李双亮-电磁调速电机在第九水厂的应用

1、技师专业论文维修电工电磁调速异步电动机在第九水厂的应用姓 名：李双亮身份证号：申报等级：技师准考证号：培训单位：北京工业技师学院鉴定单位：日 期：2017年5月11日目录正文题目-第3 页摘要-第3 页关键词-第3 页一、引言-第3 页二、电磁调速异步电动机型号简介-第4 页三、JD1A-40 电磁调速器的组成电路-第7 页四、系统故障及解决方法-第12页结束语-第12页参考文献-第13页电磁调速异步电动机在第九水厂的应用作者： 内容提要：第九水厂是北京市自来水集团第一大净水工厂，也是目前全国最大的一家地表水净化处理水厂。由于地表水受自然环境影响比较大，根据我国水质保障的要求，浊度净化是其中一

2、项非常重要的保障环节。在机械加速絮凝这个处理工艺过程中，使用了大量的电磁调速电机用以搅拌絮凝，加速泥沙沉淀。第九水厂的外观关键词： 电磁调速异步电动机 电磁调速控制器JD1A-40一、引言第九水厂是目前北京市最大的地表水厂，它所处理的所有源水全部来自于南水北调的地表水。由于南水北调的输水距离长达上千公里，其输送的地表水受自然环境的影响比较大，泥沙、微生物、水藻等含量远远高于过去北京市使用的深井地下水。为了使出厂的水能够达到饮用标准，需要进行很多道处理过程，其中浊度的净化是第一道工序，是保证后面的水质合格的非常重要的环节。机械加速沉淀池是浊度净化的一个处理工艺，主要就是在水中加入絮凝剂，使泥沙等

3、悬浊物沉淀。而利用电磁调速异步电动机带动搅拌器、可以使絮凝加速，通过泥沙沉淀来进行源水浊度处理、净化。由于源水浊度和水量的变化，絮凝处理工艺就全靠搅拌机的电磁调速来满足处理量。当源水浊度过高，就需要加大投药量，这时泥沙和三氯化铁反应后迅速沉淀，大量沉淀的泥沙会瞬时加大搅拌机的负荷，阻碍搅拌机的正常转速，使得转速下降。这时就需要依靠电磁调速系统的自动控制，保持原转速基本不变。从而使浊度处理工艺能够正常进行。另外当沉淀池的水量发生变化时，也会对搅拌机的转速产生一定影响。所以必须增大转矩，以维持絮凝过程。上述最严重的极端情况还会发生堵转，堵转对电动机工作是非常致命的，电流会骤增至额定电流的7倍，十几

4、秒钟就会把电机烧毁。但是电磁调速电动机却可以较长时间承受堵转。就因为上述的优点，第九水厂的机械加速沉淀池使用的12台搅拌机至今也没有更换为其它调速系统。第九水厂的机械加速沉淀池 使用电磁调速驱动的搅拌器二、电磁调速异步电动机简介电磁调速异步电动机过去曾经称作滑差电机，它是由鼠笼型异步电动机和电磁转差离合器结合在一起组成的。电磁调速系统是通过晶闸管控制励磁电压实现交流无极调速的。第九水厂使用的电机型号为YCT225-4，功率为11KW。Y:交流异步；C:电磁；T:调速电机；225为中心高，电机磁极数4级，调速范围1251250转/分。激磁电压90V，激磁电流3A。第九水厂所使用的电磁调速异步电动

5、机配套调速器的型号是JD1A-40型，表示为：JD电磁调速控制器；1：设计序号；A：手动普通型；40：控制电机最大功率。1、电磁调速电动机的结构电磁调速离合器的结构1）电枢也叫转子。为圆筒形钢体，具有导磁、导电的作用，直接装在异步电动机的输出轴上，作为主动外转子，其转速与异步电动机同步。在电枢上铸有或装有风叶、散热筋，起加强和散热作用。2）磁极为一对相互交叉的爪极，通过非磁性材料将两个爪极焊接成为一个整体装在输出轴上。磁极与电枢之间形成气隙，两者之间无机械硬连接。磁极上装有励磁绕组，通过集电环由直流电源供电，对线圈励磁。电枢作为主动转子与三相异步电动机转子硬连接以恒速旋转，磁极作为从动转子在电

6、枢与静止导磁部分之间旋转，并输出转矩，帶动生产机械运转。电磁转差离合器是一个传递转矩的装置，它把原动机（异步电动机）发出的转矩通过电磁作用传递到负载上。传递的转矩和转速与电磁转差离合器励磁电流的大小有关。励磁绕组不通电时，从动部分不会转动，相当于离合器分离。直流励磁电流越大，输出的转矩也越大。3)测速发电机为三相永磁式测速发电机，与电磁转差离合器输出轴共轴，通过调节器控制起转速负反馈的作用，这个测速信号控制电磁转差离合器的转速，能够使电磁转差离合器稳速，实现自动调速。2、电磁调速电动机的工作原理电磁调速电动机的无极调速主要是通过电磁转差离合器来实现的。其工作原理是：当磁极上的励磁线圈通入直流电

7、流后，沿磁极圆周交替产生N、S极，磁力线通过爪极气隙电枢气隙爪极形成闭合回路，在原动机起动后，离合器的电枢就随电动机在磁场中以转速n1旋转，于是电枢与磁极便有相对运动。根据电磁感应定律可知，电枢切割磁场将产生电动势。由于电枢由整体铸钢做成，就会产生涡流。涡流与磁场互相作用产生电磁力，形成电磁转矩，使磁极带动输出轴随电枢同方向转动。电磁转差离合器的磁极的转速n2取决于励磁电流的大小，其转速n2必定小于电枢的转速n1，即有一定的转差率，若沒有（n1n2）这个转差，电枢中就不能产生涡流，也就沒有电磁转矩了，则电枢与磁极就没有相对运动。若改变励磁电流，即改变磁通，电磁转差离合器在一定负载下的转差率也随

8、之改变，从而改变了输出轴的转速，实现了速度调节，因此改变励磁电流的大小，使电磁转差离合器的滑差增大或减小，就可以达到调速的目的。3、电磁调速电动机的性能特点1）调速范围广，起动性能好，起动转矩大，控制功率小，便于手控、自动和遥控，适用范围广。调速范围可达1：10（1201200min），功率为0.6100KW。2）调速平滑，可以进行无级调速，在一般情况下，电磁转差离合器在不能改变的励磁电流下，其机械特性是很软的，而且励磁电流越小，特性越软。为了得到比较硬的机械特性，增大调速范围，提高调速的平滑性，采用帶转速负反馈的闭环自动调速系统。3）结构简单，运行可靠，维修方便，价格便宜。4）在低速时效率和

9、输出功率比较低。在一般情况下，电磁转差离合器传递效率的最大值约为8090。在任何转速下离合器的传递效率用下式计算：=2/1公式中2离合器输出转速；1传动电动机转速。因传递效率的最大值为8090，故电磁转差离合器最大输出功率约为传动电动机功率的8090左右。随着输出转速的降低，传递效率亦相应降低，这是因为电枢中的涡流损失与转差，亦即与离合器的输出转速和输入转速之差成正比的缘故，所以这种调速系统不适宜于长时期处于低速的生产机械。5）存在不可控区，由于摩擦和剩磁的存在，当负载转矩小于10额定转矩时可能失控。三、JD1A40 电磁调速器的组成电路（一）主电路电磁调速电路由主电路和触发电路组成。其中触发

10、电路包括：源电路、给定电路、放大电路、移相触发电路、转速反馈电路等组成。主电路部分由电源供电220V，输出090V直流作为励磁调速绕组的直流电源。主电路的保护装置用快速熔断器进行短路和过载保护，熔体可按晶闸管额定电流的11.5倍选择；用硒堆或压敏电阻RV进行交流侧吸收浪涌电压保护；用二极管BZ12对脉冲变压器TB次边作续流保护；用续流二极管GZ对晶闸管KZ电流过零的关闭保护；在主回路电源电压过零时，电动机励磁绕组的感应电动势可使晶闸管继续导通，发生失控。而加有续流二极管，励磁绕组的持续电流不再流过晶闸管，而是通过续流二极管形成回路，晶闸管因电流过零而关闭。晶闸管有一定的导通和关断特性，当晶闸管

11、受反向阳极电压，无论门级受何种电压，晶闸管均处于关断状态。当晶闸管受正向阳极电压，在门级受正向电压时才能使晶闸管导通。即正向阳极电压和正向门极电压必须同时具有才能使其导通。晶闸管在导通情况下只要仍承受一定的正向阳极电压无论门极电压如何即使门极承受了反向电压晶闸管仍然导通而不会关断。即导通后门极失去控制作用，当主回路电流减小到维持电流时晶闸管会关断。（二）给定电路及测速反馈电路（1）给定电路由b3、b4输入给定电源49V，经BZ01桥式整流和C1、C2滤波，再经稳压管WD2、WD1进行稳压使输出的16V稳定电压作为给定电压，用电位器W1进行调整给定电压的大小，以实现负载转速的调整。（2）测速反馈

12、电路它是由三相交流测速发电机与负载同轴相连组成。将负载转速变为三相交流电压，经三相桥式整流BZ1、BZ2、BZ3、BZ4、BZ5、BZ6和电容C4滤波后输出直流反馈信号，将此直流电压加到W2两端。此直流电压随调速电机的转速变化成线性变化，作为速度信号和给定信号的比较。由于转速信号极性与给定电压极性相反，它的增加起着减小给定信号的作用即为电压负反馈。调整W3使转速表能够正确反映出负载的转速值。（三）放大电路和触发电路(1)比较和放大环节由b8、b9端口输入10V电压后，经BZ02单相桥式整流，电容C5滤波，稳压管WD3进行稳压，得到稳定的直流供给三极管BG2作为集电极电源。R6是BG2共发射极放

13、大器上的集电极负载电阻。R4是电流负反馈电阻，它起到稳定BG2 工作点的作用。当给定电压与反馈电压相比较后，输入给三极管BG2进行放大，在BG2的负载电阻R6上得到放大的控制信号与C6和R8上的电压进行比较，用来控制触发。BZ6、BZ7、BZ8对输入信号实行正反相限幅，避免BG2基极承受过大的正反相电压而损坏。（2）移向和触发环节给定电压由W1取出与测速反馈W2电压反向相加于BG2三极管上，BG2三极管进行放大在R6、R7上产生电压降，加于BG1基极和发射极间。由于DZ11整流产生的电压反向加于BG1 发射极和基极间。当DZ11整流电压对电容器C6充电，C6上的电压基本与同步电压一样上升非常迅

14、速，负半周时DZ11截止，电容器C6通过电阻R8放电。当下一个周期到来时C6继续充电，R8放电。通过不断的充电、放电形成锯齿波电压。在比较放大环节中通过比较放大的电压与锯齿波电压合成后，加在三极管BG1基极，当锯齿波电压高于比较电压信号时BG1截止。锯齿波电压低于比较电压时BG1由截止状态变为饱和导通状态。在脉冲变压器一次侧绕组流过集电极电流。由b5和b7提供的18V电源经过DZ08整流后给到脉冲变压器一次侧绕组，从而在二次侧产生正脉冲。通过这个正脉冲来触发晶闸管的导通。同时通过这个正脉冲的相位来控制晶闸管相位导通的宽窄用于控制负载转速。(四)调速与恒速(1)调速原理通过给定值调节后，经过比较

15、放大环节，移向控制环节使励磁电流发生改变，电磁转差离合器在一定负载下的转差率也随之改变，从而改变输出轴的转速，实现了转速调节。例：增速，调节给定电位器W1增加给定电压，BG2放大后输入到触发环节中，这时由于比较放大的电压信号增加，因而触发电路输出脉冲前移，晶闸管触发前移，导通角增大，主电压路输出电压增大，离合器励磁电流增大，控制速度上升。(2)恒速原理恒速也可以理解为自动调速，主要是测速负反馈电路在其中起到主要作用。例：当转差离合器所带负载增加，其转速必然下降，测速发电机输出的反馈电压也随之下降，这样测速反馈电压与给定电压差值增大，BG2得到信号使触发电路输出脉冲前移，晶闸管导通角变宽使励磁绕

16、组电压升高而提高相应的转速，基本维持原转速不变，而达到自动调速，稳定速度的目的。四、系统故障及排除方法1）若电磁离合器电机只能低速运转，转速调不高，这是续流二极管G2受损而开路，或GZ引线脫焊所致。2）若电磁离合器电机转速不可调低，则可能是无反馈电压，用万用表直流电压档测量W2 两端电压，如有读数，则是W2开路；如无电压，用万用表交流档100伏测量测速发电机三相交流电压，如正常，则故障在三相全波整流电路，若无电压，故障在测速发电机。3）转速不能调节，仅能高速运行，不能低速运行。属于失控，故障原因为滑差转子有相擦现象（检查修理电机）；反馈调节在极限位置（调节反馈电位器w2）；晶闸管供电电压与同步信号电压极性接错（将b10、b11对換）。4）电网电压波动严重影响转速稳定。可能WD1、WD2稳压管损坏，更換稳压管。5）运行中，当加入负载后发现转速周期性的摆动，可能是励磁电源接反，改变输出端3、4极性。电容C4、C7损坏会造成非周期性振荡，应更換C4与C7。6）接通电源后保险丝熔断。可能是引出线接错、G2击穿、变压器一次短路、RY已被击穿烧坏短路，也可能是晶闸管短路（由于续流二极管短路），或励磁绕组短路。7）当调速电位器W1置于零位，晶闸管仍有输出，是电阻R7参数不