电动机论文范文

前言：我们精心挑选了数篇优质电动机论文文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

论文摘要:在现代化生产程度很高的今天，企业的生产，产品的加工制造以及人们的日常生活都离不开电动机的使用，在电动机的使用过程当中有很多注意事项以及要求，否则将会发生机器的损坏，这对企业的运转，人民生活等都会带来诸多不便。对电动机常见的故障，主要分为电气和机械两种，每一种故障都给电动机的安全运行带来极大威胁。因此，对电动机的故障分析维护与检修更显得至关重要。

电动机具有结构简单，运行可靠，使用方便，价格低廉等特点。为保证时机的正常工作对运行的电动机要按电动机完好质量标准的要求进行检查，运行中的电动机与被拖动设备的轴心要对正，运行中无明显的振动，一定要保持通风良好、风翅等要完整无缺。要时刻观察和测量电动机电网电压和正常工作电流，电压变化不应超过额定电压的±5%，电动机的额定负荷电流不能经常超过额定电流，以防时机过热，同时检查电机起动保护装置的动作是否灵活可靠。检查电动机各部分温升是否正常，还要经常检查轴承温度，滑动轴承不得超过度，滚动轴承不得超过70度，滚动轴承运转中的声音要清晰、无杂音。对于电动机的运转环境要做到防砸、防淋、防潮。对于环境不良，经常挪动、频繁起动、过载运行等要加强日常维护和保养，及时发现和消除隐患。

一、电动机电气常见故障的分析和处理

（一）时机接通后，电动机不能起动，但有嗡嗡声

可能原因：（1）电源没有全部接通成单相起动；（2）电动机过载；（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：（1）检查电源线，电动机引出线，熔断器，开关的各对触点，找出断路位置，予以排除；（2）卸载后空载或半载起动；（3）检查被拖动机械，排除故障；（4）检查电刷，滑环和起动电阻各个接触器的接合情况；（5）重新判定三相的首尾端，并检查三相绕组是否有灿线和短路。

（二）电动机起动困难，加额定负载后，转速较低。

可能原因：（1）电源电压较低；（2）原为角接误接成星接；（3）鼠笼型转子的笼条端脱焊，松动或断裂。

处理方法：（1）提高电压；（2）检查铭牌接线方法，改正定子绕组接线方式；（3）进行检查后并对症处理。

（三）电动机起动后发热超过温升标准或冒烟

可能原因：（1）电源电压过低，电动机在额定负载下造成温升过高；（2）电动机通风不良或环境湿度过高；（3）电动机过载或单相运行；（4）电动机起动频繁或正反转次数过多；（5）定子和转子相擦。

处理方法：（1）测量空载和负载电压；（2）检查电动机风扇及清理通风道，加强通风降低环温；（3）用钳型电流表检查各相电流后，对症处理；（4）减少电动机正反转次数，或更换适应于频繁起动及正反转的电动机；（5）检查后姨症处理。

（四）绝缘电阻低

可能原因：（1）绕组受潮或淋水滴入电动机内部；（2）绕组上有粉尘，油圬；（3）定子绕组绝缘老化。

处理方法：（1）将定子，转子绕组加热烘干处理；（2）用汽油擦洗绕组端部烘干；（3）检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板；（4）一般情况下需要更换全部绕组。

（五）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）绕组端部碰机壳；（3）电动机外壳没有可靠接地

处理方法：（1）恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板；（2）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；（3）按接地要求将电动机外壳进行可靠接地。

（六）电动机运行时声音不正常

可能原因：（1）定子绕组连接错误，局部短路或接地，造成三相电流不平衡而引起噪音；（2）轴承内部有异物或严重缺油。

处理方法：（1）分别检查，对症下药；（2）清洗轴承后更换新油为轴承室的1/2-1/3。

（七）电动机振动

可能原因：（1）电动机安装基础不平；（2）电动机转子不平衡；（3）皮带轮或联轴器不平衡；（4）转轴轴头弯曲或皮带轮偏心；（5）电动机风扇不平衡。

处理方法：（1）将电动机底座垫平，时机找水平后固牢；（2）转子校静平衡或动平衡；（3）进行皮带轮或联轴器校平衡；（4）校直转轴，将皮带轮找正后镶套重车；（5）对风扇校静。

二、电动机机械常见故障的分析和处理

（一）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、转子铁芯的损坏和变形主要由以下几个方面原因造成。

（1）轴承过度磨损或装配不良，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片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。

（3）因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀，此时需用砂纸打磨干净，清理后涂上绝缘漆。

（4）因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净，涂上绝缘溱烘干。

（5）铁芯与机座间结合松动，可拧紧原有定位螺钉。若定位螺钉失效，可在机座上重钻定位孔并攻丝，旋紧定位螺钉。

（二）轴承故障检修

转轴通过轴承支撑转动，是负载最重的部分，又是容易磨损的部件。

（1）故障检查

运行中检查：滚动轴承缺油时，会听到骨碌骨碌的声音，若听到不连续的梗梗声，可能是轴承钢圈破裂。轴承内混有沙土等杂物或轴承零件有轻度磨损时，会产生轻微的杂音。

拆卸后检查：先察看轴承滚动体、内外钢圈是否有破损、锈蚀、疤痕等，然后用手捏住轴承内圈，并使轴承摆平，另一只手用力推外钢圈，如果轴承良好，外钢圈应转动平稳，转动中无振动和明显的卡滞现象，停转后外钢圈没有倒退现象，否则说明轴承已不能再用了。左手卡住外圈，右手捏住内钢圈，用力向各个方向推动，如果推动时感到很松，就是磨损严重。

（2）故障修理

轴承外表面上的锈斑可用00号砂纸擦除，然后放入汽油中清洗；或轴承有裂纹、内外圈碎裂或轴承过度磨损时，应更换新轴承。更换新轴承时，要选用与原来型号相同的轴承。

（三）转轴故障检修

（1）轴弯曲

若弯曲不大，可通过磨光轴径、滑环的方法进行修复；若弯曲超过0.2mm，可将轴放于压力机下，在拍弯曲处加压矫正，矫正后的轴表面用车床切削磨光；如弯曲过大则需另换新轴。

（2）轴颈磨损

轴颈磨损不大时，可在轴颈上镀一层铬，再磨削至需要尺寸；磨损较多时，可在轴颈上进行堆焊，再到车床上切削磨光；如果轴颈磨损过大时，也在轴颈上车削2-3mm，再车一套筒趁热套在轴颈上，然后车削到所需尺寸。

（3）轴裂纹或断裂

轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%-15%，纵向裂纹不超过轴长的10%时，可用堆焊法补救，然后再精车至所需尺寸。若轴的裂纹较严重，就需要更换新轴。

（四）机壳和端盖的检修

第2篇

论文摘要:在现代化生产程度很高的今天，企业的生产，产品的加工制造以及人们的日常生活都离不开电动机的使用，在电动机的使用过程当中有很多注意事项以及要求，否则将会发生机器的损坏，这对企业的运转，人民生活等都会带来诸多不便。对电动机常见的故障，主要分为电气和机械两种，每一种故障都给电动机的安全运行带来极大威胁。因此，对电动机的故障分析维护与检修更显得至关重要。

电动机具有结构简单，运行可靠，使用方便，价格低廉等特点。为保证时机的正常工作对运行的电动机要按电动机完好质量标准的要求进行检查，运行中的电动机与被拖动设备的轴心要对正，运行中无明显的振动，一定要保持通风良好、风翅等要完整无缺。要时刻观察和测量电动机电网电压和正常工作电流，电压变化不应超过额定电压的±5%，电动机的额定负荷电流不能经常超过额定电流，以防时机过热，同时检查电机起动保护装置的动作是否灵活可靠。检查电动机各部分温升是否正常，还要经常检查轴承温度，滑动轴承不得超过度，滚动轴承不得超过70度，滚动轴承运转中的声音要清晰、无杂音。对于电动机的运转环境要做到防砸、防淋、防潮。对于环境不良，经常挪动、频繁起动、过载运行等要加强日常维护和保养，及时发现和消除隐患。

一、电动机电气常见故障的分析和处理

（一）时机接通后，电动机不能起动，但有嗡嗡声

可能原因：（1）电源没有全部接通成单相起动；（2）电动机过载；（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：（1）检查电源线，电动机引出线，熔断器，开关的各对触点，找出断路位置，予以排除；（2）卸载后空载或半载起动；（3）检查被拖动机械，排除故障；（4）检查电刷，滑环和起动电阻各个接触器的接合情况；（5）重新判定三相的首尾端，并检查三相绕组是否有灿线和短路。

（二）电动机起动困难，加额定负载后，转速较低。

可能原因：（1）电源电压较低；（2）原为角接误接成星接；（3）鼠笼型转子的笼条端脱焊，松动或断裂。

处理方法：（1）提高电压；（2）检查铭牌接线方法，改正定子绕组接线方式；（3）进行检查后并对症处理。

（三）电动机起动后发热超过温升标准或冒烟

可能原因：（1）电源电压过低，电动机在额定负载下造成温升过高；（2）电动机通风不良或环境湿度过高；（3）电动机过载或单相运行；（4）电动机起动频繁或正反转次数过多；（5）定子和转子相擦。

处理方法：（1）测量空载和负载电压；（2）检查电动机风扇及清理通风道，加强通风降低环温；（3）用钳型电流表检查各相电流后，对症处理；（4）减少电动机正反转次数，或更换适应于频繁起动及正反转的电动机；（5）检查后姨症处理。

（四）绝缘电阻低

可能原因：（1）绕组受潮或淋水滴入电动机内部；（2）绕组上有粉尘，油圬；（3）定子绕组绝缘老化。

处理方法：（1）将定子，转子绕组加热烘干处理；（2）用汽油擦洗绕组端部烘干；（3）检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板；（4）一般情况下需要更换全部绕组。

（五）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）绕组端部碰机壳；（3）电动机外壳没有可靠接地

处理方法：（1）恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板；（2）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；（3）按接地要求将电动机外壳进行可靠接地。

（六）电动机运行时声音不正常

可能原因：（1）定子绕组连接错误，局部短路或接地，造成三相电流不平衡而引起噪音；（2）轴承内部有异物或严重缺油。

处理方法：（1）分别检查，对症下药；（2）清洗轴承后更换新油为轴承室的1/2-1/3。

（七）电动机振动

可能原因：（1）电动机安装基础不平；（2）电动机转子不平衡；（3）皮带轮或联轴器不平衡；（4）转轴轴头弯曲或皮带轮偏心；（5）电动机风扇不平衡。

处理方法：（1）将电动机底座垫平，时机找水平后固牢；（2）转子校静平衡或动平衡；（3）进行皮带轮或联轴器校平衡；（4）校直转轴，将皮带轮找正后镶套重车；（5）对风扇校静。

二、电动机机械常见故障的分析和处理

（一）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、转子铁芯的损坏和变形主要由以下几个方面原因造成。

1）轴承过度磨损或装配不良，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片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。

（3）因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀，此时需用砂纸打磨干净，清理后涂上绝缘漆。

（4）因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净，涂上绝缘溱烘干。

（5）铁芯与机座间结合松动，可拧紧原有定位螺钉。若定位螺钉失效，可在机座上重钻定位孔并攻丝，旋紧定位螺钉。

（二）轴承故障检修

转轴通过轴承支撑转动，是负载最重的部分，又是容易磨损的部件。

（1）故障检查

运行中检查：滚动轴承缺油时，会听到骨碌骨碌的声音，若听到不连续的梗梗声，可能是轴承钢圈破裂。轴承内混有沙土等杂物或轴承零件有轻度磨损时，会产生轻微的杂音。

拆卸后检查：先察看轴承滚动体、内外钢圈是否有破损、锈蚀、疤痕等，然后用手捏住轴承内圈，并使轴承摆平，另一只手用力推外钢圈，如果轴承良好，外钢圈应转动平稳，转动中无振动和明显的卡滞现象，停转后外钢圈没有倒退现象，否则说明轴承已不能再用了。左手卡住外圈，右手捏住内钢圈，用力向各个方向推动，如果推动时感到很松，就是磨损严重。

（2）故障修理

轴承外表面上的锈斑可用00号砂纸擦除，然后放入汽油中清洗；或轴承有裂纹、内外圈碎裂或轴承过度磨损时，应更换新轴承。更换新轴承时，要选用与原来型号相同的轴承。

（三）转轴故障检修

（1）轴弯曲

若弯曲不大，可通过磨光轴径、滑环的方法进行修复；若弯曲超过0.2mm，可将轴放于压力机下，在拍弯曲处加压矫正，矫正后的轴表面用车床切削磨光；如弯曲过大则需另换新轴。

（2）轴颈磨损

轴颈磨损不大时，可在轴颈上镀一层铬，再磨削至需要尺寸；磨损较多时，可在轴颈上进行堆焊，再到车床上切削磨光；如果轴颈磨损过大时，也在轴颈上车削2-3mm，再车一套筒趁热套在轴颈上，然后车削到所需尺寸。

（3）轴裂纹或断裂

轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%-15%，纵向裂纹不超过轴长的10%时，可用堆焊法补救，然后再精车至所需尺寸。若轴的裂纹较严重，就需要更换新轴。

（四）机壳和端盖的检修

第3篇

论文摘要：电动机在我区的使用很广泛，它遍及各行各业的各个角落，在生产、生活过程中发挥着极其重要的作用。但由于大部分电机使用年限较长，电机烧毁的事故常有发生，而且呈上升趋势，严重影响着生产、生活的安全、可靠、长周期运行。现针对电机烧毁原因及相应对策做一分析和研究。

1电机绕组局部烧毁的原因及对策

1.1由于电机本身密封不良，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，电机绕组绝缘受到浸蚀，最严重部位或绝缘最薄弱点发生一点对地、相间短路或匝间短路现象，从而导致电机绕组局部烧坏。

相应对策：①尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象；②检修时注意搞好电机的每个部位的密封，例如在各法兰涂少量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，如电机暴漏在易侵入液体和污物的地方应做保护罩；③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。

1.2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，从面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。轴承损坏一般由下列原因造成：①轴承装配不当，如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损，导致轴承内圈与轴承配合失去过盈量或过盈量变小，出现跑内圈现象，装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。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和弯曲。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，允许间断性跑外圈现象存在。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。③轴承重新更换加工，电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加，温度急剧上升直至烧毁。④由于定、转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够，致使轴承内、外圈不在一个切面上而引起轴承运行“吃别劲”后温升高直至烧毁。⑤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。⑥由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。⑦轴承本身存在制造质量问题，例如滚道锈斑、转动不灵活、游隙超标、保持架变形等。⑧备机长期不运行，油脂变质，轴承生锈而又未进行中修。

相应对策：①卸装轴承时，一般要对轴承加热至80℃~100℃，如采用轴承加热器，变压器油煮等，只有这样，才能保证轴承的装配质量。②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尽量避免不必要的转轴机加工及电机端盖嵌套工作。④组装电机时一定要保证定、转子铁心对中，不得错位。⑤电机外壳洁净见本色，通风必须有保证，冷却装置不能有积垢，风叶要保持完好。⑥禁止多种油脂混用。⑦安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。⑧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。

1.3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。

相应对策：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。

1.4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。

相应对策：①尽量避免电动机过载运行。②保证电动机洁净并通风散热良好。③避免电动机频繁启动，必要时需对电机转子做动平衡试验。

1.5电机绕组绝缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动，电机转子不平衡等）作用，使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到磨擦，从而加速了绝缘老化，最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组。

相应对策：①尽可能避免频繁启动，特别是高压电机。②保证被拖动设备和电机的振动值在规定范围内。

2三相异步电动机一相或两相绕组烧毁（或过热）的原因及对策

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，其中B、C两相变为串联关系后与A相并联，在负荷不变的情况下，A相电流过大，长时间运行，该相绕组必然过热而烧毁。为三相异步电动机绕组为Y接法的情况：电源缺相后，电动机尚可继续运行，但同样转速明显下降，转差变大，磁场切割导体的速率加大，这时B相绕组被开路，A、C两相绕组变为串联关系且通过电流过大，长时间运行，将导致两相绕组同时烧坏。

特殊情况下，如果停止的电动机缺一相电源合闸时，一般只会发生嗡嗡声而不能启动，这是因为电动机通入对称的三相交流电会在定子铁心中产生圆形旋转磁场，但当缺一相电源后，定子铁心中产生的是单相脉动磁场，它不能使电动机产生启动转矩。因此，电源缺相时电动机不能启动。但在运行中，电动机气隙中产生的是三相谐波成分较高的椭圆形旋转磁场，所以，正在运行中的电动机缺相后仍能运转，只是磁场发生畸变，有害电流成分急剧增大，最终导致绕组烧坏。

第4篇

热继电器利用负载电流流过经校准的电阻元件，使双金属热元件加热后产生弯曲，从而使继电器的触点在电动机绕组烧坏以前动作。其动作特性与电动机绕组的允许过载特性接近。热继电器虽则动作时间准确性一般，但对电动机可以实现有效的过载保护。随着结构设计的不断完善和改进，除有温度补偿外，它还具有断相保护及负载不平衡保护功能等。例如从ABB公司引进的T系列双金属片式热过载继电器；从西门子引进的3UA5、3UA6系列双金属片式热过载继电器；JR20型、JR36型热过载继电器，其中Jn36型为二次开发产品，可取代淘汰产品JRl6型。

带有热-磁脱扣的电动机保护用断路器热式作过载保护用，结构及动作原理同热继电器，其双金属热元件弯曲后有的直接顶脱扣装置，有的使触点接通，最后导致断路器断开。电磁铁的整定值较高，仅在短路时动作。其结构简单、体积小、价格低、动作特性符合现行标准、保护可靠，故日前仍被大量采用。特别是小容量断路器尤为显著。例如从ABB公司引进的M611型电动机保护用断路器，国产DWl5低压万能断路器(200-630A)、S系列塑壳断路器(100、200、400入)。

电子式过电流继电器通过内部各相电流互感器检测故障电流信号，经电子电路处理后执行相应的动作。电子电路变化灵活，动作功能多样，能广泛满足各种类型的电动机的保护。其特点是：

①多种保护功能。主要有三种：过载保护，过载保护十断相保护，过载保护十断相保护+反相保护。

②动作时间可选择(符合GBl4048．4-93标准)。

标准型(10级)：7．2In(In为电动机额定电流)，4-1Os动作，用于标准电动机过载保护，速动型(10A级)：7．2In时，2-1Os动作，用于潜水电动机或压缩电动机过载保护。慢动型(30级)：7．2In时，9-30s动作，用于如鼓风机电机等起动时间长的电动机过载保护。

③电流整定范围广。其最大值与最小值之比一般可达3-4倍，甚至更大倍数(热继电器为1．56倍)，特别适用于电动机容量经常变动的场合(例如矿井等)。

④有故障显示。由发光二极管显示故障类别，便于检修。

固态继电器它是一种从完成继电器功能的简单电子式装置发展到具有各种功能的微处理器装置。其成本和价格随功能而异，最复杂的继电器实际上只能用于较大型、较昂贵的电动机或重要场合。它监视、测量和保护的主要功能有：最大的起动冲击电流和时间；热记忆；大惯性负载的长时间加速；断相或不平衡相电流；相序；欠电压或过电压；过电流(过载)运行；堵转；失载(机轴断裂，传送带断开或泵空吸造成工作电流下跌)；电动机绕组温度和负载的轴承温度；超速或失速。

上述每一种信息均可编程输入微处理器，主要是加上需要的时限，以确保在电动机起动或运转过程中产生损坏之前，将电源切断。还可用发光二极管或数字显示故障类别和原因，也可以对外向计算机输出数据。

软起动器软起动器的主电路采用晶闸管，控制其分断或接通的保护装置一般做成故障检测模块，用来完成对电动机起动前后的异常故障检测，如断相、过热、短路、漏电和不平衡负载等故障，并发出相应的动作指令。其特点是系统结构简单，采用单片机即可完成，适用于工业控制。

2温度检测型保护装置

双金属片温度继电器它直接埋入电动机绕组中。当电动机过载使绕组温度升高至接近极限值时，带有一触头的双金属片受热产生弯曲，使触点断开而切断电路。产品如JW2温度继电器。

热保护器它是装在电动机本体上使用的热动式过载保护继电器。与温度继电器不同的是带2个触头的碗形双金属片作为触桥串在电动机回路，既有流过的过载电流使其发热，又有电动机温度使其升温，达到一定值时，双金属片瞬间反跳动作，触点断开，分断电动机电流。它可作小型三相电动机的温度、过载和断相保护。产品如sPB、DRB型热保护器。

检测线圈测温电动机定子每相绕组中埋入1-2个检测线圈，由自动平衡式温度计来监视绕组温度。

热敏电阻温度继电器它直接埋入电动机绕组中，一旦超过规定温度，其电阻值急剧增大10-1000倍。使用时，配以电子电路检测，然后使继电器动作。产品如JW9系列船用电子温度继电器。

保护装置与三相交流异步异步电动机的协调配合

为了确保异步电动机的正常运行及对其进行有效的保护，必须考虑异步电动机与保护装置之间的协调配合。特别是大容量电网中使用小容量异步电动机时，保护的协调配合更为突出。

a.过载保护装置与电动机的协调配合

过载保护装置的动作时间应比电动机起动时间略长一点。由附图可见，电动机过载保护装置的特性只有躲开电动机起动电流的特性，才能确保其正常运转；但其动作时间又不能太长，其特性只能在电动机热特性之下才能起到过载保护作用。

过载保护装置瞬时动作电流应比电动机起动冲击电流略大一点。如有的保护装置带过载瞬时动作功能，则其动作电流应比起动电流的峰值大一些，才能使电动机正常起动。

过载保护装置的动作时间应比导线热特性小一点，才能起到供电线路后备保护的功能。

b.过载保护装置与短路保护装置的协调配合一般过载保护装置不具有分断短路电流的能力。一旦在运行中发生短路，需要由串联在主电路中的短路保护装置(如断路器或熔断器等)来切断电路。若故障电流较小，属于过载范围，则仍应由过载保护装置切断电路。故两者的动作之间应有选择性。短路保护装置特性是以熔断器作代表说明的，与过载保护特性曲线的交点电流为Ij，若考虑熔断器特性的分散性，则交点电流有Is及IB两个，此时就要求Is及以下的过电流应由过载保护装置来切断电路，Ib及以上直到允许的极限短路电流则由短路保护装置来切断电路，以满足选择性要求。显然，在Is-IB范围内就很难确保有选择性．因此要求该范围应尽量小。

结语

第5篇

电动机安装形式为IMB3。电动机冷却风路采用经济实用半管道出风。转子铁心两端不带冷却风扇。为了确保电动机性能的准确性，设计电磁方案时尽量使气隙磁场分布接近合理化，性能指标达到最高，定、转子均采用新系列通用冷轧硅钢片设计。电动机轴承均采用滚动轴承，电动机结构示意图。圆柱滚子轴承只用于承受径向载荷，且承载能力强，使用中对同轴度要求高，在滚子轴承中极限转速较高。允许外圈与内圈轴线偏斜度较小(2''''～4'''')，故只能用于刚性较大的轴上，并要求支撑座孔很好地对称。此次设计中，对大轴及相关零部件的加工质量有严格的要求，特别是轴承档的全跳不得超过0．025mm。深沟球轴承主要用于承受径向载荷，但当增大轴承径向游隙时，具有一定的角接触球轴承的性能，可以承受径向、轴向联合载荷。在转速较高又不宜采用推力球轴承时，也可用来承受纯轴向载荷。深沟球轴承装在轴上后，在轴承的轴向游隙范围内，可限制轴或外壳两个方向的轴向位移，因此可在双向作轴向定位。此外，该类轴承还具有一定的调心能力，当相对于外壳孔倾斜2''''～10''''时，仍能正常工作，但对轴承寿命有一定的影响。与尺寸相同的其他类型轴承比较，此类轴承摩擦因数小、极限转速高、噪声低，且结构简单，使用方便。外圈带止动槽的可简化轴向定位，缩小轴向尺寸。综合两种轴承的性能特点，在该同步电动机的结构设计时轴伸端采用深沟球轴承6244M/C3和圆柱滚子轴承NU244M/C3相结合，非轴伸端用一件圆柱滚子轴承NU244M/C3，这种轴承组合在力求成本最低的情况下，充分利用了各个轴承的优势，满足电动机的设计要求。

2电动机重点结构设计

2．1轴承

传统的同步电动机结构是采用座式滑动轴承，电动机机座与端罩及轴承同装在一个底板上，两轴承中心的轴向距离为2000mm(图3)。而采用端盖滑动轴承后两轴承中心的轴向距离压缩为1770mm。通过本次改进，采用滚动轴承后的两轴承中心的轴向距离压缩到了1297mm。

2．2集电环

对用户要求集电环防护等级为IP23的同步机，原来设计的集电环为下端采用支架承托和上端用螺杆拉紧联合固定形式(到机座端面距离为850mm)。在本电动机设计时改变大型同步机集电环的支撑形式，在电动机端盖上加工止口，并设计了高度为100mm的连接环，实行过渡连接(集电环端面到机座端面距离为650)。由于连接环的高度有限，原用轴承测温元件WZP－280体积大，考虑到安装特别困难，设计时改用体积小，经济实惠的端面热电阻WZPM－201来检测轴承温度。改进集电环连接形式后，安装方便，电动机结构因此而更加紧凑。

2．3连接环

设计连接环时，在保证连接环与轴承外盖不干涉的情况下，考虑用户给轴承加脂以及排脂时的空间、方便安装轴承测温和把合螺丝，所以连接环的圆周设计为辐射筋、周边为敞开的形式。

3结语

第6篇

关键词：电动机元件阻抗起动条件继电保护

一、前言大容量电动机通常是指电功率在几百甚至上千千瓦的电动机。其配电装置采用3kV∽10kV电压等级，在电网容量，电动机和生产工艺许可的情况下，尽量采用全电压直接起动的方式，同时还要有相应的继电保护装置确保其正常运行。大型电动机的运行将会给电网和其它拖动设备的安全运行带来很大影响，因此需要进行认真的比较和分析计算，以确定经济合理，运行可靠，技术先进的配电方案。以下就岭澳核电站空压机配电的工程实例谈谈大容量电动机的配电特点，起动条件及相应的计算验证。

二、工程实例（一）实例介绍岭澳核电站空气压缩系统由三台空压机组成，主要向核岛和常规岛输送压缩空气。空压机由英国ATLAS公司进口，其电动机功率分别为250kW/50Hz/3phase，电压等级为6.6kV.电源引自电站东北侧辅助变压器平台全厂共用的6.6kV配电盘，选用3x3（ZR-YJV-10-1x400）中压铠装电缆约9x550米至核岛电气厂房6.6kV配电盘后，再分别选用ZR-YJV22-3x35中压铠装电缆约350米给各空压机供电。该电动机和工艺设备无特殊的动热稳定要求，但根据规程，电动机起动时母线电压不应低于额定电压的85%.根据以上技术条件，为确定电动机起动时的电压电流是否满足起动要求需进行起动计算，然后校验电动机的继电保护要求。计算条件应设供电系统是无限大容量电源，采用标幺值，计算容量Sj=100MVA.（二）在计算之前需考虑以下因素：

1、大容量电动机起动时，需要满足起动母线电压波动、电动机起动转矩要求和电动机及工艺设备的动热稳定要求。电动机和工艺设备应能承受全压起动时的冲击，即能满足电动机和工艺设备的动稳定要求。对于某些电动机在全压起动时还需满足制造厂规定的热稳定要求。

2、大型电动机起动时，其端电压应能保证被拖动机械要求的起动转矩，且在配电系统中引起的电压下降不应妨碍其它用电设备的工作。按照国家标准《电能质量。电压允许拨动和闪变》（GB12326-93）的要求，一般情况下，电动机起动时配电母线上的电压不应低于额定电压的85%，对于经常起动的电动机，不应低于额定电压的90%.3、起动计算（1）阻抗计算设供电系统是无限大容量电源，采用标幺值计算，用系统阻抗（X*xt）计算起动压降时，应按引起压降最大的情况，即系统容量最小，短路容量最大的情况。

b.线路阻抗（X*l1）

X*l1=X×Sj/Uj2式中：X——每相线路电抗（Ω）；Uj——线路基准电压（kV）；c.母线上其它负荷电抗（X*fh）；X*fh=Sj/Sfh式中：Sj——基准容量，取100MVA；Sfh——母线上其它容量计算值（MVA）；d.线路阻抗（X*l2）

X*l2=X×Sj/Uj2式中：X——每相线路电抗（Ω）；Uj——线路基准电压（kV）；e.电动机起动阻抗（X*d）

X*d=1/Kq×Sj/Sed式中：Kq——电动机全压起动电流倍数；Sed—电动机额定容量。

（2）起动参数计算由图1可知，电动机回路阻抗X*q=X*l2+X*d母线总的阻抗X*=X*q//X*fh供电系统的总阻抗∑X*=X*+X*l1+X*xt系统提供的总起动电流I*q=1/∑X*电动机回路起动电流，由电动机回路阻抗和负荷阻抗分流计算，即I*d=I*q×X*fh/（X*fh+X*q）

母线电压标幺值U*m=I*q×X*电动机端电压相对值（起动时电动机端电压/电动机额定电压）U*d=I*d×X*d4、继电保护根据国家标准《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92），关于3kV及以上电动机的保护，要求设置电流速断保护、差动保护、过负荷保护、失压保护、不平衡缺相保护、接地故障保护及起动次数保护。本例主要考虑差动保护、电流速断保护、过负荷保护、低电压保护、接地保护。

（1）差动保护按躲过电动机的最大不平衡电流计算保护装置的动作电流Idzj=（1.5∽2）Irm/n1A；

按最小运行方式下，电动机接线端两相短路时，流过保护装置的短路电流校验保护装置的灵敏系数Km=Ik2.min/Idz≥2.（2）电流速断保护按躲过电动机的起动电流，计算异步电动机保护装置的动作电流：Idzj=KkKjxKqIrm/n1A；按最小运行方式下，电动机接线两相短路时，流过保护安装处的短路电流校验保护装置的灵敏系数：Km=Ik2.min/Idz≥2.（3）过负荷保护按躲过电动机的额定电流计算保护装置的动作电流：Idzj=KkKjxIrm/Khn1A（4）低电压保护当母线电压下降至额定电压的60%时，低电压作用于跳闸。

（5）接地保护按被保护元件发生单相接地故障时最小灵敏系数1.25整定保护装置的一次动作电流：Idz≤（Ic∑-Icm）/1.25A（三）本例计算结果如下：1、元件阻抗标幺值（1）系统阻抗由电站提供，6.6kV出线最小短路容量为150MVA，最大短路容量为330MVA.基准容量Sj=100MVA.

X*tmin=Sj/Smin=100/150=0.667X*tmax=Sj/Smax=100/330=0.303（2）变压器阻抗（X*b）

由制造厂给出，为X*b=0.09；（3）线路阻抗（X*l1）

本例中线路采用九根1x400mm2铜芯交联聚乙烯绝缘电缆，电缆长度为0.55kM，线路每公里电抗为0.150Ω，可得X*l1=X×Sj/Uj2=0.150x0.55x100/6.62/9=0.0210由于线路阻抗相对于电动机阻抗较小，可在以下计算中忽略。

（4）电站该6.6kV母线上其它负荷为Sfh=10.5MVA，因此X*fh=Sj/Sfh=100/10.5=9.523（5）线路阻抗（X*l2）

本例中线路采用三根3x35mm2铜芯交联聚乙烯绝缘电缆，电缆长度为0.35km，线路每公里电抗为0.123Ω，可得X*l2=X×Sj/Uj2=0.123x0.35x100/6.62/3=0.0329（6）电动机起动阻抗本例中电动机额定容量为3x250/0.85=882.35KVA=0.882MVA，额定电压为6.6kV，额定电流为31A，起动电流倍数为10倍，可X*d=1/Kq×Sj/Sed=（1/10x100）/0.882=11.342、起动计算过程及分析电动机回路阻抗X*q=X*l2+X*d=0.0329+11.34=11.37母线总阻抗X*=X*q//X*fh=11.37x9.523/（11.37+9.523）=5.182供电系统总阻抗：∑X*=X*+X*l1+X*xtmin+X*b=5.182+0.0210+0.667+0.09=5.96总起动电流I*q=1/∑X*=1/5.96=0.168母线电压U*m=I*qX*=0.168x5.182=0.871电动机回路起动电流：I*d=I*qxX*fh/（X*fh+X*q）=0.168x9.523/（11.37+9.523）=0.077端电压U*d=I*dX*d=0.077x11.34=0.873由计算可知，电动机起动时能满足要求，即母线及电动机端电压均超过85%，因此可采取直接启动的方式。

3、继电保护计算（1）电动机侧短路时，当系统取最小短路容量为150MVA时，d1点的短路电流计算其中，Xjs1=X*xtmin+X*l1+X*l2+X*b=0.667+0.021+0.0329+0.09=0.811短路电流Idlmin=Ij/Xjs1=Sj/（UjXjs1）=100/（x6.6x0.811）=10.786kA两相短路电流I"dlk2=0.866Id1min=0.866x10.786=9.341kA当系统取最大短路容量为330MVA时，d1点的短路电流计算其中，Xjs2=X*xtmax+X*l1+X*l2+X*b=0.30+0.021+0.0329+0.09=0.444短路电流Idlmax=Ij/Xjs2=Sj/（UjXjs2）=100/（x6.6x0.444）=19.703kA（2）差动保护配电装置电流互感器的变比为50/5，电流互感器的接线系数Kjx为1，因此可得保护装置的动作电流Idzj=（1.5∽2）Irm/n1=（1.5∽2）31/10=（4.65∽6.2）A当Idzj取6.0A时，Idz=Idzj×n1/Kjx=6.0x10/1=0.06kA保护装置的灵敏系数Km=I"d1k2min/Idz=9.341/0.06=156>2（3）电流速断保护保护装置的动作电流为Idzj=KkKjxKqIrm/n1=1.6x1x31/10=4.96AIdz=Idzjn1/Kjx=5x10/1=0.05kA保护装置的灵敏系数为Km=I"dlk2min/Idz=9.341/0.05=187>2（4）过负荷保护保护装置的动作电流为Idzj=KkKjxIrm/Khn1=1.6x1x31/（0.85x10）=5.84A，按照此电流值对过负荷电流值进行整定。

（5）接地保护电网的总单相接地电容电流IcΣ=0.1Url=0.1x6.6（9x0.55+3x0.35）=3.96A可得保护装置的一次动作电流为Idz=（Ic∑-Icm）/1.25=3.96/1.25=3.168A保护装置的动作电流3.168A满足零序电流互感器和接地继电器的灵敏系数要求。

三、结束语

综上所述，大型空压电机的配电考虑因素较多，应着重考虑电机的工艺要求，起动条件和继电保护要求。在电网容量，电动机和生产工艺许可的情况下，尽量采用全电压直接起动的方式，同时还要有相应的继电保护装置确保其正常运行，而继电保护却只要满足运行条件，规范要求，就能达到保护空压机的要求。

参考文献1.《工业与民用配电设计手册》（第2版）水利电力出版社。

第7篇

在工程机电设备安装施工完成之后，通常要对电动机及其所带的机械作单机起动调试。调试运行设备是在施工单位人员的操作下，按照正式生产或使用的条件和要求进行较长时间的工作运转，与项目设计的要求进行对比。目的是考验设备设计、制造和安装调试的质量，验证设备连续工作的可能性，对设备性能作一检测，并将检测的数据与设备制造出了记录的数据进行比较，对设备工程的质量作出评价。在实际工作中设备的试运行往往会碰到意想不到的异常现象，使电动机起动失败而跳闸，较大容量的电动机机会便多一些。为了便于事后分析，而电机起动之前，我们就应做好事前准备工作(尤其是大型电动机更需要重视)，并对检查的结果加以分析。

2.电动机起动前的检查与试运行检查

2.1启动前的检查。

2.1.1新安装的或停用三个月以上的电动机，用兆欧表测量电动机各项绕组之间及每项绕组与地(机壳)之间的绝缘电阻，测试前应拆除电动机出线端子上的所有外部接线。通常对500V以下的电动机用500V兆。

欧表测量，对500～3000V电动机用1000V兆欧表测量其绝缘电阻。按要求，电动机每1KV工作电压，绝缘电阻不得低于1MB·Ω，电压在1kV以下、容量为了1000KW及以下的电动机，其绝缘电阻应不低于0.5MB·Ω。如绝缘电阻较低，则应先将电动机进行烘干处理，然后再测绝缘电阻，合格后才通电使用。

2.1.2检查二次回路接线是否正确，二次回路接线检查可以在未接电动机情况下先模拟动作一次，确认各环节动作无误，包括信号灯显示正确与否。检查电动机引出线的连接是否正确，相序和旋转方向是否符合要求，接地或接零是否良好，导线截面积是否符合要求。

2.1.3检查电动机内部有无杂物，用干燥、清洁的200~300KPa的压缩空气吹净内部(可使用电吹风机或手风箱等来吹)，但不能碰坏绕组。

2.1.4检查电动机铭牌所示电压，频率与所接电源电压、频率是否相符，电源电压是否稳定(通常允许电源电压波动范围为±5％)，接法是否与铭牌所示相同。如果是降压起动，还要检查起动设备的接线是否正确。

2.1.5检查电动机紧固螺栓是否松动，轴承是否缺油，定子与转子的间隙是否合理，间隙处是否清洁和有无杂物。检查机组周围有无妨碍运行的杂物，电动机和所传动机械的基础是否牢固。

2.1.6检查保护电器(断路器、熔断器、交流接触器、热继电器等)整定值是否合适。动、静触头接触是否良好。检查控制装置的容量是否合适，熔体是否完好，规格、容量是否符合要求和装接是否牢固。

2.1.7电刷与换向器或滑环接触是否良好，电刷压力是否符合制造厂的规定。

2.1.8检查启动设备是否完好，接线是否正确，规格是否符合电动机要求。用手扳动电动机转子和所传动机械的转轴(如水泵、风机等)，检查转动是否灵活，有无卡涩、摩擦和扫膛现象。确认安装良好，转动无碍。

2.1.9检查传动装置是否符合要求。传动带松紧是否适度，联轴器连接是否完好。

2.1.10检查电动机的通风系统、冷却系统和系统是否正常。观察是否有泄漏印痕，转动电动机转轴，看转动是否灵活，有无摩擦声或其它异声。

2.1.11检查电动机外壳的接地或接零保护是否可靠和符合要求。

2.2电动机试运行过程中检查。

2.2.1启动时检查。

2.2.1.1电动机在通电试运行时必须提醒在场人员注意，传动部分附近不应有其它人员站立，也不应站在电动机及被拖动设备的两侧，以免旋转物切向飞出造成伤害事故。

2.2.1.2接通电源之前就应作好切断电源的准备，以防万一接通电源后电动机出现不正常的情况时(如电动机不能启动、启动缓慢、出现异常声音等)能立即切断电源。使用直接启动方式的电动机应空载启动。由于启动电流大，拉合闸动作应迅速果断。

2.2.1.3一台电动机的连续启动次数不宜超过3～5次，以防止启动设备和电动机过热。尤其是电动机功率较大时要随时注意电动机的温升情况。

2.2.1.4电动机启动后不转或转动不正常或有异常声音时，应迅速停机检查。

2.2.1.5使用三角启动器和自耦减压器时，软启动器或变频启动时必须遵守操作程序。

2.2.2试运行时检查。

2.2.2.1检查电动机转动是否灵活或有杂音。注意电动机的旋转方向与要求的旋转方向是否相符。

2.2.2.2检查电源电压是否正常。对于380V异步电动机，电源电压不宜高于400V，也不能低于360V。

2.2.2.3记录起动时母线电压、起动时间和电动机空载电流。注意电流不能超过额定电流。

2.2.2.4检查电动机所带动的设备是否正常，电动机与设备之间的传动是否正常。

2.2.2.5检查电动机运行时的声音是否正常，有无冒烟和焦味。

2.2.2.6用验电笔检查电动机外壳是否有漏电和接地不良。

2.2.2.7检查电动机外壳有无过热现象并注意电动机的温升是否正常，轴承温度是否符合制造厂的规定(对绝缘的轴承，还应测量其轴电压)。

2.2.2.8检查换向器、滑环和电刷的工作是否正常，观察其火花情况(允许电刷下面有轻微的火花)。

2.2.2.9检查电动机的轴向窜动(指滑动轴承)是否超过表2的规定。测量电动机的振动是否超过表3的数值(对容量为40KW及以下的不重要的电动机，可不测量振动值)。

3.电动机发生故障的原因分析

电动机发生故障的原因可分为内因和外因两类：

3.1故障外因。

3.1.1电源电压过高或过低。

3.1.2起动和控制设备出现缺陷。

3.1.3电动机过载。

3.1.4馈电导线断线，包括三相中的一相断线或全部馈电导线断线。

3.1.5周围环境温度过高，有粉尘、潮气及对电机有害的蒸气和其它腐蚀性气体。

3.2故障内因。

3.2.1机械部分损坏，如轴承和轴颈磨损，转轴弯曲或断裂，支架和端盖出现裂缝。所传动的机械发生故障(有摩擦或卡涩现象)，引起电动机过电流发热，甚至造成电动机卡住不转，使电动机温度急剧上升，绕组烧毁。

3.2.2旋转部分不平衡或联轴器中心线不一致。

3.2.3绕组损坏，如绕组对外壳和绕组之间的绝缘击穿，匝间或绕组间短路，绕组各部分之间以及换向器之间的接线发生差错，焊接不良，绕组断线等。

3.2.4铁芯损坏，如铁芯松散和叠片间短路。或绑线损坏，如绑线松散、滑脱、断开等。

3.2.5集流装置损坏，如电刷、换向器和滑环损坏，绝缘击穿。震摆和刷握损坏等。

4.电动机起动失败的原因分析与对策

以典型电路，即其一次回路的短路保护是使用断路器QF(或熔断器)，控制电器接触器K，热继电器FT作过载保护(有时FT接在电流互感器二次侧回路中)为例，来介绍电动机起动失败的异常现象，并分析其起动失败的原因及采取的对策。

4.1电动机的控制与保护。

4.1.1电动机一起动立即跳闸，即瞬时跳闸。断路器QF瞬动跳闸，会使人怀疑是否发生了短路故障，一般而言，设备安装完毕，在有关的开关柜内先将导电物等清除干净，再作绝缘耐压试验，各部位都符合要求后方可带电试车。所以短路故障可能较少，而且凡发生短路故障均有迹象可查，或有火花，或有焦烟气味，同时兼有异常声音，事后再作绝缘试验，能发现绝缘已损坏。最迷惑不解的是一切都好，但断路器仍然发生瞬动跳闸，此时应确认断路器选择的脱扣电流值是否合理。如40KW的电动机，其额定电流约80A。在选择用断路器时，选用脱扣电流100A似乎可以了，而且瞬时电流倍数为10，可达1000A，足以躲开电动61N的起动电流，似乎不应该有问题。但如果考虑下列因素之后，原因便清楚了。

4.1.2降压起动失败跳闸。降压起动失败跳闸有两种情况，两种情况成因是不同的。

4.1.2.1在未切至全电压时即跳闸这种情况往往是电动机端电压不足造成的，此时从监测到电压情况便可判断。造成端电压过低的原因是：一方面可能是变电所至配电室供电线路过长，另一方面可能是降压电抗(或电阻)值偏大，致使电动机端电压过低，起动转矩不足以克服负荷转矩，电动机如堵转一般，电流始终不衰减，热保护到时动作跳闸，起动失败。

如果是供电线路过长可设法用电容补偿方法，提高配电室母线电压。当然电容器应是可调节的，以免电动机停机时母线电压过高。

如果是电抗过大，则设法减小电抗值，使得母线电压与电动机端电压均有妥当的数值，各方面工作都正常。

4.1.2.2降压过程是成功的，在投切至全电压运行时跳闸在电动机从降压阶段至全电压工作的切换过程中，有一供电间隙(如y-起动)，此时因电动机内有乘磁，它的电磁场的情况与停机是不同的，有自己的极性方向，类似发电机。当合至电网时由于相位不一致，有时会造成大的冲击，其电流甚至会超过会电压起动的情况，出现意料不到的断路器过流动作，或接触器失压跳闸。这种状况往往是有时起动能成功，有时起动要失败，有很大的偶然性。成功的原因是两个相位接近或完全相同，相位差就很小，二次起运冲击电流很小，起动便能成功。

这种情况，100KW以上的电动机发生的较多，因为其乘磁能量大。遇到这种情况应使用电抗器降压，用短路电抗来达到全电压起动目的。其过程中间没有供电间隙，就不会产生上述情况。

4.1.3短延时跳闸。电动机起动过程中，跳闸时间不足1s的为短延时跳闸。其异常现象不多见，上述熔断器不良是其中之一。另外，带有接地保护的断路器，其漏电动作整定值偏小，因电动机的馈赠电线路在敷设中绝缘受伤，漏电流值偏大，有时会导致接地保护动作。为防止误动作，接地保护通常有0.2～0.5s的短延时，此时，便反映为短延时动作跳闸。这种情况在新线路上不易发生，在旧的线路上此类故障比较多，一般而言，通过绝缘检查是能发现此故障的。

此外，短延时跳闸原因是上一级保护错误动作。如图1所示，QFl的整定值是正确的，而QF整定值比QFl大，但有Mn等电动机负荷的存在，当M1起动时，有6IN起动电流存在，QF保护越级动作，此往表现为短延时，同时Mn等电动机也从运行中跳闸，表象很清楚，很容易识别。对策是提高QF的整定值。

4.2电动机常见故障及排除方法。异步电动机的故障可分为机械故障和电气故障两类。机械故障如轴承、铁心、风叶、机座、转轴等故障，一般比较容易观察与发现：电气故障主要是定子绕组、电刷等导电部分出现的故障。由于电动机的结构型式、制造质量、使用和维护情况的不同，往往可能出现同一故障有不同外观现象，或同一外观现象引起不同的故障。因此要正确判断故障，必须先进行认真细致的观察、研究和分析。然后进行检查与测量，找出故障所在，并采取相应的措施予以排除。

4.2.1调查。首先了解电机的型号、规格、使用条件及使用年限，以及电机在发生故障前的运行情况，如所带负荷的大小、温升的高低、有无不正常的声音、操作情况等等，并认真听取操作人员的反映。

 4.2.2察看故障现象。察看的的要按电机故障情况灵活掌握，有时可以把电动机上电源进行短时运转，直接观察故障情况，再进行分析研究。有时电机不能上电源，通过仪表商量或观察来进行分析判断，然后再把电机拆开，测量并仔细观察其内部情况，找出其故障所在。

4.3电动机运行中的监视与维护。电动机在运行时，要通过听、看、闻等及时监视电动机，以期当电动机出现不正常现象时能及时切断电源，排除故障。具体项目如下：

4.3.1听电动机在运行时发出的声音是否正常。电动机正常运行时，发出的声音应该是平稳、轻快、平均、有节奏的。如果出现尖叫、沉闷、摩擦、撞击、振动等异声时，应立即停机检查。观察电动机有无振动、噪声和异常气味电动机若出现振动，会引起与之相连的负载部分不同心度增高，形成电动机负载增大，出现超负荷运行，就会烧毁电动机。因此，电动机在运行中，尤其是大功率电动机更要经常检查地脚螺栓、电动机端盖、轴承压盖等是否松动，接地装置是否可靠，发现问题及时解决。噪声和异味是电动机运转异常、随即出现严重故障的前兆，必须随时发现开查明原因而排除。

4.3.2通过多种渠道经常检查。检查电动机的温度及电动机的轴承、定子、外壳等部位的温度有无异常变化，尤其对无电压、电流指示及没有过载保护的电动机，对温升的监视更为重要。电动机轴承是否过热，缺油，若发现轴承附近的温升过高，就应立即停机检查。轴承的滚动体、滚道表面有无裂纹、划伤或损缺，轴承间隙是否过大晃动，内环在轴上有无转动等。出现上述任何一种现象，都必须更新轴承后方可再行作业。注意电动机在运行中是否发出焦臭味，如有，说明电动机温度过高，应立即停机检查原因。

4.3.3保持电动机的清洁，特别是接线端和绕组表面的清洁。不允许水滴、油污及杂物落到电动机上，更不能让杂物和水滴进入电动机内部。要定期检修电动机，清洁内部，更换油等。电动机在运行中，进风口周围至少3m内不允许有尘土、水渍和其他杂物，以防止吸入电机内部，形成短路介质，或损坏导线绝缘层，造成匣间短路，电流增大，温度升高而烧毁电动机。所以，要保证电动机有足够的绝缘电阻，以及良好的通风冷却环境，才能使电动机在长时间运行中保持安全稳定的工作状态。

4.3.4要定期测量电动机的绝缘电阻，特别是电动机受潮时，如发现绝缘电阻过低，要及时进行干燥处理。

4.3.5对绕线式电动机，要经常注意电刷与滑环间的火花是否过大，如火花过大。要及时做好清洁工作，并进行检修。

4.3.6保持电动机在额定电流下工作电动机过载运行，主要原因是由于拖动的负荷过大，电压过低，或被带动的机械卡滞等造成的。若过载时间过长，电压过低，或被带动的机械卡滞等造成的。若过载时间过长，电动机将从电网中吸收大量的有功功率，电流便急剧增大，温度也随之上升，在高温下电动机的绝缘便老化失效而烧毁。因此，电动机在运行中，要注意检查传动装置运转是否灵活、可靠：连轴器的同心度是否标准；齿轮传动的灵活性等，若发现有滞卡现象，应立即停机查明原因排除故障后再运行。

4.3.7检查电动机三相电流是否平衡，其三相电流任何一相电流与其他两相电流平均值之差不允许超过10％，这样才能保证电动机安全运行。如果超过则表明电动机有故障，必须查明原因及时排除。

第8篇

关键词：电动机无功补偿谐波

三相交流异步电动机具有一系列优点，作为动力设备在各行业中获得极广泛的应用，它在运行中依靠磁场传递进行能量转换来工作，不仅消耗有功功率，也需要无功工率。属感性负荷，因此功率因数较低，约为0.76～0.89，一般需要并联电容器进行补偿，以提高功率因数，同时也提高了端电压，有利于电动机的起动。

电动机进行无功补偿具有增容、节能、提高出力等优点，经济效益显著，目前已得到推广应用，但在推广中，对某些可能存在的问题(例如谐波的危害等)并没给予足够的重视与研究，现笔者通过下面实例说明，电动机进行无功补偿时，若条件合适，同样存在因谐波放大而造成的危害，应引起我们的注意。

1概况

我省境内某抽水站，安装运行3台180kW电动机，由于该站地处电网末端，电压较低，电机经常起动困难，为了提高功率因数和电压，用自愈式并联电容器(电容器回路中未串联电抗器)进行无功补偿，但是当电容器接入电网运行后，时间不长，就出现电容器损坏现象，随着运行时间增加，损坏的电容器越来越多，当时，怀疑电容器质量不良，就更换了电容器，但更后，仍出现同样问题，有关方面才怀疑是否存在其他原因，向我们提出咨询。

我们根据情况进行分析后认为，虽然该站地处农村，附近没有任何谐波源存在，电动机本身一般不作为谐波负荷处理，也没有见到过电动机进行无功补偿后发生谐波危害的报导，但还是不应排除存在谐波危害的可能，应先进行谐波测试与分析。

2电动机是产生高次谐波电流的谐波源

为了了解系统谐波情况，在低压母线上仅有3台电动机的运行工况时，进行了谐波测试与分析，为便于比较，将测试数据列于表1。

从表1中所列数据可以看到，谐波电流以3次及17次为主，根据测试数据，进行谐波功率计算后可知，3次谐波功率与基波功率方向相反，而17次谐波功率与基波功率方向相反，由此可判断3次谐波电流系由电源的3次谐波电压所产生，而17次谐波电流则由电动机所产生。对其他各次谐波进行计算，即可知16次等部分谐波电流亦由电动机所产生，因此电动机是产生高次谐波电流的谐波源，17次及其他各次谐波注入电网，使电网电压波形畸变，其中17次谐波电压高达4.727%，超过了GB／T14549-1993《电能质量公用电网谐波》中不大于4%的限值，同时也导致电压总谐波率达到5.563%，也超过了不大于5%的规定。

3无功补偿装置投入后产生了谐波放大现象

在低压母线运行着3台电动机的工况下投入无功补偿装置，对电容器回路进行谐波测试，发现由于谐波放大，通过电容器的高次谐波电流很大，表2中列出了测试数据。

从表2中所列数据不难看出，无功补偿装置投运后，发生了严重的谐波放大现象，其中16次与17次谐波电流已分别达到基波电流的129.2%与237.1%，而自愈式并联电容器国标中规定，包括谐波电流在内的允许过电流为1.3倍额定电流，因此，这时的谐波电流值是相当大的。

同时，电网的电压波形畸变加剧，低压母线电压的16与17次谐波电压含有率，分别由电容器投入前的1.886%与4.727%，增大到6.998%与11.34%，母线电压总畸变率亦由5.563%增大到14.71%，大大超过谐波国标的有关限制值，谐波电压的增大，说明注入电网的谐波电流也相应增大。

谐波电压的增大，将直接影响连接于该母线的各种电气设备的安全运行，资料表明，电动机在较高的谐波电压作用下，将发热烧坏，寿命缩短。

4电容器早期损坏的原因

4.1畸变的电压波形使电容器局部放电性能下降

由于谐波的存在，电压波形发生畸变，使电压峰值增高，呈锯齿状尖顶波。图1所示为实侧的电压波形。

一些试验表明，尖顶波电压易在介质中诱发局部放电，而且因电压变化速率快，引起的局部放电强度也较大，这将对电容器绝缘介质的老化起加速作用。

电容器的局部放电性能一般可用起始放电场强与局放熄灭场强两个参数来表征，若局放熄灭场强低于工作场强那么由于操作过电压所诱发的局部放电就可能在工作场强下不能熄灭，而形成长时间的局部放电。

试验表明，当电源电压含有谐波时，电容器的局部放电起始电压和熄灭电压均相应下降，而且当谐波含量较大，谐波次数越高，下降幅值越大。

虽然自愈式并联电容器国标中对局部放电性能未作明确要求，但是局部放电对绝缘介质的影响是客观存在的，长时间的局部放电，必然加速绝缘介质的老化，使其自愈性能恶化，最终导致电容器损坏。

4.2严重的谐波过电流使电容器损耗功率增加，导致电容器异常发热

在电容器的标准中，允许通过电容器的稳态过电流，应不超过电容器在额定频率，额定正弦电压下产生的电流的1.3倍，这个稳态过电流是由谐波和过电压共同作用的结果。



在本次测试中，电压没有超过额定电压，故过电流仅是谐波作用下的结果，现根据实际参数计算其过流情况，根据测试时基波电压为181.5V（相电压）谐波电流为基波电流的304.6％，电容器额定电压400V，三相三角接法，由此可计算得其稳态过电流对额定电流的比值为：

式中：Ie为通过电容器的稳态过电流；

Ie1为电容器在额定频率，额定电压下产生的电流

过电流对电容器的影响主要是热效应，而热效应决定于损耗功率的大小，损耗功率与通过的电流平方成正比。

根据电容器允许过电流条件，可计算得实际损耗增加倍率S：

即电容器的实际损耗功率为允许值的3.76倍，因此，在如此大的损耗功率下，电容器将异常发热，必然使其绝缘迅速老化而早期损坏。

5小结

第9篇

关键词：变频器容量选择校验

引言：

随着电力电子学、微电子学、计算机技术和控制理论的迅速发展，交流传动系统，在宽调速范围高稳速精度、快速响应和四象限运行等性能方面也达到了与直流调速媲美的效果。尤其是让变频器为核心的变频调速因其优异的调速性能而被公认为最有发展前途的调速方式。目前，变频器已迈进了高性能、多功能、小型化和廉价化阶段。为便于变频器的合理使用，本文将对变频器容量选择过程作简略探讨。

1、变频器容量的选择

变频器容量的选择是一个重要且复杂的问题，要考虑变频器容量与电动机容量的匹配，容易偏小会影响电动机有效力矩的输出，影响系统的正常运行，甚至损坏装置，而容量偏大则电流的谐波分量会增大，也增加了设备投资。

1.1变频器容量选择的步骤：

变频器容量选择可分三步：

（1）了解负载性质和变化规律，计算出负载电流的大小或作出负载电流图I=f(t)。

（2）预选变频器容量及其他

（3）校验预选变频器。必要时进行过载能力和起动能力的校验。若都通过，则预选的变频器容量便选定了；否则从（2）开始重新进行，直到通过为止。

在满足生产机械要求的前提下，变频器容量越小越经济。

1.2基于不用电动机负载电流下变频器容量的选择

一般地说，变频器的容量有三种表示方法：①额定电流；②适配电动机的额定功率。③额定视在功率。不管是哪一种表示方法，归根到底还是对变频器额定电流的选择，应结合实际情况根据电动机有可能向变频器吸收的电流来决定。通常变频器的过载能力有两种：①1.2倍的额定电流，可持续1分钟；②1.5倍的额定电流，可持续1分钟；而且变频器的允许电流与过程时间呈反时限的关系。如1.2(1.5)倍的额定电流可持续1min；而1.8(2.0)倍的额定电流，可持续0.5min。这就意味着：①不论任何时候向电动机提供在1min（或0.5min）以上的电流都必须在某些范围内。②过载能力这个指标，对电动机来说，只有在起动（加速）过程中才有意义，在运行过程中，实际上等同于不允许过载。

下面讨论如何根据电动机负载电流的情况来选择变频器的容量。

1.2.1一台变频器只供一台电动使用，即一拖一。

在计算出负载电流后，还应考虑三个方面的因素：①用变频器供电时，电动机电流的脉动相对工频供电时要大些；②电动机的起动要求。即是由低频低压起动，还是额定电压、额定频率直接起动。③变频器使用说明书中的相关数据是用该公司的标准电机测试出来的。要注意按常规设计生产的电机在性能上可能有一定差异，故计算变频器的容量时要留适当余量。

（1）恒定负载连续运行时变频器容量的计算。

由低频低压起动或由软起动器起动，而变频器只用来完成变频调速时，要求变频器的额定电流稍大于电动机的额定电流即可：IFN≥1.1IMN，其中，IFN—变频器额定电流，IMN——电动机额定电流。

额定电压、额定频率直接起动时，对三相电动机而言，由电动机的额定数据可知，起动电流是额定电流的5—7倍。因而得用下式来计算变频器的频定电流。

IFN≥Imst/KFg

式中Imst—电动机在额定电压，额定频率时的起动电流。

KFg—变频器的过载倍数

（2）周期性变化负载连续运行时变频器容量的计算。

很多情况下电动机的负载具有周期性变化的特点。显然，在此情况下，按最小负载选择变频器的容量，将出现过载，而按最大负载选择，将是不经济的。由此推知，变频器的容量可在最大负载与最小负载之间适当选择，以便变频器得到充分利用而又不到过载。

首先作出电动机负载电流图n=Φt)及I=f(t),然后求出平均负载电流Iav再预选变频器的容量，关于Iav的计算采用如下公式：

Iav=（I1t1+I2t2+…+Ijtj+…）÷（t1+t2+…+tj+…）

考虑到过渡过程中，电动机从变频器吸收的电流要比稳定运行时大，而上述Iav没有反映过渡过程中的情况。因此，变频器的容量按IFN≥（1.1—1.2）Iav修正后预选（式中，Ij为第j段运行状态下的平均电流，tj为第j段运行状态下对应的时间，同时若过渡过程在整个工作过程中占较大比重，则系数(1.1—1.2)选偏大的值。

（3）非周期性变化负载连续运行时变频器容量的计算。

这种情形一般难以作出负载电流图，可按电动机在输出最大转矩时的电流计算变频器的额定电流，可用该式IFN≥IM(max)/KFg（式中IM(max)）为电动机在输出最大转矩时的电流，确定。

1.2.2一台变频器同时供多台电动机使用，即一拖多

除了要考虑一拖一的几种情形外，还可以根据以下三种情况区别对待。

（1）各台电动机均由低频低压起动，在正常运行后不要求其中某台因故障停机的电动机重新直接起动，这时变频器容量按IFN≥IM(max)+ΣIMN，（式中ΣIMN，为其余各台电动机的额定电流之和。IMst(max)为最大电动机的起动电流？

（2）一部分电动机直接起动，另一部分电动机由低频低压起动。

除了使电动机运行的总电流不超过变频器的额定输出电流之外，还要考虑所有直接起动电动机的起动电流，即IFN≥(ΣIMst’+ΣIMN’)/KFg，（式中，ΣMisty为所有直接起动电动机在额定电压，额定频率下的起动电流总和，ΣIMN为全部电动机额定电流的总和）。

上述是变频器容量选择的一般原则和步骤。生产实际中，还需要针对具体生产机制的特殊要求，灵活处理，很多情况下，也可根据经验或供应商提供的建议，采用一些比较实用的方法。

2、变频器起动加速为能力的校验

在电动机起动（加速）的过程中电动机不仅要负担稳速运行的负载转矩，还要负担加速转矩，如果生产机械对起动（加速）时间无特殊要求，可适当延长起动（加速为）时间来避让峰值电流。若生产机械对起动（加速）时间有一定要求，就要慎重考虑。如前所述，变频器的允许电流与过程时间呈反时限关系。如果电动机起动（加速）时，其电流小于变频器的过载能力，则预选容量通过，如果电动机起动（加速）时，其电流已达到变频器的过载能力，而要求的加速时间又与变频器过载能力规定的时限发生冲突，这时，变频器的容量应在预选容量的基础上增容。

第10篇

1引言

在现代化生产过程控制中，执行机构起着十分重要的作用，它是自动控制系统中不可缺少的组成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机构的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比，一旦出厂，这一速度固定不可调整，其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊断措施以及必要的通信手段，系统的安全性较差，不便与计算机联网。鉴于以上原因，采用传统的大流量电动执行机构的控制系统，可靠性和稳定性较差。随着计算机网络、现场总线等技术在工业过程中的应用，这种执行机构已远远不能满足工业生产的要求。笔者设计的大流量电动执行机构，采用机电一体化技术，将阀门、伺服电机、控制器合为一体，利用异步电动机直接驱动阀门的开与关。通过内置变频器，采用模糊神经网络，实现阀门的动作速度、精确定位、柔性开关以及电机转矩等控制。该电动执行机构省去了用于控制电机正、反转的接触器和可控硅换向开关模件、机械传动装置和复杂、昂贵的控制柜和配电柜，具有动作快、保护较完善、便于和计算机联网等优点。实际运行表明，该执行机构工作稳定，性能可靠。

2电动执行机构的硬件设计及工作原理

电动执行机构控制系统原理框图如图2-1所示。智能执行机构从结构上主要分为控制部分和执行驱动部分。

控制部分主要由单片机、PWM波发生器、IPM逆变器、A/D、D/A转换模块、整流模块、输入输出通道、故障检测和报警电路等组成。执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。

系统工作原理：

霍尔电流、电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号，经A/D转换后送入单片机。单片机通过8255控制PWM波发生器，产生的PWM波经光电耦合作用于逆变模块IPM，实现电机的变频调速以及阀位控制。逆变模块工作时所需要的直流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到。

控制系统各功能元件的选型与设计：

1)单片机选用INTEL公司生产的8031单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号；处理IPM发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系统反馈信号；

2)三相PWM波发生器PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂，有温漂现象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能，文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。

3)智能逆变模块IPM为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5．5kW的三相异步电机，其额定电压为380V，功率因数为0．75。经计算可知，选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，是一种高性能的功率开关器件。

4)位置检测电路位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。导电塑料电位器目前较为流行，但它是有触点的，寿命也不可能很长，精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器，这种传感器是无触点的，且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点。

5)电压、电流及检测检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩，以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0～50Hz，采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小，采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流，对于IPM输出电压的检测采用分压电路。如图2-2所示。

6)通讯接口为了实现计算机联网和远程控制，选用MAX232作为系统的串行通讯接口，MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路，可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS－232标准电平，把其它微机送来的RS－232标准电平转换成TTL电平给8031，实现单片机与其它微机间的通讯。

7)时钟电路时钟电路主要用来提供采样与控制周期、速度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路DS12887。DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM，可用来存入需长期保存的数据。

8)液晶显示单元为了实现人机对话功能，选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择，可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字和图形相结合的方式，显示直观、清晰。

9)程序出格自恢复电路为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常，选用MAX705组成程序出格自恢复电路，监视程序运行。如图2-3所示，该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。

工作原理为：一旦程序出格，WDO由高变低，由于微分电路的作用，由“与非”门输入引脚2变为高电平，引脚2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲，使单片机产生一次复位，复位结束后，又由程序通过P1．0口向MAX705的WDI引脚发正脉冲，使WDO引脚回到高电平，程序出格自恢复电路继续监视程序运行。阀位及速度控制原理

阀位及速度控制原理框图如图3-1所示。

采用双环控制方案，其中内环为速度环，外环为位置环。速度环主要将当前速度与速度给定发生器送来的设定速度相比较，通过速度调节器改变PWM波发生器载波频率，实现电机的转速调节。速度调节器采用模糊神经网络控制算法(具体内容另文叙述)。

外环主要根据当前位置速度的设定，通过速度给定发生器向内环提供速度的设定值。由于大流量阀执行机构在运行过程中存在加速、匀速、减速等阶段。各阶段的时间长短、加速度的大小、在何位置开始匀速或减速均与给定位置、当前位置以及运行速度有关。速度给定发生器的工作原理为：通过比较实际阀位与给定阀位，当二者不相等时，以恒定加速度加速，减速点根据当前速度、阀位值、阀位给定值的大小计算得来。

执行机构各阶段运行速度的计算原理

图3-2为执行机构的典型运行速度图，它由若干段变化速率不同的折线组成。将曲线上速率开始发生改变的那一点称为起始段点，相应的时间称为段起始时间，如图3-2中的t(i)(i＝0，1，2，……)，相应的速度称为段起始速度，如图3-2所示v(i)(i＝0，1，2，…)。

设第i段速度的变化速率为ki，则有：

式中：Δv为两段点之间的速度变化值，Δv＝vi＋1－vi；

Δt为两段之间的时间，Δt＝ti＋1－ti。

显然，当ki＝0时为恒速段，ki＞0时为升速段，ki＜0时为减速段。任意时刻的速度给定值为：

Ts为采样周期。

变化速率ki的取值由给定位置、当前位置以及运行速度的大小确定。

4关键技术问题的解决

该电动执行机构采用了最新的变频调速技术，电机驱动功率小于5．5kW。用户可根据需要设定力矩特性，根据控制的阀设定速度，速度分多转式、直行程、角行程3种方式。控制系统由阀位给定和阀位反馈信号构成的闭环系统，控制特性视运行方式、速度而定，并具有自动过流保护、过载保护、超压、欠压、过热、缺相、堵转等保护功能。

该执行机构解决的关键性技术问题主要有：

1)阀门柔性开关柔性开关主要是为了当阀关闭或全开时，保证阀门不卡死与损伤。执行机构内部的微处理器根据测得的变频器输出电压和电流，通过精确计算，得出其输出力矩。一旦输出力矩达到或大于设定的力矩，自动降低速度，以避免阀门内部过度的撞击，从而达到最优关闭，实现过力矩保护。

2)阀位的极限位置判断阀位的极限位置是指全开和全关位置。在传统执行机构中，该位置的检测是通过机械式限位开关获得的。机械式限位开关精度低，在运行中易松动，可靠性差。在文中，电动执行机构极限位置通过检测位置信号的增量获得。其原理是，单片机将本次检测的位置信号与上次检测的信号相比较，如果未发生变化或变化较小，即认为己达到极限位置，立即切断异步电机的供电电源，保证阀门的安全关闭或全开。省去了机械式限位开关，无需在调试时对其进行复杂的调整。

3)电机保护的实现为了防止电机因过热而烧毁，单片机通过温度传感器连续检测电机的实际运行温度，如果温度传感器检测到电机温度过高，自动切断供电电源。温度传感器内置于电机内部。

4)准确定位传统的电动执行机构在异步电机通电后会很快达到其额定动作速度，当接近停止位置时，电机断电后，由于机械惯性，其阀门不可能立即停下来，会出现不同程度的超程，这一超程通常采用控制电机反向转动来校正。机电一体化的大流量电动执行机构根据当前位置与给定位置的差值以及运行速度的大小超前确定减速点的位置及减速段变化速率ki，使阀门在较低的速度下实现精确的微调和定位，从而将超程降到最低。

5)模拟信号的隔离。

对于变频器的直流电压以及输出的三相电压，它们之间的地址不一致，存在着较高的共模电压，为了保证系统的安全性，必须将它们彼此相互隔离。采用LM358和4N25组成了隔离线性放大电路。如图4-1所示，采用±15V和±12V两组独立的正负电源。若运放A的反相端电位由于扰动而正向偏离虚地，则运放A输出端的电位将降低，因而光电耦合器的发光强度将增强，则使其集射极电压减小，最后使运放A反相端的电位降低，回到正常状态。若A的反相端电位负向偏离虚地，也可以重回到正常状态。从而增强了系统的抗干扰性。

5结束语

该执行机构集微机技术和执行器技术于一体，是一种新型的终端控制单元，其电机是通过内部集成的一体化变频器来控制，因此，同一台智能执行机构可以在一定范围内具有不同的运行速度和关断力矩。该智能执行机构采用了液晶显示技术，它利用内置的液晶显示板，不仅可以显示阀门的开、关状态和正常运行时阀门的开度，还可以通过菜单选择运行参数设定，当系统出现故障时，能显示出故障信息。总之，该执行机构集测量、决断、执行3种功能于一体，顺应了电动执行机构的发展趋势，它的研制成功给电动执行机构的研究开发提供了新的思路。

参考文献

［1］邓兵，等．数字阀门电动执行机构［J］．自动化仪表，2001(1)．

［2］LiuJianhou．Theresearchonreliabilityandenvironmentadaptabilityofelectriccontrolvalveusedinunclearpowerstation［J］．MaintainabilityandSafety，vol．2，Dalian，China，28－31August2001．

［3］AntsaklisPJ．Intelligenceandlearning［J］．IEEEControlSystMag，1995(15)．

第11篇

1）实际导通时栅极偏压一般选12～15V为宜；而栅极负偏置电压可使IGBT可靠关断，一般负偏置电压选－5V为宜。在实际应用中为防止栅极驱动电路出现高压尖峰，最好在栅射之间并接两只反向串联的稳压二极管。

2）考虑到开通期间内部MOSFET产生Mill－er效应，要用大电流驱动源对栅极的输入电容进行快速充放电，以保证驱动信号有足够陡峭的上升、下降沿，加快开关速度，从而使IGBT的开关损耗尽量小。

3）选择合适的栅极串联电阻（一般为10Ω左右）和合适的栅射并联电阻（一般为数百欧姆），以保证动态驱动效果和防静电效果。根据以上要求，可设计出如图1所示的半桥LC串联谐振充电电源的IGBT驱动电路原理图。考虑到多数芯片难以承受20V及以上的电源电压，所以驱动电源Vo采用18V。二极管V79将其拆分为＋12．9V和－5．1V，前者是维持IGBT导通的电压，后者用于IGBT关断的负电压保护。光耦TLP350将PWM弱电信号传输给驱动电路且实现了电气隔离，而驱动器TC4422A可为IGBT模块提供较高开关频率下的动态大电流开关信号，其输出端口串联的电容C65可以进一步加快开关速度。应注意一个IGBT模块有两个相同单管，所以实际需要两路不共地的18V稳压电源；另外IGBT栅射极之间的510Ω并联电阻应该直接焊装在其管脚上（未在图中画出），而且最好在管脚上并联焊装一个1N4733和1N4744（反向串联）稳压二极管，以保护IGBT的栅极。

2实验结果及分析

在变换器的LC输出端接入两个2W／200Ω的电阻进行静态测试。实验中使用的仪器为：Agi－lent54833A型示波器，10073D低压探头。示波器置于AC档对输出电压纹波进行观测，波形如图5所示。由实验结果看，输出纹波可以基本保持在±10mV以内，满足设计要求。此后对反激变换器电路板与IGBT模块驱动电路板进行对接联调。观察了IGBT栅极的驱动信号波形。由实验结果看，IGBT在开通时驱动电压接近13V，而在其关断时间内电压接近5V。这主要是电路中的光耦和大电流驱动器本身内部的晶体管对驱动电压有所消耗（即管压降）造成的，故不可能完全达到18V供电电源的水平。

3结论

第12篇

机电自动化产品的功能十分强大，可以进行自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护等多种功能，实现了智能化，因此可以满足人们的多种应用需求，可以在多种场合、多种领域得到使用。强大的功能使得机电自动化产品具有很大的灵活性，因此应变能力较强。机电自动化产品的生产以及不断革新，大大改变了人们的生产与生活方式，将人们从繁重的工作压力中解放出来，有助于改善劳动条件，推动自动化生产的进行，提高生产效率与生产能力等。自动化的生产可以更好实现资源优化配置，并能够在不断实践中不断改革工艺与生产技术等，不断减少耗材。

2机电自动化技术的发展趋势

2.1智能化21世纪是一个信息化的时代，计算机技术以及网络技术的发展极大地改变了人们的思维方式，促使了人工智能概念的提出以及技术的发展。目前，人工智能是人们重点研究的方向之一，越来越受到人们的重视，将人工智能运用到机电领域，实现人机智能化是一个重大突破。智能化就是在机器行为等一切理论基础上，运用人工智能，计算机、动力学等学科，使其逐渐成为自动化产品的智能，但是要想使它完全达到人类智能几乎是不可能的，但是通过一些高性能，速度的微处理器，运用多学科的知识，赋予其较低等级的智能却是完全可以实现的，因此在未来，机电自动化技术会逐步实现智能化，由低等级的智能逐步向较高等级的智能水平发展。

2.2网络化网络技术的发展以及普及，将全球各地的人们联系在一起，基于网络技术产生了多种控制技术，其远程控制终端更是为自动化本身产品量身定做的。随着网络和总线技术的推广与应用，网络化的趋势已经无可阻挡，采用采用家庭网络技术连接电器就可以有效实现计算机家庭化，因此在未来，网络化必将会成为机电自动化技术的发展趋势。

2.3模块化机电自动化技术涵盖很多方面，从机电自动化技术可以衍生出多种多样的产品，因此生产机电自动化产品是一个相当艰巨的过程。工作人员研制和开发一定程度上的标准机械接口、电气接口等的机电自动化技术产品单元是很困难的，如果拥有标准的单元，就可以在标准单元的基础上迅速进行产品研发要创新，也可以迅速扩大机电自动化产品的生产规模，这就需要进行模块化，并要在这基础上制定出每个模块的生产原则以及标准等，从而确保生产出的产品合乎要求。

2.4人性化机电自动化产品制造出来的目的是为人类服务，在未来，机电自动化产品会更加注重设计与功能实现的人性化。要使机电自动化产品更加具有人性化就要重点思考两个问题：一是如何给自动化的实现更加人性化的一些功能？这个问题实际上是要求机电自动化产品的设计与制造更加凸显人机一体化技术，如制造家用机器人等。二：如何模仿生物机理，研制出各种机电自动化技术产品？

2.5微型化20世纪80年代末掀起了一股微型化风潮，MEMS就代表微电子机械系统，也就是使机电系统逐步朝着微米、纳米级方向发展，这样生产出的机电自动化产品体积小，便于懈怠，灵活性比较好，消耗的能量比较少，因此可以广泛应用到军事、医疗等多个领域，并有着举足轻重的作用。

2.6绿色化绿色产品要求产品从设计到生产制造的全过程都贯彻绿色环保的理念，在今天具有相当高的利用率。机电自动化产品的绿色化主要表现在无污染、能够进行回收利用，因此，设计与生产有效的绿色机电化产品会具有广阔的前景。

3结语

第13篇

关键词：电动机软启动器

1前言

滑雪的人都明白这样一个道理：突然、急剧的拉动容易使人摔倒。而在工业应用方面，许多企业每年都要为他们所使用的电动机(用于驱动风扇、压碎机、搅拌器、水泵、传送带等等)的这种突然、急剧启动浪费数百万美元，每天都有数不尽的交流电动机在不必要的处于重荷之下。

交流电动机的这种突然而剧烈的启动主要会造成以下几个方面的损失：

(1)直接在线启动或星－三角启动产生的电压和电流瞬变容易导致电气故障。电压和电流的瞬变现象可能导致当地的电网过荷，从而引起不良的电压变化，并最终影响到同电网中的其它电气设备。

(2)导致从电动机到启动设备及到强应力等这一整个驱动链的机械故障。

(3)运行故障：例如使管路系统产生压力振动，对传送带上的产品造成损坏，以及使电梯乘坐不舒适。

此外，经济效益问题也是很明显的：每一个技术问题，每一次的故障，都会因维修甚至暂停生产而导致经济损失。在工业企业的生产中，这就会导致预算外生产成本的增加。

2软启动器的开发历程

交流电动机的启动问题由来已久，人们一直在试图找出一种能够彻底解决问题的办法，在此过程中，先后主要研究开发了下面几种启动方式。

2.1星－三角启动器

星－三角启动器是一个较早的解决办法。在启动过程中，电网的相位接头和中性接头之间，电动机定子绕组与启动器进行星型连接，从而可以降低电动机电压，及至降低电流大约(图1);一旦克服主惯量之后，电动机定子绕组在电网相位接头之间的连接就呈三角形，以获得满电压和功率。然而，这种启动器不能从根本上消除机械和电气瞬变现象，只能使其稍微减弱，使他们穿过时间轴上的两个点——从随后的星－三角切换至原点。

星－三角启动法只适用于正常工况，在其它工况下，从星形到三角形之间的切换有时候比直接在线启动情况还要糟糕。

因此，星－三角启动器对于该问题来说只能算是一个粗浅而有限的解决办法。

2.2滑环电动机

另一个早期的解决办法就是滑环电动机，该电动机由一个经滑环与转子电路连接的启动变阻器启动。采用这种方法，虽然电动机的扭矩仍能维持在足以启动负荷的必要水平，但启动电流已经降低了。

在启动过程中，电动机获得速度，转子电阻逐渐降低，一旦启动变阻器完全脱离电路，电动机就可达到其最大转速，转子绕组也在该点短路，因此，电动机由此点开始作为普通的鼠笼式电动机运行。

滑环电动机的优点是扭矩较高而启动电流受到限制，主要适用于启动负荷较高的电动机，如压碎机和磨坊用电动机；而其不利之处就在于它的机械和电气结构过于复杂，且电刷、滑环、电阻器和接头的使用又使成本(包括维护成本)增加，可靠性降低。

2.3频率转换器

频率转换器从技术来说要优于上述两种解决方法：因为它可以在电动机从启动到正常运行再到停机的每一次运行循环中，对转速、扭矩和功率等所有相对变量进行精确控制；另一个重要的优点就是其控制设备为静态，即没有移动部件。其可靠性因而也提高了，维护工作量很小。

然而，频率转换器的缺点是前期投资成本相对过大，这一点限制了其在很多领域的应用，尤其在那些正常运行中实际上并不要求定时控制的设备中的应用。

不过，随着技术的不断更新以及价格的下降，频率转换器已经赢得了很大的市场。今天，它已在实际应用中取代了滑环电动机。

2.4软启动器

软启动器于20世纪70年代末到80年代初投入市场，它与频率转换器相似，同样以电子和可控硅为基础。可以这样说，它填补了星－三角启动器和频率转换器在功能实用性和价格之间的鸿沟。采用软启动器，可以控制电动机的电压，使其在启动过程中逐渐地升高，很自然地限制启动电流(图1)。这就意味着电动机可以平稳地启动，机械和电应力也降至最小；该装置还有一种附带的功能，即可用来“软”停机。

由于该启动器采用电子式电路，可以相对比较容易地通过安全和事故指示灯增强其基本功能，改善电动机的保护，简化故障查找，如失相、过电流和超高温保护，以及正常运行、电动机满电压和某些故障指示。象斜坡电压和初始电压等所有设定值都可以很容易地在启动器面板上设定。

另外，软启动器除了完全能够满足电动机平稳启动这一基本要求外，还具有很多优点，比如可靠性高、维护量小、电动机保护良好以及参数设置简单。

然而软启动器仍有一个缺陷，那就是不能长时间用于启动扭矩要求很高的电动机驱动装置上。这种局限性主要因为，软启动器实际上是靠将自身电压斜坡式抬升至最大值(而在停机过程中又逐渐下降至设定的关机水平)来完成工作。由于扭矩与电压平方成正比，连接电动机不能从一开始就达到最大扭矩，因此，软启动器更适合于水泵、风扇、传送带、电梯等轻型易启动的设备。

3ABB新型软启动器系列

ABB自从20世纪80年代初就开始研制生产软启动器，其间所获得的宝贵经验已经成功地应用到今天的新系列产品设计之中。最新的PSS系列在许多方面进行了改进(图2)，适用于电流3～515A，电源电压208～690V的电动机。

这种新产品系列具有以下几个重要的特点：

(1)集成化：在一定的安装平面上可以安装更多的软启动器。

(2)易于安装：该装置可以用螺丝钉固定到安装板(只需4个孔)上，或者，固定在安装轨上。这两种安装方式的电缆连接都很方便，且面板上有清晰的操作提示。

(3)设置方便：由于只有3种设置(启动电压斜坡、停机电压斜坡和初始电压)，软启动器的适用范围很广，面板上刻度标识非常清晰的旋转开关有助于你很方便地设定这些值。

(4)固态电路：这有利于确保最高的可靠性，并将维护工作降至最低限度，即使对于启动和停机非常频繁的设备依然如此。

3.1“内三角”连接

PSS系列中绝大部分启动器都可以与电动机的三角形电路连接，其结果就象一个星－三角启动器(图3)，称之为“内三角”连接。这种连接可使软启动器的电流负荷降低，从而使电流控制范围扩大至515A，可以满足任何较小的应用设备，并能够为用户节约更多的空间和金钱。

3.2设计安全耐用

该装置外包装坚固，并且对所有有生命的东西均有良好的绝缘，因此，不怕野蛮装卸，不会对人产生危险。其电路也基本上是无故障设计，即使遇到很难出现的内部故障，该装置也会自动关机以保护所连接的其它设备。

3.3SS03……253～25A集成软启动器

该系列软启动器设计用于额定电流在3～25A，主电压分别为230V、400V、500V以及600V的小型电动机，可以并排安装在DIN轨道上。这些启动器在主电路上都配备有旁路接头，可在正常运行时替代可控硅以减少发热。

每个启动器都可以与控制电压范围在24～110V的AC/DC或者110～480V的AC电路连接，从而减化与现有控制系统的接入程序，减少该装置的换代更新次数。

3.4PSS18/30……30/515适用于18～515A的通用启动器

这种系列的启动器适用于大型电动机，且安装和适应性更强。该系列启动器适用于额定电流为18～300A的电动机，由于它们可以象星－三角启动器一样接入三角电路(图3)，适用电流最高可达515A。这一特性使其能够比任何同类产品都更容易替代现有的星－三角启动器以实现更为平稳的启动(和停机)。

固态电路设计(主电路上无机电接头)使这种启动器特别适用于那些需要频繁启动和停机的电动机驱动装置。

所有该系列的启动器均可与一个单独的限制电路连接，从而可设定一个能与任何斜坡时间接近的最大启动电流。该功能简化了设置，尤其对于那些启动时间很长、惯量很高的设备更是如此。

这种启动器还配备了4个LED指示灯，分别表示“开机”、“满电压”、“外部故障”和“一般故障”以及1个内置式重大故障指示继电器。这些诊断功能简化了监测及故障识别。

该系列启动器的设计适用系数为110％～115％，换句话说它们可以处理连接电动机的过电流问题。

内置式旁路信号继电器可用于控制在连续运行或当利用同一启动器先后启动几台电动机时所需的旁路可控硅接头。

第14篇

1.1变电站综合自动化的特点

在电网中，变电站是非常重要的组成部分，主要是传输和分配电能，并且进行监测、控制和管理。变电站综合自动化系统具有的特征包括这些方面，首先是功能综合化，指的是结合变电站自动化系统的运行要求，综合考虑二次系统的功能，优化组合设计，以便促使继电保护和监控系统达到统一。其次是构成模块化，模块化和数字化保护、控制和测量装置，这样就可以利用通信网络来连接各个功能模块，以便有效的共享信息。再次是运行管理智能化，变电站综合自动化的实现，可以促使无人值班、人机对话得到实现，并且操作屏幕化、制表、打印以及越限监视等功能也可以实现，对实时数据库和历史数据库进行构建。

1.2变电站综合自动化系统的功能

在电网自动系统中，非常重要的一个组成部分就是变电站自动化，需要实现的功能有很多；对电网故障进行检测，以便对故障部分尽快隔离；对变电站运行实时信息进行采集，监视、计量和控制变电站运行情况；对一次设备状态数据进行采集，以便更好的维护一次设备；促使当地后备控制和紧急控制得到实现。主要有这些表现，在微机保护方面，保护站内所有的电气设备，如母线保护、变压器保护、电容器保护以及其他的安全自动装置，如低频减载、设备自投等等。其次是数据采集，在状态量方面，断路器状态、隔离开关状态以及变压器分接头信号等都属于这个方面的内容；各段的母线电压、线路电压以及电流和功率值等则属于模拟量；脉冲电度表的输出脉冲是脉冲量，促使电能测量得到实现。

1.3变电站综合自动化的结构模式

变电站综合自动化包括诸多的结构模式，如分布式系统结构、集中式系统结构、分层分布式结构等等，在对其选择的时候，需要将需要和发展规划给充分纳入考虑范围。其中，集中处理集中布置主要是在主控制室内集中布置集控式屏、台等，分布处理集中布置是在主控制室集中布置分布式单功能设备集中组屏；分布处理分散布置则是在一次设备的机柜内布置分布式单功能设备，或者是将就地就近组屏分散布置的方式给应用过来。对于部分变电站，有着较大的容量和较多的设备进出线回路数，有着较为重要的供电地位，那么就可以将分层分布式结构的双机备用系统给应用过来，将相应的辅助功能给应用过来，如保护、测量和控制及监测等，并且远方的RTU功能也可以得到实现。对于新建的变电站，如果容量不大，有着较为简单的主接线，没有较高的供电连续性要求，那么就可以将常规的配置及前置机给取消掉，将单机系统给应用过来，促使保护、测量以及控制等功能的管理得到实现。

2变电站综合自动化的应用

为了促使工程能够可靠的工作，维护和扩展比较的灵活方便，用户可以便利的进行操作和管理，通常将变电站综合自动化系统划分为三个组成部分，分别是基层、网络通信层和监视管理层。前置智能单元为系统的基层，主要是对系统最基本的功能进行执行，比如保护、测量和控制等等，为了促使网络状态不会影响到基层模块，特别是继电保护装置不受影响，需要保证保护的基本功能能够在无网络状态下完成，在研发设计基层装置的时候，尽量将自成一体的方法给应用过来。网络通信层主要是对系统后台和基本单元进行连接，为了促使网络通信可靠性得到提升，在监视网络层的时候，主要从后台和前置两个方面实现，如果有足够的条件，可以将两个独立通讯网络工作给应用过来，同时或者备用都是不错的选择。另外，因为不同数据对于安全性有着不同的要求，那么就需要结合具体情况，划分等级，这样通信的可靠性方可以得到保证。在系统中，用户最为关心的问题就是后台监控的操作、管理和维护，要求后台软件具有友好的人机界面，可以便利的进行操作；另外，功能要开放，以便能够促使未来可以较好的扩展。

3结语

第15篇

汽车发展的历史表明，上个世纪前三十年曾经兴盛一时的电动汽车与燃油汽车的市场地位发生了逆转，燃油汽车后来居上成为欧美发达国家千万家庭的宠儿，电动汽车则沦为在特定封闭区域使用的专用工具。导致这一逆转的原因与当今电动汽车遇到的困难并无二致。近百年来，电动汽车技术虽然在电池、电机、电控等各个方面都有长足的发展，其根本技术架构却无大的改变。在此期间燃油汽车不仅自身技术日臻完美，与其相配套的道路、停车场、加油站等服务设施也日益完备。今日，正像“汽车社会”、“汽车文化”等学术用语所蕴含的那样，汽车（主要是燃油汽车）不仅已经成为现代社会的生活必需品，也被赋予了丰富的文化内涵。在此背景下如果无视电动汽车现存的诸多不便，奢望人们放弃燃油汽车改用电动汽车就等于要他放弃原有的生活习惯和价值观念，无异于让人弃用智能手机改用固定电话，让人弃液晶电视而改用黑白电视，其难度可想而知。因此，在发展电动汽车已经确立为国家战略的当下，重新谋定发展路线和发展策略应该成为当务之急。在我国这样一个汽车普及率不及美国的十分之一、三分之二的新车出售给初次购车者的发展中大国，电动汽车或许只有面向家庭的首辆车，也就是说能满足跨区域远程行驶需求才有出路。既然源于十九世纪的现行电动汽车技术架构无法满足这种需求，何不回到原点从零开始进行顶层设计，创造一个新的技术体系。

二、新技术体系探讨

在续航里程短、充电时间长这两个妨碍电动汽车远程行驶的关键障碍中，续航里程虽然受电池技术制约难以比肩燃油汽车，但续航150公里～200公里还不难实现。这个距离相当于在高速公路上驶过三四个服务区或大多数人日常行驶两三天的路程，只要电力耗尽时快速得到供给，驾驶电动汽车500公里一日往返、1000公里朝发夕至亦非难事。如此，快速电力供给就成为问题的焦点。既然沿用先开发出电动汽车而后为其配套电力供给体系的传统发展策略不能解决问题，那么运用一下逆向思维，先规划一个满足需求且容易实现的电力供给体系，然后再开发适应这一电力供给体系的电动汽车会怎样。出现总理所讲的“颠覆性技术”也未可知。说到快速电力供给，首先需要界定电力供给的快与慢。多年来，人们已经习惯于燃油汽车加油所需的数分钟时间，电动汽车的快速电力供给采用这一标准顺理成章。从物理学原理来看，现存的三种电动汽车电力供给方式中，快速充电相对来讲接近这个标准但也需数倍于加油耗时的30分钟（80%），普通充电所需的数小时可说是天壤之别，只有换电方式符合标准。有报道说特斯拉换电站一分半钟可以完成一次换电操作。自从曾经的明星换电运营商BetterPlace破产以来，支持换电的观点似乎已经销声匿迹。但是，既然特斯拉又开始换电了，事情看来尚存回旋余地。多数专家认为BetterPlace的换电方式一是换电站建设运营成本高，二是电池不能在多种车型间通用，使其最终走向破产。BetterPlace的失败说明它的换电方案和商业模式行不通，但是如果据此断定换电方式行不通特斯拉首先不会认同。达成一个既定目标从来都不止有一种方法，能否成功在于能否寻找到技术可行、经济合算的解决方案，将问题简单化的最有效手段莫过于“分解”。例如古代印刷书籍采用雕版印刷技术，一页印版雕成书页的内容布局、字的形状、大小无法更改，一部书的雕版需要具有高超技艺的雕刻工匠耗费大量时日，因而书籍昂贵。活字印刷技术普及之后，一套字模可以反复用来铸造铅字，而后随意排成印版，字模和铅字的通用性保证了印刷成本的低廉。如果说快速电力供给是电动汽车的必然选择，BetterPlace失败的主要原因是没有实现电池通用化，而将雕版上的字符分解为一个个铅字可以破解通用化难题，那么何不尝试一下将电动汽车的大箱电池组分解，代之以多个（比如说十个2kWh的）参照电动自行车锂电池标准的小箱电池。以小箱电池为基础可以构建一个简单的快速电力供给体系。只要电池体积和重量都适合人力搬动，而且借用电动自行车锂电池适合快速装拆的安装结构，换电作业就可以采用纯人工方式。从人工换电出发，继而将换电站的充电功能剥离出去，剩下的数个收纳电池的专用周转货架和两三个操作人员就能构成一个典型的简约换电站。接下来要做的是，将从各个换电站剥离出来的充电服务汇集到一个大型的储能电站，充分利用夜间电网的低谷电力为电池充电。最后用货运车辆在换电站与储能电站之间往返穿梭，为各个换电站运来充满的电池并带走放空的电池。在这样一个类似WI-FI无线局域网架构的电力供给体系中，如果说换电站好比WI-FI热点、储能电站好比无线路由器、货运车辆好比无线电波，一个个标准电池好比“无线电波”所携带的数字信号，那么电动汽车就相当于移动终端。可以预见，流通的商品从电转化为标准电池、消费者支付满电电池和空电电池之间的差价，上述电力供给体系各个利益相关方都能获得显而易见的经济收益。第一个受益者是电动汽车的购买者，不为电池付费却可以尽情享用别人提供的电，自然也就无需关心电池的价格寿命几何。电池制造者则不再因百来个“鸡肋”般的订单而苦恼，可以日复一日地生产同样的电池。电动汽车制造者不再为选用多大的电池而殚精竭虑，可以按自己的喜好灵活设计续航里程，只需考虑如何将所需个数的电池塞进车里。城市的管理者不必再为从哪里挤出充换电站的建设用地、为如何压迫小区物业放行充电桩安装、为可能到来的配电网增容改造而苦恼，只需将电动汽车的基础设施建设交给电力供给体系的运营者就万事大吉。电力供给体系的运营者的收益则更大。先是从“先有鸡还是先有蛋”的无休止口水官司中脱身，不说“鸡”也不说“蛋”，转而建造一个相当于自然界中“野生原鸡”进化地位的储能电站，先收获着电网峰谷电价差的利益，随着电动汽车拥有量的增加逐步转身为充电工厂，等到流通中标准电池寿命期来临梯级利用自然而然地发生，充电工厂再一次转化为储能电站。其次电力供给体系运营者不必烦恼换电站如何“建”只需筹划“搁”在哪里，只要能腾出几十平米的场地，加油站、公共停车场、居民小区、工厂商场都可以加入换电站的行列。

不仅如此，这些换电站的数量、换电站的地点和容量可以随时根据形势的发展任意调整。长远看，不仅这样的储能电站很容易与风力光伏电站相融合，如果将标准电池看作一个大的“充电宝”其应用领域甚至可以涵盖日常生活、生产的方方面面。有了电力供给体系和适合人工换电的小箱标准电池，接下来的课题就是能否将这些标准电池用于电动汽车的电源系统。其关键在于处理好三个问题：一是电池的安装位置，二是电池固定可靠便于快速更换安装结构，三是电池与电机之间的电气连接关系。对于采用一个大箱电池的电动汽车而言，考虑到车内空间和车辆重心、轴荷，其安装位置大多利用座椅下的空间安装在车辆下部中间位置。当采用多数个标准电池时，安装位置不仅可以在前后座椅下面还可以在引擎仓或者行李箱的边角处分布安装，设计者的选择自由度大大提高。若说电池安装结构，QB/T4428-2012《电动自行车用锂离子电池产品规格尺寸》所定电池外壳滑槽及配对的安装滑道是现成可用的，既安装可靠又方便插拔。至于电池与电机间的电气连接关系则需要多些文字加以说明。电动汽车以数个小箱标准电池为电源，除去上面所述种种以外还可为解决高电压触电风险、简化整车电池管理系统、简化电池热管理等电池相关问题创造机会。通常的电动汽车为在限制过大电流的条件下保证驱动电机的输出功率，单个大箱电池的工作电压多在300V以上。将电压分解给十个小箱标准电池，每个标准电池的电压就低于40V，处于安全电压范围内。如果不将这些电池串联一起而是分别经逆变器接入驱动电机，高电压的弊端就可以彻底根除。驱动电机可以相应地将定子绕组分解为十个分绕组，工作时各个分绕组产生的磁通势相叠加与原绕组相当。各个标准电池分别接入驱动电机还可以带来一个好处，电池均衡的对象不再是整个电源系统而转化为各个标准电池，所涉单体电池数量仅为整体电池的十分之一。更有意义的是，十个标准电池分别经逆变器接入具有十个分绕组的驱动电机，其功效相当于用十个小电机共同承担电动汽车的驱动。从理论上讲可以分别控制每个分绕组参与或者不参与驱动，利于电动汽车应对多种复杂工况。尤其是在电动汽车起步或者加速时确保全部分绕组参与驱动抑制大电流冲击，巡航行驶时控制各个分绕组逐次停歇方便相应的小电池散热，当某个分绕组或者为其供电的标准电池发生故障时其余分绕组继续工作就能避免电动汽车突然失速。

三、总结