滑差電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的故障處理

趙燕南 廣東省城市建設(shè)技師學(xué)院

滑差電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的故障處理

趙燕南 廣東省城市建設(shè)技師學(xué)院

本文介紹了滑差電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及優(yōu)點(diǎn)，簡述了調(diào)速系統(tǒng)的工作原理和特性；對其產(chǎn)生常見故障的情況作了分析，并介紹了維修和調(diào)試的方法。

電磁調(diào)速；原理；自動調(diào)速；故障現(xiàn)象；調(diào)試與運(yùn)行；檢修與維護(hù)

滑差電動機(jī)是電磁調(diào)速異步電動機(jī)的簡稱，其特點(diǎn)是在異步電動機(jī)軸上裝有一個(gè)電磁轉(zhuǎn)差離合器，控制電磁轉(zhuǎn)差離合器勵磁繞組中的電流，就可調(diào)節(jié)離合器的輸出轉(zhuǎn)速。它由異步電動機(jī)、轉(zhuǎn)差離合器和控制裝置組成。是具有測速反饋系統(tǒng)的控制裝置，能在比較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行平滑的無級調(diào)速。電機(jī)在長期的使用和運(yùn)行過程中由于環(huán)境及損耗等原因會造成故障，本文描述了此電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)的常見問題和處理方法。

1 滑差電動機(jī)自動調(diào)速系統(tǒng)

如圖1所示，控制器是由晶閘管主回路，給定、測速反饋電路，放大與觸發(fā)電路三大部分組成。

1.1 主回路

轉(zhuǎn)差離合器主回路，采用晶閘管半波可控整流電路。由按鈕開關(guān)S，螺旋熔斷器FU1，壓敏電阻RV，晶閘管V12組成。晶閘管的過壓保護(hù)由R1、C1，以及勵磁繞組YC的續(xù)流二極管組成。外部220V電源經(jīng)插件X1引入，經(jīng)開關(guān)S和熔斷器FU1作為勵磁繞組YC的電源，也作為勵磁繞組YC的短路保護(hù)。壓敏電阻RV保護(hù)交流電源側(cè)的浪涌電壓，當(dāng)其侵入主回路時(shí)，RV阻值變小，流過大電流，使FU1的熔斷，切斷主回路電源，保護(hù)控制器。電阻R1和電容C1構(gòu)成晶閘管的內(nèi)部過電壓保護(hù)，防止V12被過電壓擊穿。滑差離合器的勵磁繞組是電感性負(fù)載，采用續(xù)流二極管V1并聯(lián)，確保繞組內(nèi)電流的連續(xù)性。晶閘管V12的導(dǎo)通角越大，輸出的直流電壓越高，勵磁繞組的電流越大，負(fù)載軸的轉(zhuǎn)速就越高。

1.2 給定和速度反饋電路

1.2.1 給定電路

電源變壓器T次級的15V交流電壓經(jīng)V5×4橋式整流器整流，電容器C3和C4分別完成高頻和低頻濾波后，再經(jīng)穩(wěn)壓集成塊N輸出直流電壓，加至給定電位器RP1的兩端，中間分接頭輸出給定電壓。

1.2.2 測速負(fù)反饋電路

負(fù)載上的測速發(fā)電機(jī)GT把負(fù)載軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)槿嘟涣麟妷?，?jīng)V6×6的橋式全波整流器整流成直流電，并經(jīng)電容器C6濾波后成為與轉(zhuǎn)速成比例的直流電壓，加至反饋電位器的兩端，電位器的中間分接頭輸出反饋電壓，與給定電壓比較后作為放大電路的輸入差動信號。

1.3 放大與觸發(fā)電路

放大電路：放大電路由晶體三極管V9、電阻R5、R6以及電容C2組成一級放大器。電源變壓器T次級的一組40V電壓經(jīng)二極管V4半波整流后，提供給放大管V9、單結(jié)晶體管V10半波脈動直流電壓，保證晶閘管的觸發(fā)信號同步落在晶閘管的正半波工作周期內(nèi)，以達(dá)到移相角范圍內(nèi)可在0～160°內(nèi)，R3作為限流電阻，穩(wěn)壓管V11的作用是削波，限制放大管V9和單結(jié)晶體管V10的工作電壓不會過高和脈沖觸發(fā)信號在一定寬度的移相角。R5和R6是發(fā)射極負(fù)載，具有一定的負(fù)反饋?zhàn)髯?，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。正反相并聯(lián)的二極管V7和V8對該放大級的輸入信號起著正負(fù)限幅作用，保證正常工作。V9集電極連接的電容器C2的作用是充放電，為下級V10提供觸發(fā)電流，V9發(fā)射極的電阻R6的作用是電流負(fù)反饋，可以補(bǔ)償由于溫度變化引起V9的漂移。該級的輸入電路并接變壓器T1，用自動控制信號的輸入。

觸發(fā)電路：由單結(jié)晶體管V10，脈沖變壓器T2、二極管V2、V3以及電阻R2、R4組成。當(dāng)電容器C2充電電壓UC達(dá)到單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓UP時(shí)，V10的e-b1 結(jié)電阻突然變小，C2開始向其放電，脈沖變壓器T2的一次繞組流過峰值電流T2的次級輸出脈沖電壓，當(dāng)C2上的電壓放電降至谷低電壓Ur時(shí)，e-b1結(jié)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，V10無輸出脈沖電流，此時(shí)C2又開始充電，當(dāng)電壓再次達(dá)到UP電壓時(shí)，C2又再次放電，V10又再次輸出脈沖信號， T2此級得到一系列的脈沖電壓。由于V9和V10的工作電壓是半波梯形電壓，其上升前沿的電壓是逐步上升，期間輸出的脈沖信號較弱，脈沖間隔也較長。只有接近或等于梯形波峰值電壓時(shí)，V10才能輸出足夠功率的觸發(fā)信號，使晶閘管導(dǎo)通，為離合器勵磁線圈提供較大的勵磁電流，負(fù)載轉(zhuǎn)軸才可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速。

2 調(diào)速系統(tǒng)常見故障維修操作

2.1 電動機(jī)運(yùn)行正常，離合器輸出軸停止轉(zhuǎn)動，控制器面板上紅色指示燈HL不亮

多數(shù)是離合器勵磁繞組的短路故障引起，是匝間短路或?qū)Φ囟搪贰嚅_電源，用500V的絕緣電阻測試儀測試拖動電機(jī)定子繞組，離合器的勵磁繞組和測速發(fā)電機(jī)的定子繞組對地的絕緣電阻不應(yīng)低于0.5 MΩ。使用同樣的兆歐表測試控制器的絕緣電阻不應(yīng)低于1 MΩ。如達(dá)不到要求，則應(yīng)將控制器進(jìn)行烘干，溫度不應(yīng)超過45°C,以免損壞元件。

維修時(shí)切斷所有電源。電機(jī)停穩(wěn)降溫后，將調(diào)速電機(jī)的上端接線蓋打開，有5個(gè)接線端子，將除了標(biāo)注有U、V、W以外，另外兩個(gè)標(biāo)注有10V字樣的端子即為調(diào)速電機(jī)的勵磁線圈引出端，發(fā)現(xiàn)由于其中一端線芯較長，安裝時(shí)被端蓋壓住，用兆歐表測量其絕緣電阻。其值未低于0.5 MΩ，說明故障是離合器勵磁繞組的接地短路。將接線剪短，緊貼端子纏繞，蓋上端蓋并固定。然后旋下螺旋熔斷器FU1的塑料蓋，保險(xiǎn)管的保險(xiǎn)絲已燒斷，換上同一規(guī)格的保險(xiǎn)絲即可。再投入運(yùn)行時(shí)，未發(fā)現(xiàn)其它異常。

2.2 運(yùn)行正常，但控制器面板轉(zhuǎn)速表指針擺動嚴(yán)重，甚至無法指示

這種現(xiàn)象多因勵磁繞組接線端子松動，電路板的插件的觸點(diǎn)接觸不良，各電位器的滑動分接頭彈性差，而機(jī)器周圍有較強(qiáng)烈震動而產(chǎn)生。一般是采用輕敲各懷疑點(diǎn)處的外殼，包括控制器的塑料外殼如故障消失即可。如果故障現(xiàn)象是發(fā)生在各電位器內(nèi)，反復(fù)多次旋動電位器旋鈕，故障現(xiàn)象就會自行消失。連接線路的接點(diǎn)松動，可以采用抽拉接線頭的方法予以確定，情況確實(shí)，擰緊接頭即可。

2.3 啟動電機(jī)合上開關(guān)，調(diào)節(jié)升速，離合器不轉(zhuǎn)

說明勵磁繞組無電流通過，原因?yàn)榻o定移相觸發(fā)環(huán)節(jié)有故障，控制器沒有電壓輸出，勵磁回路開路?？捎萌f用表測端子的直流電壓來判斷，若無電壓則故障在控制器內(nèi)，若有電壓且隨RP1的調(diào)節(jié)變化，故障在勵磁回路。首先檢查給定移相觸發(fā)環(huán)節(jié)，測試各整流橋的直流電壓，如果正常，調(diào)節(jié)RP1后電壓在0～1.3V內(nèi)變動 ,否則為電位器虛焊或動觸點(diǎn)接觸不良。檢測相關(guān)元件二極管電容有無損壞，若有則更換。用示波器觀測脈沖變壓器T2次級脈沖波，有無開路、短路故障。

2.4 啟動電機(jī)，負(fù)載端即高速運(yùn)轉(zhuǎn)，不能調(diào)速

圖1 滑差電動機(jī)的自動調(diào)速系統(tǒng)

有兩種原因：首先啟動電機(jī)，控制器未通電，輸出軸即高速運(yùn)轉(zhuǎn)。因離合器未加勵磁，輸出軸很快達(dá)到原動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，說明離合器輸入軸與輸出軸之間發(fā)生機(jī)械故障。拆開檢查后發(fā)現(xiàn)，離合器內(nèi)轉(zhuǎn)子與電樞之間的氣隙充滿灰塵，清除干凈后，重新裝機(jī)運(yùn)行正常。另一種可能是反饋系統(tǒng)有故障，當(dāng)反饋很小或者為零時(shí)，結(jié)定電壓全部加到移相觸發(fā)電路，V1提前導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖前移，V3導(dǎo)通角增大，輸出電壓及轉(zhuǎn)速大幅上揚(yáng)，造成調(diào)速系統(tǒng)不可控。解決方法為先調(diào)節(jié)RP2，加大反饋量。若無效，再檢查測速發(fā)電機(jī)是否正常，回路有無斷線等。如果測速反饋系統(tǒng)完好，則故障為給定移相觸發(fā)環(huán)節(jié)的某些元件損壞。如RP1高端脫焊，V2被擊穿或穿透電流增大，V3正向?qū)ǖ?。任何一個(gè)元件的損壞都可以造成輸出轉(zhuǎn)速過高且不可調(diào)，要將損壞元件更換。

2.5 電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)不高，僅低速運(yùn)行，反饋電位器RP2也無法調(diào)節(jié)

檢查續(xù)流二極管V1是否受損而開路，或V1引線脫焊所致。斷開電源后，將調(diào)速控制器與電機(jī)連接處的P型插頭拆開，打開塑料外殼，旋松2個(gè)小螺釘，從接插口處拔出印刷電路板，反轉(zhuǎn)向上找到V1，一端與導(dǎo)線連接，另一端用螺母緊固在電路板上，用手觸碰它與導(dǎo)線連接的焊點(diǎn)，并無松動，將此處拆開后，用萬用表的電阻檔來測量V1的正反相電阻值大致相等， V1反向電阻應(yīng)大于正向電阻，說明V1損壞，更換一個(gè)同型號的V1，用電焊鐵焊實(shí)在電路板上，后插入接插口，旋緊2個(gè)固定螺釘，蓋上外殼，連上P插頭，接通電源試車運(yùn)行。如果調(diào)速電位器RP1置于零位，晶閘管仍有輸出這可能是放大晶體管V9漏電流所至，應(yīng)予以更換。

除上述情況外，多數(shù)是因?yàn)闄C(jī)器工作環(huán)境惡劣，氣候變化反復(fù)無常，控制器內(nèi)部受潮氣侵蝕，粉塵污染，印刷電路板上元器件老化變質(zhì)，接插件XJ1受粉塵污染、氧化或接觸不良等情況而發(fā)生。因故障現(xiàn)象復(fù)雜，需較長的清理和檢修時(shí)間，為減少停機(jī)時(shí)間，通常是采用替代法解決。即先行斷開控制器電源，卸下控制器下端的7孔接插頭X1，換上同型號規(guī)格的控制器，調(diào)試后投入正常運(yùn)行。

3 控制器檢修后的調(diào)試

3.1 調(diào)試電動機(jī)的轉(zhuǎn)速

調(diào)試前將給電動機(jī)帶上大于10%的額定負(fù)載，接通電源后，調(diào)節(jié)調(diào)速電位器RP1，當(dāng)調(diào)至阻值最大時(shí)，電動機(jī)的負(fù)載軸仍然達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速。是反饋電壓過大，可調(diào)節(jié)RP2以減少反饋電壓，使轉(zhuǎn)速略高于額定轉(zhuǎn)速即可。而如果轉(zhuǎn)速過高，可能是反饋量過小，這樣會造成電動機(jī)機(jī)械特性硬變過低，必須增加反饋電壓。一般小容量電動機(jī)調(diào)至1200r/min 大容量電動機(jī)調(diào)至1320r/min左右。

3.2 電動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，有周期性擺動現(xiàn)象

改變離合器勵磁繞組的輸入電壓的極性。首先切斷電源，包括原動機(jī)的三相380V交流電源和調(diào)速控制器與單相電源的連接，打開調(diào)速電機(jī)上方裝有5個(gè)接線端子的矩形上蓋，找到標(biāo)識10A的2個(gè)端子，調(diào)換L，N的接線，再旋緊接線螺母，裝回矩形蓋，接通兩處電源。電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，故障消失。故障原因：從控制器到離合器的勵磁繞組間的導(dǎo)線連接較長，空間干擾信號在兩根導(dǎo)線上產(chǎn)生干擾電壓，此電壓與離合器勵磁繞組直流電壓疊加，使勵磁電場發(fā)生波動，磁通也產(chǎn)生變化，也與電樞的相互作用產(chǎn)生變化，整個(gè)放大器的輸入信號和輸出電流發(fā)生變化，因此，換相之后它的干擾信號與電壓信號相反，相互抵消，從而解決了問題。

3.3 如果轉(zhuǎn)速不能調(diào)低，即使RP2調(diào)至最大時(shí)，速度仍未下降

其原因是無反饋電壓?？捎萌f用表直流100V檔測量RP2的兩端電壓，如有讀數(shù)，則是RP2開路或是中間觸點(diǎn)接觸不良。而無電壓時(shí)，用萬用表交流100V檔測量測速發(fā)電機(jī)三相交流電壓。若正常，則故障點(diǎn)在三相全整流電路。若無電壓，則故障點(diǎn)在測速發(fā)電機(jī)?；铍妱訖C(jī)投入運(yùn)行，離合器出軸轉(zhuǎn)速的實(shí)際值（轉(zhuǎn)速表測量）與速度表指示值不一致，這是由于測速發(fā)電機(jī)的特性不一致，可調(diào)節(jié)電位器RP3以校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速表的讀數(shù)。

綜上所述，滑差電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的故障處理也是一個(gè)繁瑣復(fù)雜的過程，需要一定的基礎(chǔ)知識，理論知識和實(shí)際操作水平。如果要提高到較熟練和較全面的程度，需要較多的時(shí)間和精力探索和研究。

[1]趙承獲,陳偉等.電磁調(diào)速電動機(jī).電機(jī)與變壓器.中國勞動保障出版社, 2006

[2]李敬梅、謝京軍等.調(diào)速電動機(jī).電力拖動線路.中國勞動保障出版社,2007

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.044