摘要:本文通过对直流电机工作特点及发热原因的分析,以实例计算表明了采用设定停机励磁技术后降低电机发热的效果,并阐述了电机发热、绝缘、使用寿命三者之间的关系。
关键词:停机励磁;发热;绝缘;使用寿命
一、引言
直流电动机具有运行平稳、容易实现较宽范围的平滑调速等优点,在电气传动中得到了广泛的应用。但是,由于行业差别及生产工艺的特异性,有些设备的暂时停机时间可占到连续工作时间的13%,甚至更长。从技术方面考虑,利用直流电机励磁电路和电枢电路相对独立的特点,采用设定停机励磁技术降低电机发热、延缓绝缘老化,从而延长其使用寿命是一种非常有效的措施。我们在几年前对我厂焊管生产线直流电控系统进行了改造,采用西门子SIMOREGK 6RA24直流调速器使改造后的系统达到了工艺要求,取得了满意的效果。特别是在改造中采用了参数设定停机励磁技术,经过实践证明取得了很好的使用效果。
二、直流电动机的简单工作原理
直流电动机和一般的交流电动机一样,都须具备磁极和通电导体这两个基本条件。其差别是:直流电动机的主磁极是由铁心和励磁电路建立起来的,通电导体则是电枢绕组。当励磁电路接通电源后,建立起固定不变的主磁极,通有电流的电枢绕组将在其中受到电磁力的作用,从而对转轴产生确定方向的转矩,使电机按照该方向连续旋转,这就是直流电动机的简单工作原理。 三、 直流电动机的发热原因及其类型
不论是何种电动机,在其运行中由于内部存在能量转换,将不可避免地产生热量,引起电动机温升。根据直流电动机结构特点及工作原理分析,其内部发热主要来源于以下三种类型的损耗: (1)机械损耗 (2)铁损 (3)铜损。 详细分析见表1。
表1 直流电机内部发热分析表
类型
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发热部位
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发热机理
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现象
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机械
损耗
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轴承
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摩擦
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磨损
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电刷与换向器间摩擦
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旋转部分与空气摩擦
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温升
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铁损
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电枢铁心内
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磁滞涡流
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温升
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铜
损
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电刷内
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电阻热
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温升
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电刷和换向器接触处
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电枢绕组内
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励磁绕组内
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四、设定停机励磁及发热计算 停机励磁即电机暂停时励磁回路的电流值,这时电气控制系统工作复位状态(若系统停,则不必讨论)。常规的直流电动机控制系统中,暂停是通过控制电路将电枢电路切断,而励磁电路仍然接通工作,其电流值为额定恒磁电流。众所周知,由电能转变为热能时电流以平方倍增加,因此电机温度累积增高。如果将励磁电流在停机时减少,就会使电机发热量大大降低。 在焊管生产线直流电控系统改造中,我们设定了停机励磁,使磁场电流自动减弱。驱动系统在停车时,按照以下顺序: (1) 通过启/停端子37输入“停车”命令。 (2) 系统达到07.0或更高工作状态。 (3) 经延时使磁场电流减小到参数设定的停机励磁值,从而达到在电机静止时减小温升的目的。 由表1可知:电机停转时旋转部分与电枢回路均不产生热量,主要发热部分是励磁回路。笔者参与的焊管生产线直流电控系统改造中进行参数设定时,满足以下要求: (1) 停车时自动减小励磁电流,改善电机发热情况。 (2) 保证系统在误动作时不致产生失磁而引起失磁保护继电器动作。
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