【導(dǎo)讀】小功率電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應(yīng)用。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及家用電器中，更需要有大量的中、小功率電動機。的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，它的使用、保養(yǎng)和維護工作也越來越重要。電動機機應(yīng)用廣泛，種類繁多、性能各異，分類方法也很多。大中小型企業(yè)的歡迎。因此本課題所研究的三相異步電動機的控制和運行維護就

　　

【正文】 變頻器對三相異步電動機的控制 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 47 用電三相異步電動機在需要調(diào)速的場合，就需要通過變頻器控制。變頻器是利力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置?，F(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 — 直 — 交方式（ VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、 逆變和控制 4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。采用變頻控制的三相異步電動機不僅實現(xiàn)了無極調(diào)速，還具備了軟啟動器的所有功能，一樣實現(xiàn)電機的軟啟動、軟停車。三胺一共有 P1134A/B、 P1103A/B、 P1105A/B 6 臺大變頻器，為 ABB 產(chǎn)品； 905 包裝樓 7 臺小變頻器和 P1301A/B、 P1302A/B 4 臺大型變頻調(diào)速柜，為西門子產(chǎn)品。 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 48 5 三相異步電動機的運行維護和檢修 三相異步電動機的運 行維護 電動機啟動前的準備 為了保證電動機正常安全地啟動，一般啟動前應(yīng)作好下述準備： （ 1）檢查電源是否有電，電壓是否正常，若電源電壓過高或過低，都不宜啟動。 （ 2）啟動器是否正常，如零部件有無損壞，使用是否靈活，觸頭接觸是否良好，接線是否正確、牢固等。 （ 3）熔絲規(guī)格大小是否合適，安裝是否牢固，有無熔斷或損傷。 （ 4）電動機接線板上接頭有無松動或氧化。 （ 5）檢查傳動裝置，如皮帶輕緊是否合適，連接是否牢固，聯(lián)軸器的螺絲、銷子是否緊固等。 （ 6）傳動電動機轉(zhuǎn)子和負載機械的轉(zhuǎn)軸，看其轉(zhuǎn)動是否靈 活。 （ 7）檢查電動機及啟動電器外殼是否接地，接地線有無斷路，接地螺絲是否松動、脫落等。 （ 8）搬開電動機周圍的雜物并清除機座表面灰塵、油垢等。 （ 9）檢查負載機械是否妥善地作好了啟動準備。 （ 10）對正常運行中的繞線式電動機，應(yīng)經(jīng)常觀察電動機滑環(huán)有無偏心擺動現(xiàn)象；觀察滑環(huán)的火花是否發(fā)生異?，F(xiàn)象。滑環(huán)上碳刷是否要更換。 啟動時應(yīng)注意的問題 （ 1）接通電源后，如果電動機不轉(zhuǎn)，應(yīng)立即切斷電源，絕不能遲疑等待，更不能帶電檢查電動機發(fā)故障，否則將會燒毀電動機和發(fā)生危險。 （ 2）啟動時應(yīng)注意觀察 電動機、傳動裝置、負載機械的工作情況，以及線路上的電流表和電壓表的指示，若有異常現(xiàn)象，應(yīng)立即斷電檢查，待故障排除后，載行啟動。 （ 3）利用手動補償器或手動星三角啟動器啟動電動機時，特別要注意操作順序。一定要先將手柄推到啟動位置，待電動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再拉到運轉(zhuǎn)位置，防止誤操作造成設(shè)備和人身事故。 （ 4）同一線路上的電動機不應(yīng)同時啟動，一般應(yīng)由大到小逐臺啟動以免多太電動機同時啟動，線路上電流太大。電壓降低過多，造成電動機啟動困難引起線路故障或使開關(guān)設(shè)備跳閘。 （ 5）啟動時，若電動機的旋轉(zhuǎn)方向反了，應(yīng)立即切斷電 源，將三相電源線中重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 49 的任意兩相互換一下位置，即可改變電動機轉(zhuǎn)向。 監(jiān)視電動機的溫度 電動機正常運行時會發(fā)熱，使電動機溫度升高，但不應(yīng)超出允許的限度。如果電動機負載過大，使用環(huán)境溫度過高，通風(fēng)不暢或運行中發(fā)生故障，就會使其溫度超出允許限度，導(dǎo)致繞組 過熱燒毀，因此電動機溫度的高低是反映電動機運行的主要標志，在運行中經(jīng)常檢查。判斷電動機是否過熱，可以用以下方法： （ 1）憑手的感覺：如果以手接觸外殼，沒有燙手的感覺，說明電動機溫度正常；如果手放上去燙得馬上縮回來，說明電動機已經(jīng)過熱。 （ 2）在電 動機外殼上滴 23滴水，如果只冒熱氣沒有聲音，則說明電動機沒有過熱，如果水滴急劇汽化同時伴有 咝咝 聲，說明電動機已經(jīng)過熱。 （ 3）判別電動機是否過熱的準確方法還是用溫度計測量。 發(fā)現(xiàn)電動機過熱應(yīng)該立即停車檢查，等查明原因，排除故障后再行使用 。 監(jiān)視電動機的電流 一般容量較大的電動機應(yīng)裝設(shè)電流表，隨時對其電流進行監(jiān)視。若電流大小或三相電流不平衡超過了允許值。應(yīng)立即停車檢查。容量較小的電動機一般不裝電流表，但也經(jīng)常用鉗形表測量。 監(jiān)視電動機的電壓 電動機的電源上最好裝設(shè)一只 電壓表和轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便對其三相電源、壓進行監(jiān)視。電動機的電源電壓過高、過低或三相電壓不平衡，特別是三相電源缺相，都會帶來不良后果。如發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)立即停車，待查明原因，排除故障后再使用。 注意電動機的振動、響聲和氣味 電動機正常運行時，應(yīng)平穩(wěn)、輕快、無異常氣味和響聲。若發(fā)生劇烈振動，噪音和焦臭氣味，應(yīng)停車進行檢查修理。 注意傳動裝置的檢查 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 50 電動機運行時要隨時注意查看皮帶輪或聯(lián)軸器有無松動，傳動皮帶是否有過緊、過松的現(xiàn)象等，如果有，應(yīng)停車上緊或進行調(diào)整。 注意 軸承的工作情況 電動機運行中應(yīng)注意軸承聲響和發(fā)熱情況。若軸承聲音不正常或過熱，應(yīng)檢查潤滑情況是否良好和有無磨損。 注意交流電動機的滑環(huán)或直流電動機的換向器火花 電動機運行中，電刷與換向器或滑環(huán)之間難免出現(xiàn)火花。如果所發(fā)生的火花大于某一規(guī)定限度，尤其是出現(xiàn)放電性的紅色電弧火花時，將產(chǎn)生破壞作用，必須及時加以糾正。 電動機的定期檢查和保養(yǎng) 為了保證電動機正常工作，除了按操作規(guī)程正確使用，運行過程中注意監(jiān)視和維護外還應(yīng)進行定期檢查和保養(yǎng)。間隔時間可根據(jù)電動機的類型、使用環(huán)境決定。主要檢查 和保養(yǎng)項目如下： （ 1）及時清除電動機機座外部的灰塵、油泥，如使用環(huán)境灰塵較多，最好每天清掃一次。 （ 2）經(jīng)常檢查接線板螺絲是否松動或燒傷。 （ 3）定期測量電動機的絕緣電阻，若使用環(huán)境比較潮濕更應(yīng)經(jīng)常測量。 （ 4）定期用煤油清洗軸承并更換新油（一般半年更換一次），換油時不應(yīng)上滿，一般占油腔的 1/2~2/3，否則，容易發(fā)熱或甩出，油要從一面加人，可以把沒有清洗干凈的雜質(zhì)，從另一面擠出來。 （ 5）定期檢查啟動設(shè)備，看觸頭和接線有無燒傷，氧化，接觸是否良好等。 （ 6）絕緣情況的檢查。絕緣材料的絕緣能力 因干燥程度不同而異，所以保持電動機繞組的干燥是非常重要的。電動機工作環(huán)境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素的存在，都會破壞電動機的絕緣。最常見的是繞組接地故障即絕緣損壞，使帶電部分與機殼等不應(yīng)帶電的金屬部分相碰，發(fā)生這種故障，不僅影響電動機正常工作。還會危及人身安全。所以電動機在使用中，應(yīng)經(jīng)常檢查絕緣電阻，還要注意查看電動機機殼接地是否可靠。 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 51 （ 7）除了按上述幾項內(nèi)容對電動機定期維護外，運行一年后要大修一次。大修的目的在于，對電動機進行一次徹底、全面的檢查、維護，增補電動機缺少、磨損的元件，徹底清除電動機內(nèi)外 的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承并檢查其磨損情況。 三相異步電動機常見的故障和維修 本系統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器、步進電機、 89C51 系列單片機以及相應(yīng)的外圍電路等。太陽能電池板有兩個自由度?？刂茩C構(gòu)將分別對水平方向與垂直方向進行調(diào)整。單片機加電復(fù)位后，垂直方向?qū)⑻幱谛D(zhuǎn)狀態(tài)，單片機將對采樣進來的電壓信號進行判斷，電壓有增大和減小兩種可能，如電壓增大，則讓電池板繼續(xù)轉(zhuǎn)動，一旦電壓減小，單片機將立即發(fā)出信號，讓電機反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電池板對太陽的跟蹤。 圖 41系統(tǒng)總體結(jié) 構(gòu) 光電轉(zhuǎn)換器 光電轉(zhuǎn)換器接收太陽光，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，單片機根據(jù)采集來的信號進行分析比較，得出結(jié)果最終控制步進電動機的轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)向來達到太陽能電池面板始終垂直于入射光線，從而達到最高效率的利用太陽能。本設(shè)計的光敏器件選為光敏電阻。利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將兩個完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時，兩個光敏電阻接收到的光強度相同，所以它們的阻值相同，此時電動機不轉(zhuǎn)動。當太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時，接收光強多的光敏電阻阻值減少，驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動，直至兩個光敏電阻上的光照強度相同，稱為光敏電阻光強比較法。其優(yōu)點在于控制較精確且電路比較容易實現(xiàn)。 下圖中光電轉(zhuǎn)換電路是其中的一組，另一組電路與此相同。當陽光正對太陽傳感器 光電轉(zhuǎn)換 單片機 驅(qū)動器 步進電機 電源 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 52 能板時，光敏電阻 R R2 都是高電阻， A、 B 兩點電壓相等。四運放 LM124 的輸出的電壓相同，單片機收到的信號差為零，所以單片機不控制電動機轉(zhuǎn)動。若陽光發(fā)生傾斜，使 Rl 被陽光射中呈低電阻，則 A 點電位比 B點高。運算放大器 U2A 的作用是一個電壓跟隨器，起緩沖、隔離、提高帶載能力的作用，保持采樣信號的穩(wěn)定。 U3A 是減法器，其輸出 為 A與 B的電壓差值。因為 A與 B的電壓差值可正可負，而單片機的輸入端不能為負的電壓值，所以 U3A 正的輸入端接了個偏置電壓電路，使 U3 的輸出始終為正值。 圖 42光電轉(zhuǎn)換電路 單片機及其外圍電路 AT89C51 單片機 控制部件選擇 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C5l 型單片機。 AT89C5l 是一種低功耗、高性能的 8 位單片機，片內(nèi)帶有 4KB 的 Flash 可編程可擦除只讀存貯器，它采用CMOS 工藝和高密度非易失性存貯器技術(shù)，而且引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容。片內(nèi) 的 Flash 存貯器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存貯器編程器來編程。 AT89C5l 是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機，可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。 （ 1）結(jié)構(gòu)框圖 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 53 AT89C5l 的結(jié)構(gòu)框圖如圖 43所示。它具有如下的主要特征 : 4KB 可改編程序的 Flash 存貯器 (可擦寫 1000 次 )；全靜態(tài)工作頻率 : 24MHz； 三級程序存貯器保密； 128 字節(jié)內(nèi)部 RMA； 32 條可編程 I/O 線； 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器； 6 個中斷源；可編程全雙工串行通道；片內(nèi)時鐘震蕩器 。 圖 43單片機結(jié)構(gòu)框圖 AT89C5 是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計的，其工作頻率可下降到 OHz，并提供兩種可用軟件選擇的省電方式，即空閑方式和掉電方式。在空閑方式中， CPU停止工作，而RAM、定時器 /計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保持內(nèi)部 RAM的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。 （ 2） AT89C51 的引腳 AT8C951 引腳采用雙列直插式封裝 (DIP)或方形封裝。雙列直插式封裝的如圖所示，共有 40個引腳，下面將對這些引腳進行說明。 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 54 圖 44 AT89C51的引腳 ①主 電源引腳 1)Vcc:電源端。 2)GND:接地端。 ②外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2： 1)XTAL1:接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當采用外部振蕩信號源時，該引腳接收外部振蕩源的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 2)XTAL2:接外部晶體的另一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩信號源源時，此引腳應(yīng)懸浮不連接。 ③控制或與其它電源復(fù)位引腳 RTS。 RST：復(fù)位輸入端。當振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機器 周期的高電平將使單片機復(fù)位。在對 Flash 存貯器編程期間，該引腳也用于施加編程語序電源。 ④輸入 /輸出引腳 、 、 。 1)P0 端口 ():P0 是一個 8 位漏極開路型雙向 I/0端口。作為輸入口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動 8位 TTL 輸入，對端口鎖存器寫“ 1”時，又可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)時，它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址 (低8 位 )/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在對 Flash 編程時， PO 端口接收指令字節(jié) 。而在驗證程序時，則 輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。 2)P1 端口 ():P1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙