常用交、直流電機(jī)的運(yùn)行控制研究

摘 要：近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，各類機(jī)械、電氣設(shè)備成為制造等企業(yè)必不可少的設(shè)備之一。其中發(fā)電機(jī)作為重要設(shè)備，其運(yùn)行情況直接影響企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有效性。文章將從交直流電機(jī)運(yùn)行控制重要性入手，深入分析和探討交直流電機(jī)運(yùn)行控制措施，旨在為相關(guān)企業(yè)控制電機(jī)提供參考。

關(guān)鍵詞：交流電機(jī)；直流電機(jī)；運(yùn)行控制；措施

交、直流電機(jī)是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要基礎(chǔ)，其能夠?yàn)槠髽I(yè)生產(chǎn)提供電力支持，在提高企業(yè)生產(chǎn)效率及質(zhì)量等方面發(fā)揮著積極作用。然而，受到諸多因素的影響，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，常常出現(xiàn)不平衡等問(wèn)題，在很大程度上影響了發(fā)電設(shè)備功能的有效發(fā)揮。因此加強(qiáng)對(duì)常用交、直流電機(jī)運(yùn)行控制的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，能夠提高設(shè)備運(yùn)行有效性、延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

1 交直流電機(jī)運(yùn)行控制重要性

交直流電機(jī)作為企業(yè)現(xiàn)代化、工業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)備之一，其是所有動(dòng)力機(jī)械的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，特別是自動(dòng)化生產(chǎn)要求的提升，對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)及控制提出了更高要求。如果企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，電機(jī)出現(xiàn)故障，將直接影響整個(gè)生產(chǎn)全過(guò)程[1]?？梢?jiàn)，加強(qiáng)對(duì)交直流電機(jī)運(yùn)行控制的研究勢(shì)在必行。

2 交直流電機(jī)運(yùn)行控制策略

通常而言，交直流電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，常發(fā)生故障的環(huán)節(jié)主要表現(xiàn)在起動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)速三個(gè)方面，具體來(lái)說(shuō)：

2.1 啟動(dòng)方面

工業(yè)化趨勢(shì)下，交直流發(fā)電機(jī)得到了廣泛應(yīng)用和普及，并成為企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)必不可少的設(shè)備之一。在實(shí)踐中，不僅提高了企業(yè)生產(chǎn)有效性，且提升了我國(guó)工業(yè)化水平[2]。針對(duì)交直流電機(jī)啟動(dòng)而言，要想將電機(jī)由靜止轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)先將電機(jī)接入到電源當(dāng)中，促使電機(jī)內(nèi)部能夠產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象，隨后由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閱?dòng)轉(zhuǎn)矩。在運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)將會(huì)被啟動(dòng)，并保持一定的轉(zhuǎn)數(shù)，以此來(lái)滿足其他機(jī)械設(shè)備運(yùn)行要求。一般而言，啟動(dòng)僅需要幾秒鐘的時(shí)間[3]。但是受到電機(jī)設(shè)備生產(chǎn)工藝等因素的影響，啟動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)電流產(chǎn)生不良影響。因此在啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)控制好額定電流，不允許朝著2.5倍額定電流。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)設(shè)備的有效控制，從而提高電機(jī)運(yùn)行有效性。

2.2 制動(dòng)方面

針對(duì)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)當(dāng)中的設(shè)備而言，即便在缺少動(dòng)力支持的情況下，依然會(huì)借助自身的慣性保持一定時(shí)間的旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)作為一種電氣設(shè)備，同樣如此。當(dāng)切斷電源時(shí)，設(shè)備依然會(huì)處于一種運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)對(duì)設(shè)備使用性能等產(chǎn)生消極影響?；诖?，為了避免無(wú)動(dòng)力情況下出現(xiàn)慣性旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可以采取制動(dòng)方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制性停止等處理。一般來(lái)說(shuō)，常用的方法有機(jī)械與電力兩種制動(dòng)方式和方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還出現(xiàn)了以下幾種方法。

第一，反接制動(dòng)。此方法與正反轉(zhuǎn)控制具有一定的相似之處[4]。在實(shí)踐中，在設(shè)備切斷電源的同時(shí)，將電源兩項(xiàng)調(diào)整，重新接入，其中的定子旋轉(zhuǎn)將出現(xiàn)反向力矩，促使電動(dòng)機(jī)能夠在短時(shí)間迅速停止下來(lái)。要想達(dá)到最佳效果，應(yīng)在設(shè)備尚未完全停止前切斷電源，并采用速度繼電器檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)在制動(dòng)主回路當(dāng)中增加電阻，以便達(dá)到限制反接電流的目標(biāo)。

第二，再生制動(dòng)。在直流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，如果設(shè)備處于下降狀態(tài)當(dāng)中，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的制動(dòng)力矩。電動(dòng)機(jī)在使用中，會(huì)向電網(wǎng)回送能量。

第三，電容—電磁制動(dòng)。該方法適合應(yīng)用于小型異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)中。在具體應(yīng)用過(guò)程中，主要分為兩個(gè)部分，前一段為電容制動(dòng)。后一段是當(dāng)接觸器斷開(kāi)后，電機(jī)得不到電源的支持后，常閉觸頭閉合會(huì)促使電機(jī)產(chǎn)生電容制動(dòng)，并停頓0.2～0.3s后接通繞組短路，進(jìn)行電磁制動(dòng)處理。

2.3 調(diào)速方面

電動(dòng)機(jī)作為企業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的一部分，能夠?yàn)槠渌麢C(jī)械設(shè)備提供動(dòng)力。在運(yùn)行過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)會(huì)隨著生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)狀況對(duì)速度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以此來(lái)確保生產(chǎn)工作有序進(jìn)行。因此調(diào)速成為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制的重要內(nèi)容之一。具體來(lái)說(shuō)：

一方面，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速?？梢圆扇∪N方式進(jìn)行控制，如改變極對(duì)數(shù)調(diào)速，通過(guò)對(duì)繞組的極對(duì)數(shù)進(jìn)行調(diào)整，就能夠改變速度，當(dāng)繞組有三組，可以成為三速電機(jī)；另外，轉(zhuǎn)子串接電阻，能夠?qū)﹄娮柚颠M(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的控制。一般來(lái)說(shuō)，適用于繞線式電動(dòng)機(jī)上，并在回路當(dāng)中接入調(diào)速變阻器，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速目標(biāo)；除此之外，變頻率調(diào)速，在紡織機(jī)械中應(yīng)用較多，主要是通過(guò)對(duì)電源頻率的調(diào)整，能夠促使電機(jī)同步轉(zhuǎn)速也隨之發(fā)生變化，達(dá)到理想要求。

另一方面，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。相比較來(lái)看，直流電動(dòng)機(jī)更為簡(jiǎn)單，即便內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是在很多大型、精密機(jī)床上使用仍然較多。究其根本是其內(nèi)部擁有獨(dú)立的激磁電源電機(jī)，能夠?yàn)檎{(diào)速提供一定支持。具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速過(guò)程中，常常改變其電樞電壓。結(jié)合轉(zhuǎn)速方程來(lái)看，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓存在正比關(guān)系[5]。在運(yùn)行中，電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，那么電壓也會(huì)隨之升高。但是值得注意的是，電機(jī)絕緣與整流條件限制，調(diào)整電壓僅可以從電機(jī)的額定電壓入手，將轉(zhuǎn)速控制在特定范圍當(dāng)中。不僅如此，還可以調(diào)整磁場(chǎng)速度，實(shí)現(xiàn)調(diào)速目標(biāo)，以此來(lái)滿足生產(chǎn)需求。無(wú)論是哪種形式，在實(shí)踐中，都應(yīng)堅(jiān)持低速向高速遞進(jìn)原則，先確保滿磁、然后利用調(diào)磁調(diào)速方法，由額定轉(zhuǎn)速升至為最高轉(zhuǎn)速，繼而對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整。

3 結(jié)論

根據(jù)上文所述，工業(yè)化趨勢(shì)下，交直流電機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛推廣和應(yīng)用，不僅提高了生產(chǎn)有效性、且為發(fā)電技術(shù)的發(fā)展提供了一定的支持。但是機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中，或多或少會(huì)出現(xiàn)一些故障。因此加強(qiáng)對(duì)交直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行的控制勢(shì)在必行。在具體實(shí)踐中，應(yīng)從啟動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)速三個(gè)方面入手，結(jié)合實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施，確保發(fā)電機(jī)始終處于良性循環(huán)狀態(tài)當(dāng)中，從而促進(jìn)交直流發(fā)電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的積極作用得到最大發(fā)揮。

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作者簡(jiǎn)介

張杰杰（1985-），男，山東省諸城市，大學(xué)本科，助理工程師，研究方向：電機(jī)領(lǐng)域。