時(shí)間：2023-03-24 15:05:21
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇永磁傳動(dòng)技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】伺服系統(tǒng)；永磁同步電機(jī)；直流無刷電機(jī)
一、概述
從70年代后期到80年代初期，隨著微處理技術(shù)，大功率高性能半導(dǎo)體功率器件技術(shù)和電機(jī)永磁材料制造工藝的發(fā)展，其性能價(jià)格比的日益提高，交流伺服技術(shù)－交流伺服電機(jī)和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。目前，高性能的伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電機(jī)，永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于完全成熟，具備了十分優(yōu)良的低速性能并可實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制，能快速、準(zhǔn)確定位的控制驅(qū)動(dòng)器組成的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。并且隨著永磁材料性能的大幅度提高和價(jià)格的降低，特別是釹鐵硼永磁的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性的改善和價(jià)格的逐步降低以及電力電子器件的進(jìn)一步發(fā)展，加上永磁電機(jī)研究開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的逐步成熟，經(jīng)大力推廣和應(yīng)用已有研究成果，其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的領(lǐng)域也越來越廣泛，正向大功率化（高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩）、高功能化和微型化方面發(fā)展。
二、永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)除電機(jī)外，系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)單元、位置控制系統(tǒng)、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器、位置反饋單元、電流反饋單元、通訊接口單元等。
1．永磁式交流同步伺服電機(jī)。永磁同步電機(jī)永磁式同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高的特點(diǎn)。和直流電機(jī)相比，它沒有直流電機(jī)的換向器和電刷等需要更多維護(hù)給應(yīng)用帶來不便的缺點(diǎn)。相對異步電動(dòng)機(jī)而言則比較簡單，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉(zhuǎn)子參數(shù)可測、控制性能好，但存在最大轉(zhuǎn)矩受永磁體去磁約束，抗震能力差，高轉(zhuǎn)速受限制，功率較小，成本高和起動(dòng)困難等缺點(diǎn)。與普通同步電動(dòng)機(jī)相比，它省去了勵(lì)磁裝置，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了效率。永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動(dòng)態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定位控制，因此永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
2．驅(qū)動(dòng)單元。驅(qū)動(dòng)單元采用三相全橋自控整流，三相正弦PWM電壓型逆變器變頻的AC-DC-AC結(jié)構(gòu)。設(shè)有軟啟動(dòng)電路和能耗泄放電路可避免上電時(shí)出現(xiàn)過大的瞬時(shí)電流以及電機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生很高的泵升電壓。逆變部分采用集驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路和功率開關(guān)于一體的智能功率模塊(IPM)。
3．控制單元。控制單元是整個(gè)交流伺服系統(tǒng)的核心， 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩和電流控制器。具有快速的數(shù)據(jù)處理能力的數(shù)字信號處理器(DSP)被廣泛應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)，集成了豐富的用于電機(jī)控制的專用集成電路，如A/D轉(zhuǎn)換器、PWM發(fā)生器、定時(shí)計(jì)數(shù)器電路、異步通訊電路、CAN總線收發(fā)器以及高速的可編程靜態(tài)RAM和大容量的程序存儲(chǔ)器等。
4．位置控制系統(tǒng)。對于不同的信號，位置控制系統(tǒng)所表現(xiàn)出的特性是不同的。典型的輸入信號有三種形式:位置輸入（位置階躍輸入）、速度輸入（斜坡輸入）以及加速度輸入（拋物線輸入）。位置傳感器一般采用高分辨率的旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器、磁編碼器等元件。旋轉(zhuǎn)變壓器輸出兩相正交波形，能輸出轉(zhuǎn)子的絕對位置，但其解碼電路復(fù)雜，價(jià)格昂貴。磁編碼器是實(shí)現(xiàn)數(shù)字反饋控制性價(jià)比較高的器件，還可以依靠磁極變化檢測位置，目前正處于研究階段，其分辨率較低。
5．接口通訊單元。接口包括鍵盤/顯示、控制I/O接口、串行通信等。伺服單元內(nèi)部及對外的I/O接口電路中，有許多數(shù)字信號需要隔離。這些數(shù)字信號代表的信息不同，更新速度也不同。
三、對當(dāng)前兩種不同的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的分析
由于轉(zhuǎn)子磁鋼的幾何形狀不同，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子上產(chǎn)生的反電動(dòng)勢波形就有兩種：一種為正弦波；另一種為梯形波。這樣就造成同步電動(dòng)機(jī)在原理、模型及控制方法上有所不同，為了區(qū)別由它們組成的永磁同步電動(dòng)機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)，習(xí)慣上又把正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)組成的調(diào)速系統(tǒng)稱為正弦型永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）調(diào)速系統(tǒng)；而由梯形波（方波）永磁同步電動(dòng)機(jī)組成的調(diào)速系統(tǒng)，在原理和控制方法上與直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)類似，故稱這種系統(tǒng)為無刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDCM）調(diào)速系統(tǒng)。
PMSM不需要?jiǎng)?lì)磁電流，在逆變器供電的情況下不需要阻尼繞組，效率和功率因素都比較高，體積也較同容量的異步機(jī)小。PMSM通常采用矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩兩種控制方式。矢量控制借助與坐標(biāo)變換，將實(shí)際的三相電流變換成等效的力矩電流分量和勵(lì)磁電流分量，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的解耦控制，控制概念明確；而直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)采用定子磁場定向，借助于離散的兩點(diǎn)是調(diào)節(jié)，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能，其控制簡單，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速。PMSM的矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動(dòng)態(tài)性能、大范圍的速度和位置控制，但是它的傳感器則給調(diào)速系統(tǒng)帶來了諸如成本較高、抗干擾性和可靠性不強(qiáng)、電動(dòng)機(jī)的軸向尺寸較長等缺陷。另外，PMSM轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)不同，則電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性、控制系統(tǒng)等也不同。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上的位置的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)主要可分為：表面式和內(nèi)置式。在表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上，這種電機(jī)的重要特點(diǎn)是直、交軸的主電感相等；而內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的永磁于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間有鐵磁物質(zhì)制成的極靴，可以保護(hù)永磁體。這種永磁電機(jī)的重要特點(diǎn)是直、交軸的主電感不相等。
轉(zhuǎn)貼于
BLDCM組成的伺服系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)速平滑，響應(yīng)快，易于控制等特點(diǎn)，但若按照常規(guī)的控制方法，其轉(zhuǎn)速直接與電壓相關(guān)，易受電源波動(dòng)和負(fù)載波動(dòng)的影響。BLDCM類似于PMSM轉(zhuǎn)子上也有永磁磁極，定子電樞需要交變電流以產(chǎn)生恒定轉(zhuǎn)矩，其主要區(qū)別是前者的反電勢為梯形波，而后者的反電勢為正弦波。但由于電磁慣性，BLDCM的定子電流實(shí)際上為梯形波，而無法產(chǎn)生方波電流，并由集中繞組供電，所以BLDCM較PMSM脈動(dòng)力矩大。在高精度伺服驅(qū)動(dòng)中，PMSM有較大競爭力。另一方面，PMSM單位電流產(chǎn)生的力矩較BLDCM單位電流產(chǎn)生的力矩小。在驅(qū)動(dòng)同容量的電動(dòng)機(jī)時(shí)，PMSM所需逆變器容量大并且需要控制電流為正弦波，開關(guān)損耗也大很多。
PMSM的交軸電抗和直軸電抗隨電機(jī)磁路飽和等因素而變化，從而影響輸出力矩的磁阻力矩分量。PMSM對參數(shù)的變化較BLDCM敏感，但當(dāng)PMSM工作于電流控制方式時(shí)，磁阻轉(zhuǎn)矩很小，其矢量控制系統(tǒng)對參數(shù)變化的敏感性與BLDCM基本相同。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，無刷直流電機(jī)反電勢與直流母線電壓相同時(shí)，反電勢限制了定子電流。而永磁同步電機(jī)能夠采用弱磁控制，因此具有較大的調(diào)速范圍。
四、永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
早期對永磁同步電機(jī)的研究主要為固定頻率供電的永磁同步電機(jī)運(yùn)行特性的研究，特別是穩(wěn)態(tài)特性和直接起動(dòng)性能的研究。V.B.Honsinger和M.A.Rahman等人對永磁同步電機(jī)的直接起動(dòng)方面做了大量的研究工作。在上個(gè)世紀(jì)八十年代國外開始對逆變器供電的永磁同步電機(jī)進(jìn)行了深入的研究，其供電的永磁同步電機(jī)與直接起動(dòng)的永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，但多數(shù)情況下無阻尼繞組。并在該時(shí)期發(fā)表了大量的有關(guān)永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性的研究論文。A.V.Gumaste等研究了電壓型逆變器供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)特性及電流型逆變器供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)特性。
隨著對永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能要求的不斷提高，G.R.Slemon等人針對調(diào)速系統(tǒng)快速動(dòng)態(tài)性能和高效率的要求，提出了現(xiàn)代永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法。可設(shè)計(jì)出高效率、高力矩慣量比、高能量密度的永磁同步電機(jī)。
近年來微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的全數(shù)字控制也取得了很大的發(fā)展。D.Naunin等研制了一種永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，采用了十六位單片機(jī)8097作為控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的全數(shù)字控制。八十年代末，九十年代初B.K.Bose等發(fā)表了大量關(guān)于永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字控制的論文。
九十年代初期，R.B.Sepe首次在轉(zhuǎn)速控制器中采用自校正控制。早期自適應(yīng)控制主要應(yīng)用于直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。劉天華等也將魯棒控制理論應(yīng)用于永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。自適應(yīng)控制技術(shù)能夠改善控制對象和運(yùn)行條件發(fā)生變化時(shí)控制系統(tǒng)的性能，N.Matsui，J.H.Lang等人將自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自適應(yīng)控制技術(shù)能夠使調(diào)速系統(tǒng)在電機(jī)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)保持良好的性能。滑模變結(jié)構(gòu)控制 由于其特殊的“切換”控制方式與電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中逆變器的“開關(guān)”模式相似，并且具有良好的魯棒控制特性，因此，在電機(jī)控制領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能控制已成為現(xiàn)代控制領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中運(yùn)用智能控制技術(shù)也已成為目前電氣傳動(dòng)控制的主要發(fā)展方向，并且將帶來電氣傳動(dòng)技術(shù)的新紀(jì)元。目前，實(shí)現(xiàn)智能控制的有效途徑有三條：基于人工智能的專家系統(tǒng)（ExpertSystem）;基于模糊集合理論（FuzzyLogic）的模糊控制；基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetwork）的神經(jīng)控制。B.K.Bose等人從八十年代后期一直致力于人工智能技術(shù)在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了可喜的研究成果。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】DSP；電機(jī)；控制系統(tǒng)；數(shù)字信號；傳輸
DSP是一種專用的綜合性的微處理器，能夠告訴輸入和輸出數(shù)據(jù)，其是專門處理以運(yùn)算為主的信號處理應(yīng)用系統(tǒng)。90年代DSP揭開了計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類、通信、軍事、汽車等電子市場的新紀(jì)元，在這些技術(shù)高速發(fā)展的同時(shí)，又反過來促進(jìn)了數(shù)字信號處理器技術(shù)的發(fā)展。
一、DSP的電機(jī)控制系統(tǒng)概述
常見的數(shù)字式閉環(huán)電機(jī)飼服控制系統(tǒng)原理較為簡單，該系統(tǒng)一般由電機(jī)、DSP、驅(qū)動(dòng)放大電路、光盤編碼器等組成。當(dāng)DSP接受主機(jī)發(fā)出的參考輸入時(shí)（轉(zhuǎn)動(dòng)角速度及方向），將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PWM輸出，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)放大送給電機(jī)，進(jìn)而產(chǎn)生輸出。再通過編碼器來檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和角度，反饋回DSP系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制，進(jìn)而達(dá)到有效地控制運(yùn)動(dòng)精度。如下圖所示：
圖1 電機(jī)控制示意圖
設(shè)計(jì)以DSP為核心的電機(jī)控制系統(tǒng)平臺(tái)對實(shí)現(xiàn)多個(gè)電機(jī)進(jìn)行控制非常有必要。與其它控制系統(tǒng)相比，電機(jī)DSP控制系統(tǒng)有如下優(yōu)越性：
1、DSP采用哈佛結(jié)構(gòu)或者是改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)和程序相互獨(dú)立的總線結(jié)構(gòu)提高了計(jì)算能力。因此可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制規(guī)律，如智能控制、優(yōu)化控制等，將現(xiàn)代算法和控制理論的應(yīng)用得以體現(xiàn)。
2、簡化了電機(jī)控制器的硬件設(shè)計(jì)難度，降低了整體的重量，縮小了體積，降低了能耗。
3、DSP芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)，在一定程度上為元器件的可靠性和穩(wěn)定性提供了保證，從而會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得到提高。
4、通過DSP控制系統(tǒng)，使得軟件的靈活性和硬件的統(tǒng)一性得到了有機(jī)的結(jié)合，DSP電機(jī)控制電路可以統(tǒng)一，如DSP控制三相逆變器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的感應(yīng)電機(jī)、無刷直流電機(jī)、永磁同步電機(jī)或用改進(jìn)后的逆變器驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)等，它們的硬件電路的結(jié)構(gòu)大致相同，我們只需要針對不同的電機(jī)，編寫和設(shè)計(jì)出不同的控制規(guī)律即可，進(jìn)而使得系統(tǒng)的靈活性大大提高。
二、電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展
從主傳動(dòng)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的角度來看，電機(jī)控制系統(tǒng)主要經(jīng)歷了：機(jī)械控制系統(tǒng)（如齒輪箱變速）、機(jī)械和電氣聯(lián)合控制系統(tǒng)（如感應(yīng)電機(jī)電磁離合器調(diào)速）、全電氣控制系統(tǒng)（基于電力電子電源變換器的電機(jī)控制系統(tǒng)）；而從控制電路的角度來看，經(jīng)歷了模擬電路、數(shù)字電路、模擬混合電路、全數(shù)字電路控制系統(tǒng)；從控制策略的角度來看，主要經(jīng)歷了從最初的低效有級控制發(fā)展到現(xiàn)在的高性能智能型控制。電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要指電機(jī)的位置控制系統(tǒng)或位置伺服系統(tǒng)。電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是通過電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)裝置，通過編制指令將期望的運(yùn)動(dòng)路線得以實(shí)現(xiàn)。雖然系統(tǒng)的功率不大，但是對運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性要求較高，并能頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)，該技術(shù)在導(dǎo)航、雷達(dá)、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、磁盤驅(qū)動(dòng)器，以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
三、電機(jī)控制系統(tǒng)的類型
在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)和位置伺服系統(tǒng)中，經(jīng)常需要使用各種各樣的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，如永磁同步電機(jī)、無刷直流電機(jī)、直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。目前常見的電機(jī)控制系統(tǒng)主要有以下幾種：
（一）直流電機(jī)控制系統(tǒng)
直流電機(jī)由于勵(lì)磁磁場和電樞磁場完全解藕，可以獨(dú)立控制，具備良好的調(diào)速性能，出力大，調(diào)速范圍寬和易于控制，廣泛用于拖動(dòng)系統(tǒng)中，目前在各種推進(jìn)系統(tǒng)中也仍有著廣泛的應(yīng)用。
（二）感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)
感應(yīng)電機(jī)定子一般為多對稱多相繞組，轉(zhuǎn)子可以是繞線式，也可以式鼠籠式繞組。不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，使用不同的控制策略。例如繞線式感應(yīng)電機(jī)可以達(dá)到轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級調(diào)速等目的，而鼠籠式感應(yīng)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電子變頻、變極調(diào)速的要求。現(xiàn)代交流感電機(jī)控制系統(tǒng)主要有以下幾種：轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)、矢量變換控制系統(tǒng)、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)，以及空間矢量調(diào)制控制系統(tǒng)等。
（三）同步電機(jī)控制系統(tǒng)
永磁交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源波形主要有正弦波和方波兩種。前者稱為永磁同步電機(jī)，而后者稱為直流無刷永磁電機(jī)。永磁無刷直流電機(jī)的特點(diǎn)是磁極位置檢測與無換向器電機(jī)一樣比較簡單，通常為磁敏式霍爾傳感器，驅(qū)動(dòng)控制易于實(shí)現(xiàn)，主要應(yīng)用在恒速驅(qū)動(dòng)、調(diào)速驅(qū)動(dòng)，以及一些精度要求不很高的領(lǐng)域。而正弦波驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用的是永磁材料，電子繞組和普通同步電機(jī)一樣，為對稱多相正弦分布繞組。它主要應(yīng)用在恒速、調(diào)速驅(qū)動(dòng)和精度要求很高的位置伺服系統(tǒng)。當(dāng)前國際國內(nèi)學(xué)者研究較多的是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、削弱齒諧波、消除位置傳感器技術(shù)。
（四）變磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)
變磁阻電機(jī)主要是由反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、同步磁阻電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等組成。步進(jìn)電機(jī)做為電磁式增量運(yùn)動(dòng)執(zhí)行的元件，它的作用是將輸入的電脈沖信號轉(zhuǎn)換成執(zhí)行的線位移和機(jī)械角位移信號，從而完成執(zhí)行操作。所以我們又稱步進(jìn)電機(jī)為脈數(shù)字電動(dòng)機(jī)或者是沖電動(dòng)機(jī)。簡而言之，它是主要用作數(shù)字控制裝置的執(zhí)行元件，直接控制者電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，切旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比關(guān)系， 因此電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率成比例。步進(jìn)電機(jī)的控制一般是采用的開環(huán)控制，它的有點(diǎn)使控制系統(tǒng)簡單并具有很高的精度。可以改變繞組的勵(lì)磁順序?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。
四、電機(jī)DSP控制存在的常見問題
結(jié)合自己工作實(shí)際，我個(gè)人認(rèn)為在電機(jī)的DSP控制中還存在以下不足，有待我們?nèi)蘸蠼鉀Q，具體如下：
（一）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需進(jìn)一步優(yōu)化
電動(dòng)機(jī)作為控制系統(tǒng)中主要?jiǎng)恿?zhí)行元件之一，在具體控制系統(tǒng)中起著拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載實(shí)現(xiàn)位置伺服、速度調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)矩或力控制調(diào)節(jié)的作用。對于常見的閉環(huán)電機(jī)控制系統(tǒng)，屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)正向控制，一般由傳感、機(jī)電禍合關(guān)系、信號檢測和電氣控制這幾個(gè)部分。機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制通過外部給定的位置信號和轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測的位置信號比較，進(jìn)而獲得位置誤差信號。控制系統(tǒng)中的信號檢測主要指的是轉(zhuǎn)子位置的檢測，以及電壓與電流的檢測等。我們首先要解決的問題是如何利用檢測到的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、電流和電壓信號觀測電機(jī)內(nèi)部磁場的變化。其次是如何反映電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩大小，以便有效地控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。
（二）DSP控制的硬件需及時(shí)更新
基礎(chǔ)以DSP為基礎(chǔ)構(gòu)建的電機(jī)控制系統(tǒng)，其硬件資源主要包括：信號檢測與轉(zhuǎn)換、PWM控制器、系統(tǒng)接口等等。隨著科技快速發(fā)展，各設(shè)備技術(shù)更新較快，為了保證控制系統(tǒng)的高效運(yùn)行，就必須及時(shí)更新DSP控制的硬件。此外控制系統(tǒng)中信號檢測是必不可少的，尤其是在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，狀態(tài)信息的檢測也十分重要，我們必須嚴(yán)格按照工作要求，認(rèn)真做好信號檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決問題。而檢測信號又分為電量和非電量兩大類。電量信號有電流、電壓和電功率等；非電量信號包括位置、力或轉(zhuǎn)矩、速度和溫度等。這些變量的檢測主要是通過傳感器將非電量信號轉(zhuǎn)換成電信號再來檢測。
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【關(guān)鍵詞】逆變器;IGBT;續(xù)流二級管;空間電壓矢量調(diào)制;功率因數(shù)角
1.前言
在逆變器中，其功率損耗主要出現(xiàn)在絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）和續(xù)流二級管上。IGBT具有驅(qū)動(dòng)功率低，工作頻率高，通態(tài)電流大和通態(tài)電阻小等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前電力電子裝置中的主導(dǎo)器件，因此也成為學(xué)者研究的熱點(diǎn)。當(dāng)前，對IGBT/DIODE功率損耗研究的方法主要分為基于物理結(jié)構(gòu)的損耗模型和基于數(shù)學(xué)方法的損耗模型。通過物理結(jié)構(gòu)計(jì)算IGBT功率損耗時(shí)，需要通過分析IGBT/DIODE的物理結(jié)構(gòu)和內(nèi)部載流子的工作情況，采用電容，電阻，電感，電流源，電壓源等一些相對簡單的元件模擬出IGBT/DIODE的特性。這種損耗模型的準(zhǔn)確程度取決于器件物理模型的準(zhǔn)確程度，因此實(shí)現(xiàn)起來非常困難。相反，通過數(shù)學(xué)模型的IGBT/DIODE功率損耗模型則是利用相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出電流，電壓與IGBT自身參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，該方法易于實(shí)現(xiàn)且通用較強(qiáng)。在已有的論文中，也有類似的功率損耗計(jì)算，但表達(dá)式不夠精準(zhǔn)，且沒有在常見的功率因數(shù)角范圍內(nèi)分段推導(dǎo)得出。本文推導(dǎo)了SVPWM 7段調(diào)制情況下，在不同的功率因數(shù)角范圍內(nèi)，逆變器中IGBT和續(xù)流二級管的導(dǎo)通功率損耗公式。
2.逆變器的功率損耗模型
逆變器的功率損耗主要集中在IGBT和續(xù)流二極管上。而這二者的大小主要取決IGBT的開關(guān)次數(shù)和導(dǎo)通電流的大小，逆變器與永磁同步電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示：
圖1 逆變器與永磁同步電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
在如圖1的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)周期內(nèi)6個(gè)IGBT開關(guān)按照SVPWM 7段式調(diào)制順序依次開關(guān)，在一個(gè)PWM周期內(nèi)，每個(gè)IGBT和每個(gè)續(xù)流二級管導(dǎo)通時(shí)間相等，因此在一個(gè)PWM周期內(nèi)，每個(gè)IGBT/DIODE的導(dǎo)通功率是相等的，在計(jì)算中僅需計(jì)算一個(gè)IGBT/DIODE導(dǎo)通功率，總功率損耗等于6個(gè)IGBT的導(dǎo)通功率損耗加上6個(gè)續(xù)流二極管的導(dǎo)通功率損耗。
2.1 IGBT的導(dǎo)通功率損耗
計(jì)算IGBT的導(dǎo)通損耗的時(shí)候，通常設(shè)導(dǎo)通電壓是電流的函數(shù)，根據(jù)IGBT的基本知識(shí)可得到下面的等式：
（1）
式中為IGBT的恒定管壓降，為IGBT導(dǎo)通時(shí)的等效電阻。以圖1中的開關(guān)S1為例，在IGBT的導(dǎo)通的一個(gè)周期內(nèi)，僅有半個(gè)周期有電流流過IGBT，在另半個(gè)周期內(nèi)無電流流過，因此，可以得到IGBT的功耗如下式：
（2）
式中T為PWM的周期，則為PWM的占空比，N為半個(gè)周期內(nèi)IGBT的開關(guān)次數(shù)。當(dāng)IGBT的開關(guān)頻率足夠高的時(shí)候，可以認(rèn)為一個(gè)周期內(nèi)流經(jīng)IGBT電流是不變的，因此，式（2）可以寫成如下形式：
（3）
由上式可以看出，IGBT的導(dǎo)通損耗分為兩部分，一部分是由導(dǎo)通壓降產(chǎn)生的，而另一部分是由IGBT導(dǎo)通時(shí)，等效電阻產(chǎn)生的。當(dāng)開關(guān)頻率足夠高時(shí)，式（3）可以轉(zhuǎn)化為以下形式：
（4）
（5）
在式（4），（5）中，為相電流的周期，為相電流， 可以用下式表示：
（6）
根據(jù)空間矢量調(diào)制（SVPWM）的基本原理，若以直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)作為參考點(diǎn)，可以求出PWM的占空比如下式所示：
（7）
該式中，為A相電壓的絕對值，對于SVPWM7段式調(diào)制方法，由于有效電壓矢量在各段的作用時(shí)間不相同，所以占空比在各段也不相同，共分為以下6段進(jìn)行計(jì)算：
（8）
式中，為電流的角度，由于電流與電壓之間存在一定的相位差，所以表征的才是此時(shí)電壓矢量的空間角度。式中為功率因數(shù)角。功率因數(shù)角表征的是定子電流與定子電壓之間的相位差，在電機(jī)控制中是一個(gè)很重要的參數(shù)。永磁同步電機(jī)空間向量圖如圖2所示：
圖2 永磁同步電機(jī)空間向量圖
從圖中可以看出，電子電流向量與q軸之間的夾角為，定子電壓與向量與q軸之間的夾角為，定子電流與定子電壓之間的夾角為功率因數(shù)角。由空間向量圖2可知，定子電流向量與q軸之間的夾角為定子電壓向量
與q軸之間的夾角。則其功率因數(shù)角
由電流電壓可表示為：
（9）
在永磁同步電機(jī)控制中，的常見范圍是，而對于電流來講，僅當(dāng)電流在PWM的正
半周期，即電角度時(shí)，有電流從S1端
的IGBT 和S2端的DIODE流過，現(xiàn)基于此，對不同功率因數(shù)角范圍內(nèi)流經(jīng)A+端的IGBT和A-端的DIODE的功率損耗進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)功率因數(shù)角，利用（4），（8）式，將t轉(zhuǎn)化成后，在分段積分可得
下式：
（10）
同理IGBT導(dǎo)通時(shí)的等效電阻造成的平均功率損耗表達(dá)式可利用式（5），（8）得：
（11）
同理可以推導(dǎo)出當(dāng)功率因數(shù)角
時(shí)，導(dǎo)通壓降和等效電阻產(chǎn)生的平均功率損耗表達(dá)式。這里就不再一一贅述。由上面計(jì)算得出的式子可以得出，在功率因素角的時(shí)候，IGBT的導(dǎo)通壓降產(chǎn)生的功率
損耗表達(dá)式在不同的功率因數(shù)角范圍內(nèi)是不相同的。相反，IGBT導(dǎo)通時(shí)等效電阻產(chǎn)生的功率損耗表達(dá)式是相同的。
2.2 續(xù)流二級管的導(dǎo)通功率損耗
同樣的，當(dāng)續(xù)流二級管導(dǎo)通的時(shí)候，其前向?qū)妷号c導(dǎo)通壓降和輸出電流之間的關(guān)系也是線性的，其表達(dá)式如下式：
（12）
式中，是流經(jīng)續(xù)流二級管電流的函數(shù)。由逆變器基本電路理論以及SVPWM 7段調(diào)制的基本原理可知，當(dāng)電壓在SVPWM 7段調(diào)制的一個(gè)調(diào)制區(qū)間內(nèi)時(shí)，電流若不從S1的IGBT流過，則必將從S2的續(xù)流二級管中流過，因此，在一個(gè)PWM周期中，電流作用在續(xù)流二級管上的有效時(shí)間為為PWM的周期。根據(jù)之前列出的計(jì)算公式，只需將式前面所有積分式中的占空比即可求出相應(yīng)功率因數(shù)角范圍內(nèi)續(xù)流二級管上的功率損耗，結(jié)果如下：
當(dāng)功率因數(shù)角時(shí)：
（13）
（14）
同理可以推導(dǎo)出當(dāng)功率因數(shù)角
時(shí)，續(xù)流二級管的平均功率損耗。通過計(jì)算出來的式子可以看到，在范圍的時(shí)候，續(xù)流二級管導(dǎo)通壓降產(chǎn)生
的功耗表達(dá)式在不同的功率因數(shù)角范圍內(nèi)是不相同的，相反，續(xù)流二級管導(dǎo)通時(shí)等效電阻產(chǎn)生的功耗表達(dá)式是相同的。
3.結(jié)論與展望
逆變器在當(dāng)今的車用永磁同步電機(jī)中運(yùn)用相當(dāng)普遍，而對逆變器功耗的研究也成為當(dāng)今的熱門研究課題。但在之前的各論文研究中，均沒有給出在不同功率因數(shù)角范圍內(nèi)，IGBT和續(xù)流二級管上導(dǎo)通功率損耗的準(zhǔn)確表達(dá)式，本文經(jīng)過大量計(jì)算，給出了在SVPWM 7段式調(diào)制方式下，在不同功率因素角范圍內(nèi)，IGBT與續(xù)流二極管上導(dǎo)通功率損耗的準(zhǔn)確的分段表達(dá)式，為日后的研究提供了有力的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。在今后的研究中，只需帶入實(shí)際的IGBT/DIODE和電機(jī)參數(shù)（即IGBT的導(dǎo)通壓降和導(dǎo)通等效電阻，續(xù)流二極管的導(dǎo)通壓降和導(dǎo)通等效電阻，逆變器相電流幅值和電壓調(diào)制比M）就可很簡便的求出在不同功率因數(shù)角范圍內(nèi)IGBT以及續(xù)流二極管上的導(dǎo)通總功耗。再查表得出IGBT的開關(guān)功耗，即可求出電動(dòng)汽車逆變器上的總功率損耗。
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針對“雨水自動(dòng)感應(yīng)晾衣架”，在百度學(xué)術(shù)中可以搜索到多篇碩士學(xué)術(shù)論文，有的甚至洋洋灑灑七八十頁。解決方案中大多運(yùn)用到單片機(jī)、運(yùn)放等小學(xué)生甚至中學(xué)生都無法厘清的概念和內(nèi)容。如何讓這個(gè)項(xiàng)目“落地”成為小學(xué)生“跳”一下能夠到的案例，一直是我腦中縈繞的問題。Arduino開源硬件與眾多傳感器的絕佳組合讓這個(gè)“落地”問題迎刃而解。Arduino開源硬件不需要學(xué)生懂得單片機(jī)、運(yùn)放的原理，只需大致了解傳感器的種類用途即可。某碩士論文涉及的電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、按鍵電路等可以一概忽略。當(dāng)然，每個(gè)問題的解決都不會(huì)一帆風(fēng)順，期間曲曲折折在所難免。
曲折之一：方案如何優(yōu)化細(xì)化
課堂上，我事先作了“翻轉(zhuǎn)”設(shè)計(jì)，課前拋出問題讓學(xué)生百度各種解決方案，包括淘寶上的成品自動(dòng)雨水感應(yīng)晾衣架，然后在課堂上集思廣益，比一比誰的方案能在眾多方案里勝出？還是需要優(yōu)勢組合？最終學(xué)生們形成的設(shè)計(jì)預(yù)案如下。
設(shè)計(jì)一個(gè)雨水感應(yīng)自動(dòng)收衣裝置，當(dāng)雨水感應(yīng)器上滴到雨滴或者天色明顯變暗時(shí)，啟動(dòng)機(jī)械臂把衣服收進(jìn)陽臺(tái)。如果雨水感應(yīng)器上的水滴被曬干（雨轉(zhuǎn)多云），光線又足夠亮?xí)r，衣服再次曬出。主人可以設(shè)置預(yù)約收衣時(shí)間。并且對是否雨后重新曬出作出預(yù)設(shè)。S4A控制畫面同步運(yùn)行。
以上要求進(jìn)一步分解后具體要達(dá)到以下控制：（1）有雨或者光線明顯變暗時(shí)，收衣服。（2）當(dāng)天空放晴、光線變亮，且傳感器上雨水被曬干時(shí)，衣服重新曬出。（3）主人可以預(yù)設(shè)收衣時(shí)間。此時(shí)無論天氣如何，衣服強(qiáng)制收回。（4）主人可以手動(dòng)收衣或者定r收衣，此兩種模式收好衣服后不再晾出。
此環(huán)節(jié)的產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì)思維訓(xùn)練得到了充分的體現(xiàn)，學(xué)生要針對在自己周圍每天都要發(fā)生的問題模擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)及分解。
曲折之二：機(jī)械傳動(dòng)如何設(shè)計(jì)
學(xué)生在設(shè)計(jì)方案時(shí)碰到的第一個(gè)攔路虎，不是來自電子線路，而是機(jī)械傳動(dòng)部分。圖1所示開窗器按供電模式分有24V直流、220V交流兩種，其中按開窗器機(jī)械臂行程長短又有100mm到1500mm等不同種類。本例所有24V直流電，當(dāng)正接時(shí)機(jī)械臂伸出，反之縮回。
圖2看似簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，是社團(tuán)學(xué)生溝通、爭論了很久才有的結(jié)果。首先，淘寶上對開窗器的介紹寥寥數(shù)字，很多具體問題需要直接跟淘寶店主溝通。比如，產(chǎn)品大都與配套的升降（或開合）控制盒一起銷售，能否拆分購買等具體問題；沒有控制盒，Arduino 又如何擔(dān)當(dāng)起智能控制的重任？
曲折之三：S4A控制的畫面如何同步變化
下載3DMAX陽臺(tái)模型（可直接使用軟件包中模型）、衣架模型后，利用標(biāo)準(zhǔn)基本體構(gòu)建衣架及開窗器機(jī)械臂模型。由于MAX模型中的元素較多，建議按圖3所示對衣架進(jìn)行“成組”操作。
按F10對衣架運(yùn)動(dòng)中的幾個(gè)關(guān)鍵幀分別渲染，注意本例下載的模型須安裝V-RAY插件，并在公用―指定渲染器中選擇V-RAY渲染器。
曲折之四：如何實(shí)現(xiàn)開窗器機(jī)械手的伸縮
當(dāng)了解到24V直流電機(jī)正負(fù)極倒置后伸縮方向即相反后，有學(xué)生搜索關(guān)鍵詞“直流電機(jī)正反轉(zhuǎn) 繼電器”繪制出圖4所示控制線路。經(jīng)反復(fù)推演各種可能，均不會(huì)造成短路事故。
曲折之五：開窗機(jī)的電機(jī)本身沒有到位后自動(dòng)停止功能，如果開窗或者貫穿機(jī)械臂到位后繼續(xù)加電，將對電機(jī)造成傷害，此問題如何破解
有學(xué)生稱可以設(shè)置時(shí)間，但是馬上又有學(xué)生質(zhì)疑，當(dāng)掛的衣服重量不同時(shí)，造成的阻力不同，時(shí)間不是一個(gè)定量。后來有學(xué)生詢問淘寶商家后找到了解決辦法，如圖5在數(shù)字口2、3分別安裝兩個(gè)磁感應(yīng)開關(guān)，相關(guān)的動(dòng)臂上安裝永磁鐵。當(dāng)檢測到機(jī)械臂運(yùn)作到位后，立即停止供電。
曲折之六：腳本如何設(shè)計(jì)
曬衣部分腳本：當(dāng)綠旗被點(diǎn)擊時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)檢測到接在模擬口0的光線傳感器數(shù)值大于800，光線充足，并且接在模擬口5的雨水傳感器上無水滴，數(shù)值小于50，則廣播曬衣服。
收衣部分腳本：分三個(gè)條件語句，第一是檢測光線數(shù)值小于150則收衣。第二是檢測雨水傳感器數(shù)值大于100則收衣。第三是按鈕傳感器大于1000即接通狀態(tài)則自動(dòng)收衣。
預(yù)約收衣部分腳本：當(dāng)綠旗被點(diǎn)擊時(shí)，先詢問預(yù)約多少小時(shí)后收衣，然后將輸入值賦予變量t，計(jì)時(shí)器歸零。計(jì)時(shí)器單位為秒，因此變量t須乘3600。當(dāng)計(jì)時(shí)器數(shù)值大于預(yù)設(shè)時(shí)間，廣播收衣服。
曲折之七：學(xué)生開始編制腳本時(shí)發(fā)現(xiàn)繼電器反復(fù)被觸發(fā)，“噠噠”聲不斷，這對繼電器及控制終端都不是好事，如何解決
為了防止繼電器反復(fù)被觸發(fā)，損傷電機(jī)及其他器件，分別設(shè)置變量k、m，當(dāng)條件已符合時(shí)分別設(shè)定為1。然后將相關(guān)變量不等于1，即等于1不成立，作為條件語句的必備條件之一。
當(dāng)曬衣觸發(fā)時(shí)，變量K為1，當(dāng)收衣觸發(fā)時(shí)變量M為1。如果系統(tǒng)對兩個(gè)事件依次觸發(fā)一遍。如果不對相關(guān)變量清零，則造成太陽出來后或者下雨了系統(tǒng)不再有響應(yīng)。所以要對K賦值1的同時(shí)，要對M清零。反之也一樣。
由于手動(dòng)收衣及定時(shí)收衣要求之后即使符合曬衣條件時(shí)也不再觸發(fā)，所以不再對M清零操作。為保險(xiǎn)起見，建議在對K賦值1的同時(shí)，添加給變量M賦值1的語句。
美國機(jī)器人協(xié)會(huì)給機(jī)器人下的定義是：一種可以重新設(shè)定程序、多功能的機(jī)械手，經(jīng)由事先設(shè)計(jì)好的各種可變動(dòng)作，搬運(yùn)材料、零件、工具或其他特殊裝置，以執(zhí)行不同的工作任務(wù)。機(jī)器人在面對變化與不確定的工作環(huán)境與程序時(shí)，具有一定的判斷能力。從這個(gè)機(jī)器人的定義上看，“雨水感應(yīng)收衣裝置”也可以視為一個(gè)機(jī)器人項(xiàng)目。學(xué)生在這個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)過程中遇到的問題事實(shí)上遠(yuǎn)不止以上所列，但是在教學(xué)一線將會(huì)感受到學(xué)生的潛力遠(yuǎn)超你的想象：沒有短接線，學(xué)生將廢舊網(wǎng)絡(luò)線“開膛破肚”，開窗器沒有電源，學(xué)生搬來家里的鋰電池，機(jī)械手沒人愿意接手加工，學(xué)生找到親戚幫忙。有的學(xué)生在家里是“專業(yè)”負(fù)責(zé)淘寶的，因此跟店家的“旺旺”交流使問題“豁然開朗”，比如，磁感應(yīng)裝置就是學(xué)生從“店小二”那里問來的。當(dāng)然，在“工作坊”教學(xué)模式下，教師必要的協(xié)助與引導(dǎo)，也會(huì)如及時(shí)雨般解決問題。
關(guān)鍵字:電氣設(shè)備 接地裝置 維護(hù)
一、使用維護(hù)電氣設(shè)備中的誤區(qū)(以農(nóng)機(jī)為例)
1.“電樞”與“磁場”接線柱接反了。三聯(lián)調(diào)節(jié)器“電樞”與“磁場”接線柱,應(yīng)分別接至發(fā)電機(jī)“電樞”與“磁場”接線柱。若粗心大意把這兩根線接反了,則會(huì)因發(fā)電機(jī)的輸出電流將通過1Ω電阻構(gòu)成回路,因電流過大被燒毀。
2.損壞的二極管繼續(xù)使用。當(dāng)發(fā)現(xiàn)硅整流發(fā)電機(jī)不發(fā)電或充電電流很小時(shí),可能是由于二極管的損壞而引起的,查清后應(yīng)立即更換,如繼續(xù)使用,將會(huì)引起定子繞組一相或兩相燒毀。
3.未按季節(jié)溫度變化調(diào)整電解液。這樣會(huì)使蓄電池極板不能在最佳比重的電解液內(nèi)工作,將大大縮短其使用壽命。另外,在冬季還容易造成電解液結(jié)冰而脹壞蓄電池。
4.硅整流發(fā)電機(jī)安裝蓄電池時(shí)不注意搭鐵極性。這樣做會(huì)因二極管的導(dǎo)通使蓄電池短路,使硅二極管迅速燒毀。所以安裝蓄電池時(shí)必須正確分辯蓄電池的正負(fù)極樁,確認(rèn)無誤后才能連接。
5.拆掉調(diào)節(jié)器與發(fā)電機(jī)的搭鐵錢。機(jī)車電系均為單線制電路,所以不少駕駛員誤認(rèn)為發(fā)電機(jī)與調(diào)節(jié)器的搭鐵連線可以省掉(利用機(jī)體作搭鐵連線)。但機(jī)體上有油污、油漆等,發(fā)電機(jī)與調(diào)節(jié)器之間存在一定電阻,使通往調(diào)節(jié)器的兩并聯(lián)線圈的電流不能隨發(fā)電機(jī)電壓的升高而增大,造成截流器白金觸點(diǎn)不能閉合和1Ω電阻燒毀而不充電。因此,不應(yīng)拆掉調(diào)節(jié)器與發(fā)電機(jī)的搭鐵線。
6.將調(diào)節(jié)器隨便平裝在機(jī)車上。不是按原來那樣垂直安裝,這將引起調(diào)節(jié)器白金觸點(diǎn)因路面不平或機(jī)車振動(dòng)而振動(dòng),影響發(fā)電質(zhì)量與工作穩(wěn)定。
7.充電時(shí)間過長。蓄電池的容量是有限的,如果在充足電后,還繼續(xù)充電,儲(chǔ)存的電能不會(huì)增加,充電電流只是在電解水。長時(shí)間的過充電還會(huì)使極板活性物質(zhì)脫落,加速蓄電池的自放電。
8.加入電池內(nèi)的電解液過多或過少。加入單格電池的電解液應(yīng)浸沒極板10~15mm,這樣就有足夠的硫酸參加化學(xué)反應(yīng)。若過多易外溢,腐蝕周圍機(jī)件;過少,極板會(huì)裸露,這不但使蓄電池容量降低,且所露的極板會(huì)很快硫化。
9.電解液過濃。有人認(rèn)為電解液濃度大,參加電化學(xué)反應(yīng)的離子多,會(huì)使蓄電池容量增大。實(shí)際上,太濃的電解液粘度增加,滲透速度降低,內(nèi)阻增大,使蓄電池端電壓下降,容量反而下降。過濃的電解液還會(huì)加速隔板的腐蝕,縮短蓄電池的壽命。所以電解液不能太濃,存電充足時(shí),電解液比重以1.28為宜。
10.不注意蓄電池外表清潔。蓄電池上常積有塵土等雜物,這些東西與濺出的電解液混合一起,會(huì)使蓄電池的正負(fù)極之間形成回路,使蓄電池放電。所以應(yīng)常將蓄電池外表擦干凈,并注意避免將金屬物品放在其殼蓋上。
11.串聯(lián)使用兩只容量不同的蓄電池。這樣使用是有害處的。因?yàn)閮蓚€(gè)容量不同的蓄電池串聯(lián)使用時(shí),往往會(huì)使容量小的蓄電池過度充電或放電,從而縮短其使用壽命。
12.將發(fā)電機(jī)電樞與磁場接線柱用導(dǎo)線短接起來。當(dāng)調(diào)節(jié)器出故障時(shí),有些駕駛員將發(fā)電機(jī)電樞與磁場接線柱用導(dǎo)線短接起來,使其隔離調(diào)節(jié)器的調(diào)壓部分,直通截流器向電流表供電。這樣做,因發(fā)電機(jī)隨轉(zhuǎn)速提高電壓也大大提高,過電壓會(huì)使用電設(shè)備燒毀。
13.電喇叭持續(xù)通電時(shí)間過長。電喇叭連續(xù)通電時(shí)間不宜過長,一次鳴叫不應(yīng)超過3秒,以免由于電流過大而燒毀觸點(diǎn)和激磁線圈,同時(shí),也應(yīng)防止蓄電池過多放電。
14.使用儀表燈不會(huì)與后燈同時(shí)接通。因東方紅-75型拖拉機(jī)儀表燈與后大燈并聯(lián),使用時(shí)必須將其與后燈同時(shí)接通。有些駕駛員在后大燈斷路時(shí),單獨(dú)接通儀表燈,結(jié)果因該燈功率很小,發(fā)電機(jī)該相電壓便上升很多,造成儀表燈被燒毀。
15.不用照明燈時(shí),不摘掉發(fā)電機(jī)皮帶。裝用永磁交流發(fā)電機(jī)的東方紅系列履帶式拖拉機(jī)及其它小型拖拉機(jī),白天作業(yè)不需照明燈時(shí),應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后卸下發(fā)電機(jī)傳動(dòng)帶,使之停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣可避免發(fā)電機(jī)軸承無意義磨損,并減小發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗。
二、電器設(shè)備接地裝置運(yùn)行
1.接地裝置的技術(shù)要求
1.1變(配)電所的接地裝置
①變(配)電所的接地裝置的接地體應(yīng)水平敷設(shè)。其接地體采用長度為2.5m、直徑不小于12mm的圓鋼或厚度不小于4mm的角鋼,或厚度不小于4mm的鋼管,并用截面不小于25mm×4mm的扁鋼相連為閉合環(huán)形,外緣各角要做成弧形。
②接地體應(yīng)埋設(shè)在變(配)所墻外,距離不小于3m,接地網(wǎng)的埋設(shè)深度應(yīng)超過當(dāng)?shù)貎鐾翆雍穸?最小埋設(shè)深度不得小于0.6m。
③變(配)電所的主變壓器,其工作接地和保護(hù)接地,要分別與人工接地網(wǎng)連接。
④避雷針(線)宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置。
1.2易燃易爆場所的電氣設(shè)備的保護(hù)接地
①易燃易爆場所的電氣設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、金屬管道和建筑物的金屬結(jié)構(gòu)均應(yīng)接地,并在管道接頭處敷設(shè)跨接線。
②在1kv以下中性點(diǎn)接地線路中,當(dāng)線路過電流保護(hù)為熔斷器時(shí),其保護(hù)裝置的動(dòng)作安全系數(shù)不小于4,為斷路器時(shí),動(dòng)作安全系數(shù)不小于2。
③接地干線與接地體的連接點(diǎn)不得少于2個(gè),并在建筑物兩端分別與接地體相連。
④為防止測量接地電阻時(shí)產(chǎn)生火花引起事故,需要測量時(shí)應(yīng)在無爆炸危險(xiǎn)的地方進(jìn)行,或?qū)y量用的端鈕引至易燃易爆場所以外地方進(jìn)行。
1.3直流設(shè)備的接地
由于直流電流的作用,對金屬腐蝕嚴(yán)重,使接觸電阻增大,因此在直流線路上裝設(shè)接地裝置時(shí),必須認(rèn)真考慮以下措施。
①對直流設(shè)備的接地,不能利用自然接地體作為PE線或重復(fù)接地的接地體和接地線,且不能與自然接地體相連。
②直流系統(tǒng)的人工接地體,其厚度不應(yīng)小于5mm,并要定期檢查侵蝕情況。 中國WWW.LWLM.COM整理。
1.4手持式、移動(dòng)式電氣設(shè)備的接地
手持式、移動(dòng)式電氣設(shè)備的接地線應(yīng)采用軟銅線,其截面不小于1.5mm2,以保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度。接地線與電氣設(shè)備或接地體的連接應(yīng)采用螺栓或?qū)Ｓ玫膴A具,以保證其接觸良好,并符合短路電流作用下動(dòng)、熱穩(wěn)定要求
2接地裝置運(yùn)行
接地裝置運(yùn)行中,接地線和接地體會(huì)因外力破壞或腐蝕而損傷或斷裂,接地電阻也會(huì)隨土壤變化而發(fā)生變化,因此,必須對接地裝置定期進(jìn)行檢查和試驗(yàn)。
2.1檢查周期 qiqi8.cn 778論文在線
①變(配)電所的接地裝置一般每年檢查一次;
②根據(jù)車間或建筑物的具體情況,對接地線的運(yùn)行情況一般每年檢查1次~2次;
③各種防雷裝置的接地裝置每年在雷雨季前檢查一次。
④對有腐蝕性土壤的接地裝置,應(yīng)根據(jù)運(yùn)行情況一般每3年~5年對地面下接地體檢查一次;
⑤手持式、移動(dòng)式電氣設(shè)備的接地線應(yīng)在每次使用前進(jìn)行檢查;
⑥接地裝置的接地電阻一般1年~3年測量一次。
2.2檢查項(xiàng)目
①檢查接地裝置的各連接點(diǎn)的接觸是否良好,有無損傷、折斷和腐蝕現(xiàn)象。
②對含有重酸、堿、鹽等化學(xué)成分的土壤地帶(一般可能為化工生產(chǎn)企業(yè)、藥品生產(chǎn)企業(yè)及部分食品工業(yè)企業(yè))應(yīng)檢查地面下500mm以上部位的接地體的腐蝕程度。
③在土壤電阻率最大時(shí)(一般為雨季前)測量接地裝置的接地電阻,并對測量結(jié)果進(jìn)行分析比較。
④電氣設(shè)備檢修后,應(yīng)檢查接地線連接情況,是否牢固可靠。
⑤檢查電氣設(shè)備與接地線連接、接地線與接地網(wǎng)連接、接地線與接地干線連接是否完好。
三、維護(hù)人員要求
1認(rèn)真觀察
通過眼睛的觀察可以發(fā)現(xiàn)的異常現(xiàn)象有:破裂、斷線;變形(膨脹、收縮、彎曲);松動(dòng);漏油、漏水、漏氣;污穢;腐蝕;磨損;變色(燒焦、硅膠變色、油變黑);冒煙(產(chǎn)生火花);有雜質(zhì)異物;不正常的動(dòng)作等等。
2耳聽鼻聞
設(shè)備由于交流電的作用而產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)出特有的聲音,并呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。如果仔細(xì)傾聽這些聲音,并熟練掌握聲音變化的特點(diǎn),就可以通過它的高低節(jié)奏,音色的變化,音量的強(qiáng)弱,是否伴有雜音等,來判斷設(shè)備是否運(yùn)行正常。
電氣設(shè)備的絕緣材料因過熱而產(chǎn)生的特有的焦糊氣味,大多數(shù)的人都能嗅到,并能準(zhǔn)確地辨別。值班人員在進(jìn)入配電室檢查電氣設(shè)備時(shí),如果聞到了設(shè)備過熱或絕緣材料燒焦而產(chǎn)生的氣味時(shí),就應(yīng)著手進(jìn)行檢查,看看有沒有冒煙變色的地方,聽一聽有沒有放電閃絡(luò)的聲音,直到找出原因?yàn)橹埂Ｂ剼馕兑彩菍﹄姎庠O(shè)備某些異常和缺陷比較靈敏的一種判別方法。
