电磁调速电机控制系统优化与维修分析

2012-09-29叶建亭居剑文

时代农机 2012年1期

叶建亭，居剑文

（黄冈职业技术学院，湖北黄冈 438002）

电磁调速电动机是一种具有恒转矩的交流无级变速电动机，又常被称作滑差电动机，它是通过电磁转差离合器对电动机进行无级调速。电磁调速电动机是一种简单、可靠的调速装置，它能够在规定的调速范围内匀速地、连续地实现恒转矩的无级调速，因而广泛地应用于恒转矩的负载、通风机的负载以及调速指标无特别要求的场景。随着社会经济的飞速发展，电机调速控制系统出现，使电磁调速电动机更能满足现代工业生产的需要，其对现代工业的发展具有重要的意义。

1 电磁调速电机控制系统的组成分析

电磁调速电机从其结构组成上来看，它主要是由电磁转差离合器、电动机以及变流控制装置三大部分组成（见图1），其工作核心在于无级变速，其主要是通过电磁转差离合器来实现的。电磁转差离合器包括磁极、电枢以及励磁线圈三部分（见图2），虽然前两者都是可以自由转动的，但二者之间却没有任何的机械联接。电枢是一种由铸钢制成的圆筒形结构，它与鼠笼式异步电动机的转轴相连接，依靠电动机来带动，并与电动机的转子进行同步旋转，属于主动部分；磁极则通常会设计成爪子的形状，被安装在负载轴上，因此称为被动部分。当有直流电通融磁线圈之后，在其内部就会产生磁通，进而产生电流，即所谓的蜗流；当涡流所形成的磁场与磁极的磁场发生作用时，就会产生旋转转矩，这时从动部分的磁极就会跟着主动部分的电枢一起旋转。

磁极转速一般要低于电枢转速，原因是：只有电枢和磁场进行相对运动时，电枢才能切割磁力线。一般而言，异步电动机的旋转磁场是由定子绕组中的三相交流电产生，而电磁转差离合器的磁场则由励磁线圈中的直流电流产生，并由于电枢旋转才起到旋转磁场的作用，因此它与普通异步电动机转子跟着定子绕组的旋转磁场运动原理是有区别的。在此过程中需要注意的是：通入磁极励磁绕组的励磁电流决定着电磁转差离合器的转速，一般而言，励磁电流越大，转速就会越快，反之亦然。

图1 带有速度反馈的电磁调速电机控制系统框图

电磁调速电机的机械特性能用经验公式展示为n=n0-KT2/I4f式中：n0为离合器主动部分（原动机）的转速；n为离合器从动部分（磁极）的转速；If为励磁电流；K为与离合器结构有关的系数；T为离合器的电磁转矩。

当电机运行稳定时，负载转矩与离合器的电磁转矩就会相等。

图2 电磁转差离合器基本结构示意图

2 电磁调速电机控制系统运行中存在的主要问题

在电磁调速电机控制系统的具体运行过程中，常会出现许多问题，如果不及时并正确的处理，就会造成很严重的后果。从实际操作过程来看，这些问题主要表现在以下几个方面。

（1）电源接通后，电机正常运转，但调节电位器的旋钮，电磁转差离合器输出轴却不旋转。出现这种现象的原因可能是铸铁机的工作环境太恶劣，高温蒸汽以及污染粉尘使得励磁线圈的绝缘强度急剧下降；高温环境使得励磁线圈的绝缘部分破裂或出现短路。

（2）转速表的数值显示与电动机的实际转速不相符，且控制器无法予以调节。究其原因是：控制器没有反馈信号的输入，导致转速表失去信号来源，当电动机低速运行时，转速表所显示的转速要高于其实际转速；当进行中、高速运行时，转速表所显示的转速要低于实际转速。

（3）电动机在被拖动运转之后，电磁转差离合器开始工作，但转速一直处于上升状态却无法进行调节。原因是：虽然测速发电机有信号，但由于控制器的反馈回路元件受到损害，进而造成所反馈的信号失真。

（4）电动机在被拖动运转之后，调节控制器铸铁也开始正常的工作，但运行一段时间后，转速就会突然上升并与被拖动的电动机进行同步转动，而控制器也无法予以调节，一旦被拖动的电动机停止运动，则将无法再次启动。

（5）电动机操作人员业务素质不高，维护维修能力不强。企业相当一部分电磁调速电机操作人员负责电机操作，只管使用，不对电机进行保养维护，对电机“小毛病”也不进行维修，也造成一些“小毛病”不治拖成“大病”而损坏电机。

3 对电磁调速电机控制系统优化与维修应用

基于以上对目前电磁调速电机控制系统运用过程中存在的问题分析，电磁调速电机控制系统具备过压、过流以及机械过载保护措施，这些措施对于保障系统的稳定性具有重大的意义。同时，任何具有实用价值的控制系统都会受到环境以及人为因素的影响而不可避免的发生故障，因此对该系统的维修与优化是我们应该认真考虑的问题。笔者认为，要实现实际生产过程的中系统维护与优化，就必须做好以下几个方面的工作。

（1）对励磁线圈的维护工作。励磁线圈是保障电磁转差离合器输出轴旋转的关键所在，因此应对励磁线圈进行良好的维护。首先，对于出现毁损的励磁线圈要坚决予以更换，要保持励磁线圈的完好性，以防励磁线圈短路运行而造成离合器毁坏；其次是绕制好励磁线圈。要在保持标准线圈直径的前提下，将线圈的匝数（一般为l200匝)增加原来的5%~8%，如此便能优化调速电动机的机械性能。同时还要有效地控制励磁电流，及时更换测速发电机或线路的接头；最后千万要注意加强对线圈的防潮、防高温处理。

（2）及时检查和做好卫生管理工作。在电磁调速电机控制系统的实际运行过程中，要做好检查和环境卫生工作，尤其是要及时清除电枢与磁极表面的各种异物，以防止电枢与磁极表面被氧化和腐蚀，达到一定的程度，必然会出现明显的系统运行故障，保证电磁调速电机在良好状态下正常运行。正所谓“千里之堤毁于蚁穴”，我们应该加强日常作业中的管理，才能防患于未然。

（3）保障维修资金投入。无论是对一个企业还是对某个生产环节，资金的投入在很大程度上决定着其成败。对于电磁调速电机控制系统而言，如果能保障正常维修资金的投入，定期或不定期将一些老化的电子元件进行及时的更新，就一定能够减少故障的发生，从而为这一控制系统价值的实现提供了保障。控制系统良好运行也会提高企业生产效率，为企业创造良好经济效益。

（4）提高操作人员素质。对于电磁调速电机控制系统来说，“人”是最重要的资本，只有优化工作人员的结构配置，提高控制系统操作人员的综合素质，要定期开展电机相关工作人中业务培训，讲授电机维修维护知识，提高他们业务素质，使之成为“电机医生”，才能保证电磁调速电机控制系统在现代工业生产过程中发挥正常作用，才能保证整个企业的和谐发展，才能保证企业利用该技术在新的历史时期和激烈的市场竞争中探寻发展契机。