浅谈多电机同步方法

● 长治市钜星锻压机械设备制造有限公司 马春平

在工业环境下，经常出现设备的一个动作需要多个电机驱动的场合，有时是出于结构安装的需要，有时是动力分配的需要，有时是电机本身的需要，等等不一而足。下面笔者就几种情况提出自己的看法。

工频下两个电机各自独立工频运行

两个相同的电机，即额定电压相同、功率相同、级数相同和生产厂家相同的电机，在同一环境下同时运行时，它们的速度差是在标准范围内的，在一些精度要求不高的场合是可以使用的。

如某公司生产的九辊校平机，主传动采用两台75 kW的三相380V50Hz异步电机，通过两台独立的减速箱驱动主传动辊，一台电机驱动前部的5根主传动辊，而另一台电机则驱动剩余的4根主传动辊。我们知道，由于结构需要，校平机主传动的辊子根数都是奇数，这样两台电机驱动的辊子数总是不能相等的，就会出现一台电机出力大而另一台出力小的情况；另外由于运行的需要，校平机总是处于入口略小而出口略大的状态，在入口附近由于板料变形大于出口，这样此处的主传动辊子相应受到了很大的反作用力，对电机来说阻力也大了许多，此时会第2次出现一台电机出力大而另一台出力小的情况。

也许有人会认为，这不是正好吗？让受力小的5根辊子由一台电机驱动，而受力大的4根辊子由另一台电机驱动。但在实际中，由于板料的材质厚度及屈服极限的不同，很难做到让两个电机的负荷相同，而这还不是最主要的。最主要的问题是校平机是可以双向运行的，当它反向运行时，就会雪上加霜，一台电机受力更大，另一台则受力更小，这样，电机功率就需要选得更大一点，主传动电机总功率要大于总负荷。

工频下两个电机同时驱动一个部件

如另一公司生产的同规格的九辊校平机，两台电机通过一台共用的减速箱，有9个输出轴，再通过1根万向轴，各自驱动一根主传动辊子。此时两台电机的受力基本相同，即输出功率接近，但由于减速箱增大，生产成本有一定的增加。

有时在起吊比较长的辊子或其他较长的重物时，会采用2台行车或1台行车的2个钩子对两端同时起吊的方式，但一般来说，很难达到水平状态，经常要一端停下来等待另一端。对于一些对水平状态要求较高的场合，则采用加装倾斜角度的传感器或在两端加装高度测量的传感器的方法，以控制倾斜的程度。

由两个或以上变频器(或直流调速器)同时驱动同一个部件，各电机同步

如为某军工企业生产的特大型校平机80X 4000，主驱动采用两台900 kW的直流电机，各用一台直流调速器驱动，将其中一台作为主动，进行速度控制，另一台作为从动，和主动进行力矩跟随，两台直流调整器之间采用Ethetnet进行通讯和同步控制。该产品达到了设计目的和用户要求，取得了良好的经济效益和社会效益。

为我国西部某铁路工程生产的φ11.38 m特大型隧道掘进机(TBM)，主驱动刀盘采用14台190 kW的交流电机进行驱动，此时需要14台电机同时出力工作，为达此目的，在控制时采用14台变频器，各控制一台电机，其中一台电机作为主动，进行速度调节和控制，其余13台作为从动，和主动进行力矩跟随，所有变频器和用于主控的大型PLC采用Profibus现场总线进行连接和控制，由PLC来统一调速。该方法在适应了隧道内恶劣的自然和电气环境的同时，也达到了实时控制的目的，在最顺利的时候，一天的进度为100 m以上，大大节省了工期，取得了非常好的效益。

为某公司生产的卷板机，主驱动(即上辊卷板)采用两台45 kW的电机，各采用一台变频器进行控制，将其中一台作为主动，进行速度控制，另一台作为从动，和主动进行力矩跟随。因只有两台变频器，故采用硬接线的方式，用PLC的4 mA～20 mA电流输出对主动电机变频器进行速度调节，该主变频器的力矩输出作为从动变频器的力矩控制输入。这样既达到了目的，又简化了控制和维护，节省了成本。

由两个或以上变频器同时驱动一个部件，各电机不同速

许多人都有乘坐飞机的经历，但不是所有的人都会关心从候机楼到飞机上的通道，也就是旅客登机桥(PBB)，它的升降卷帘门处，是如何与不同型号的飞机舱门进行对接的？飞机在候机楼前停下时，舱门的角度位置和高度是有差异的。其实秘密就在于登机桥的最前端是有3个维度可以运行的，即上下、左右和伸缩。现在的问题是，登机桥的尾部是固定的，和候机楼连接的“左右”是如何运行的？其实严格说来，它并不能真正地左右行走，只能是左右旋转，也就是走弧线。这时，内侧的电机速度略低于外侧电机的速度，以达到转弯的目的，这是由PLC根据桥的实时长度(激光测距)，对两台变频器进行差异化速度控制进行的。

近年来，由于特大型飞机的使用，如空客A380，有时会采用更复杂的双头桥或四轮桥，对安全和防撞的要求更高了，但万变不离其宗，转弯时的控制方式还是相同的。

两个伺服同步驱动一个负载，各电机同速

我们知道，不管是电伺服还是液伺服均可实时精确地控制速度和位移，在精度要求高的场合，如机器人、数控机床等行业，伺服成为人们共同的不二选择。随着交流伺服技术的成熟，成本大大下降，在许多行业和场合交流伺服逐步取代了直流伺服。

如为某航空公司生产的三模数控弯管机，在机头部分切换模具后，需平移管件来适应不同的弯曲半径，但管件同时固定在送料小车和尾座上，这时采用了两台0.75 kW的交流伺服通过导轨和丝杠来同时驱动这两个部件，以达到管件水平移动的目的。在实际使用中，运行平稳、运动迅速、精度很高，达到了设计和使用目的。

两台电机驱动同一负载，一主一备

在一些重要场合，由于不能停机，故经常采用冗余的方式。

某煤矿提升机使用两台电机，通常一台运行，另一台停机备用。当一台电机出现故障时，可采用人工或自动方式在很短的时间内切换到另一台电机，这样既不耽误生产，又可同时进行维修或更换故障电机。

某太阳能玻璃生产线，由于玻璃的牵引一秒都不能停，故采用两台电机同时运行的方式，通过超越减速器来切换两台电机，其中一台比另一台略快5%，但两台电机都由变频器控制，都能满足速度要求。我们知道，超越减速器运行时，只有速度较快的那台电机起作用，这样当较快的电机发生故障时，无缝切换到较慢电机，一秒不停，保证了生产。

对于各种应用场合，精度要求越高，响应要求越快，成本就会越高，我们可以根据具体的应用场合，选择最合适、最经济的控制方式。