是一种应用非常广泛的单相电动机，这种电机具有很多优点，比如使用简单、调速方便、转速高、体积小、起动转矩大、过载能力强等。在我们的日常生活中，很多家用电器以及电动工具都是以单相串激电动机作为动力的，例如吸尘器、电吹风、搅拌机、电动缝纫机等家用电器以及手电钻、电刨、电锯、电锤、电剪、电扳手等各种电动工具。而且，随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的显著提高，单相串激电动机的应用领域还在日益增多。

本文以一款家庭食物搅拌机用的单相串激电动机为例，对单相串激电动机的运行性能加以研究。对于普通的电机，它们所接的电源一般只有直流电源或交流电源其中的一种，而根据单相串激电动机自身的结构特点，它既可以在交流电源下运行，又可以在直流电源下运行，因此可以利用Ansoft电磁场仿真软件仿真单相串激电动机分别在交流和直流供电情况下的运行情况。通过仿真对比及理论分析，对单相串激电动机在两种电源下运行时的转矩、转速及效率情况加以研究，得出单相串激电动机在两种电源下运行时各自的特点，并且对比分析了单相串激电动机在两种电源下各种性能的优劣，为在一些特殊场合使用单相串激电动机需要选择电源时提供一些依据，也为以后对单相串激电动机的研究提供一定的参考价值。

1 模型的建立

本文以一款家庭食物搅拌机用单相串激电动机为例，对单相串激电动机在交流电源和直流电源下的运行性能分别加以研究，其技术指标如下：电源：220V；输入功率P：140±5%W；额定转速n：14000±5%r/min；额定效率η：≥60%；功率因数。

本文采用Ansoft电磁场仿真软件对电机进行建模及仿真分析。首先根据电机各部分的结构尺寸、 材料来建立电机的物理模型，具体操作步骤是：先在 Auto-CAD中画出单相串激电动机的平面图；然后导入Ansoft，设置定、转子材料型号；然后生成绕组，设定激磁绕组匝数；最后生成运动部件。有了物理模型，还需要根据串励电机的运行原理建立电机的电路模型，确定电枢绕组和换向片的正确连接，然后与激磁绕组串联，设置电刷、电源参数，最后连接电路。

2电机性能仿真

2.1 转速

将电机分别接在交流220V和直流220V电源上运行，用Transient求解器仿真求得电机在空载情况下的转速随时间变化的波形。由空载运行曲线可知：在交流220V电源下，电机稳定后转速为17490r/min，而在直流220V电源下，电机稳定后转速为17892r/min。

将电机负载设置为0.095Nm，用Transient求解器求得电机在负载情况下的转速随时间变化的波形。由负载运行曲线可知：在交流220V电源下，电机稳定后转速为12480r/min，而在直流220V电源下，电机稳定后转速为13483r/min。

在直流电源下，串激电机的电压平衡式为：

（4）

其中，U为电源电压，E为电枢反电势，，代入公式（4）得：

（5）

而在交流电源下，串激电机的电压平衡式为：

（6）

其中，为功率因数，E为电枢反电势，，代入公式（6）得：

（7）

比较公式（5）和（7）可知，串激电机在直流电源下的转速要比交流电源下大，仿真得出结果与公式结论相符。

2.2 效率

将电机接在交流220V电源上运行时，电机的效率可由下式计算：

（8）

其中，为额定电压220V，I为负载电流，，代入、、、得I=1.098A，又因电机总损耗为101W，代入公式（8）可求出。

将电机接在直流220V电源上运行时，电机的效率可由下式计算：

（9）

代入、I、的数值可求出。

由此可见，单相串激电机在直流电源下的效率比交流电源下高。

3结论

根据前面的仿真对比和理论分析可知，利用Ansoft电磁场仿真软件能够准确的分析单相串激电动在不同电源下的运行性能。通过对单相串激电动机在两种电源下运行时转速和效率情况的研究，得出以下结论：单相串激电动机在直流电源下的转速要比交流电源下大，而且电机在直流电源下的效率比较高。根据这些结论我们可以了解殊场合使用单相串激电动机需要选择电源单相串激电动机的一些运行特性，在一些特的情况下提供了一些依据，并为今后对单相串激电动机的研究提供了一定的参考价值。

参考文献

[1]黄其，罗玲，白娅梅，李小勇.基于MagNet的深槽串励电机设计[J].微特电机，2012，8:31-34.